改 建 铁 路 昆明枢纽扩能改造工程
新 官 庄 隧 道
进口：YDK8+549～YDK8+399段
隧道超前地质预报报告
(报告编号：TGP-KS1003)
建设单位：昆明枢纽铁路建设指挥部 设计单位：中铁二院工程集团有限责任公司 监理单位：西南交大监理咨询有限公司 施工单位：中铁六局集团有限公司
报告审核人： 检测负责人：
检测单位：中铁六局集团有限公司
桥隧分公司预报检测中心 二〇一〇年六月
目 录
一、工作概况 .............................................................................................. 1 二、探测方法、设备及原理 ...................................................................... 1 三、测线布置 .............................................................................................. 2 四、探测数据整理与分析 .......................................................................... 3
1．探测数据初步整理 ...................................................................... 3 2．探测数据计算分析 ...................................................................... 3 五、数据处理成果图表 .............................................................................. 4
1．检测记录与测段岩体参数表 ...................................................... 4 2．三分量P波、SH波和SV波原始记录波形图 ........................... 5 3．综合成果图 .................................................................................. 6 六、结论及建议 .......................................................................................... 7 附表Ⅰ .......................................................................................................... 9
新官庄隧道地质超前预报
一、工作概况
中铁六局集团有限公司检测中心于2010年6月14日对改建铁路昆明枢纽扩能改造工程新官庄隧道出口YDK8+549～YDK8+399范围段进行了隧道地质超前预报检测工作。工作中利用地质理论分析既有地质资料、并采用先进的地质超前预报技术相结合，目的是为隧道施工提供工作面前方的围岩状态、特征，以及施工中可能引发的地质灾害位置、规模和性质。
二、探测方法及设备
1．探测方法
本隧道地质超前预报依据的技术文件是铁路工程施工技术指南TZ214—2005《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》，采用隧道地震反射波探测技术。隧道地震波超前预报技术TSP(Tunnel Seismic Prediction)是利用地震波在不均匀、不连续地质体中产生反射波，实现隧道地质超前预报目的。地震波震源采用小药量炸药在隧道边墙的风钻孔中激发产生，激发炮孔在洞壁一侧沿直线布置，一般采用24个炮孔。地震波的接收器也安置在孔中，一般左右壁各布置一个。地震波在岩石中以球面波形式传播，当地震波遇到弹性波阻抗差异界面时，例如断层、岩体破碎带、岩性变化或岩溶发育带等，一部分地震信号反射回来，一部分信号透射进入前方介质继续传播和发生反射（见图2.1）。反射的地震波信号被高灵敏度的地震检波器接收。地震波反射信号的传播时间与传播距离成正比，与传播速度成反比，因此通过测量直达波速度、反射回波的时间、波形和强度，可以达到预报隧道掌子面前方地质条件的目的。
图2.1 隧道地质超前预报原理图
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新官庄隧道地质超前预报
接收探头采用黄油耦合，定向安置孔中三分量检波器；记录检波器接收孔、激发炮孔和隧道掌子面的里程，以及各炮孔之间的距离，填写《隧道超前地质预报现场数据记录表》；爆破孔药量一般控制在50～75克，采用炸药起爆瞬时炸断信号线，开路触发采集信号的采集方式，在孔中灌满水的条件下激发，按序依次起爆并进行数据采集。工作中对测线布置段和隧道掌子面岩体进行地质描述，用于资料解释。
2．探测仪器设备
本次探测采用的仪器设备是TGP206型隧道地质超前预报仪器。TGP206隧道地质超前预报系统包括仪器设备的配套部分和处理软件两大部分，其中仪器设备的配套部分包括有TGP206型仪器主机，接收传感器，孔中定位安装工具和电缆等附属设备；处理软件部分包括采集记录编排处理模块、绕射波归位处理模块及反射波极化处理等若干模块。
三、探测布置
预报检测时掌子面里程为YDK8+549；左右壁对称各布置一个接收孔，接收孔里程为YDK8+590；激发孔布置在洞壁右侧，激发孔的起止里程为YDK8+554～YDK8+576，激发孔的间距为1.5米，孔深为1.8米，共布置16个激发孔，激发炮孔距离当前隧道地面的高度为0.8～1.0米；接收孔距离掌子面41米（见图3.1）。
图3.1 隧道超前地质预报探测布置示意图
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新官庄隧道地质超前预报
四、探测数据整理与计算分析
1、探测数据初步整理
现场采集的地震波数据，通过TGPprcm版本软件进行处理。软件处理系统具有：采集记录质量检查；三分量（P波、SH波和SV波）地震波的分离与提取；检测段岩体力学参数计算；提供构造带偏移与衰减成果图、合成偏移成果图、三分量偏移成果对比图、构造分布与产状成果等。
2、探测数据计算分析
在波形处理后，从地震波形记录中拾取纵波波至和横波波至，根据激发点与检波器的距离可计算围岩的纵波速度VP和横波速度Vs, VP和Vs值的大小综合反映了围岩的物理力学性质，根据VP和Vs值可直接计算动力学参数，即计算动弹性模量Ed、动剪切模量Gd和泊松比d，计算式如下：
EdVs(3Vp4Vs)VpVs222222 (4-2-1)
GdVs (4-2-2)
dVp2Vs22222(VpVs) (4-2-3)
式中：
VP—纵波速度 m/s； Vs—横波速度 m/s； —岩体的密度 g/cm； Ed—岩体动弹性模量 MPa；
Gd3—岩体动剪切模量 MPa； d—泊松比。
根据绕射重叠法原理（与常规地震反射资料处理中偏移流程的原理类似）计算反射界面与隧道的相对位置，即与隧道中线的交角或至掌子面的距离。
数据整理分析与地质结论的推断是根据反射波的组合、动力学特征、岩体物理力学参数等资料，采取与既有地质勘察资料和地质条件相结合的方法，预报隧道掌子面前方的地质情况，如溶洞、软弱岩层、断层破碎带及富水带等不良地质体。
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五、数据处理成果图表
1．检测记录与测段岩体参数表 表5－1
工程名称 预报里程 掌子面里程 接收点里程 激发点里程 检波器间隔 激发孔间距 新官庄隧道出口 YDK8+549～YDK8+399 YDK8+549 YDK8+590 右壁：YDK8+554～+YDK8+576 11 m 1.5 m 第一道纵向偏移距 14 m 激发点距掌子面 波 速 测 段 岩 体 参 数 剪切模量 岩体密度
5 m 纵波 Vp＝1430 m/s Vp/Vs=1.96 0.324 2690 Mpa 1016 MPa 1.91 g/cm3 横波 Vs＝730 m/s 波速比 泊 松 比 弹性模量
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2．三分量P波、SH波和SV波原始记录波形图
①同侧三波原始记录波形图（激发孔同侧）
②对侧三波原始记录波形图（激发孔对侧）：
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3．综合成果图
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六、结论及建议
通过对新官庄隧道出口超前地质预报检测，预报隧道的YDK8+549～YDK8+399段地质条件如下：
新官庄隧道出口地质超前预报结论 表6-1
序号 预报里程 预报长度 工程地质特征 该段为砂岩夹泥1 YDK8+576～+549 岩，无地下水发育，围岩类别为Ⅴ级。 砂岩夹泥岩，无2 YDK8+549～+520 29m 水，发育多条小型构造破碎带。 不良地质现象 围岩总体评价 围岩自稳能力差，岩体松散破碎，岩质软弱，泥质结构，遇水易软化。 建 议 1.YDK8+530附近发育一条与隧道右壁交角为116°的俯倾构造； 围岩自稳能力差，岩体2.YDK8+523附近发育两条与隧道右壁交角分别为67°和103°的俯倾构造； 松散破碎，岩质软弱，洞身开挖无支护易坍施工中及时进行支护，注意拱顶掉块或滑塌。 3.YDK8+520附近发育一条与隧道右壁交角为111°的仰倾构造。 塌。 1.YDK8+516～+518段发育三条与隧道右壁交角在70～75°之间围岩自稳能力差，岩体松散破碎，岩质软弱，洞身开挖无支护易坍塌。 砂岩夹泥岩，无3 YDK8+520～+502 18m 水，发育多条小型构造破碎带。 的构造，构造以俯倾为主，夹有一条仰倾构造； 2.YDK8+511～+512附近发育三条与隧道右壁交角为57°～102°之间的仰倾和直立构造； 3.YDK8+506附近发育一条与隧道右壁交角为°的仰倾构造。 1.YDK8+498～500段发育两条与隧道右壁交角分别为124°和116°的直立构造； 施工中及时进行支护。 砂岩夹泥岩，无4 YDK8+502～+479 23m 水，发育多条中小型构造破碎带。 2.YDK8+486～+488段发育三条与隧道右壁交角在75～120°之间的构造，构造以仰倾构造为主，夹有一条俯倾构造； 3.YDK8+482～+483段发育三条与隧道右壁交角在60～94°之间的仰倾构造； 4.YDK8+480附近发育一条与隧道右壁交角为98°的俯倾构造。 围岩自稳能力差，岩体松散破碎，岩质软弱，洞身开挖无支护易坍塌。 施工中注意及时支护，做好围岩的监控量测，注意拱顶掉块或坍塌。 共9页 第7页
新官庄隧道地质超前预报
序号 预报里程 预报长度 工程地质特征 不良地质现象 1.YDK8+456～+458段发育两条与隧道右壁交角约为95°的仰倾围岩总体评价 围岩自稳能力差，岩体松散破碎，岩质软弱，洞身开挖无支护易坍塌。 建 议 砂岩夹泥岩，无5 YDK8+479～+449 30m 水，发育多条小型构造破碎带。 构造； 2.YDK8+453附近发育一条与隧道右壁交角为124°的俯倾构造； 3.YDK8+449～+451段发育两条与隧道右壁交角约为60°的俯倾构造。 1.YDK8+442～445段发育三条与隧道右壁交角为78～122°之间施工中及时支护。 砂岩夹泥岩，无6 YDK8+449～+428 21m 水，发育多条中小型构造破碎带。 的仰倾和直立构造； 2.YDK8+436～438段发育两条与隧道右壁交角分别为70°的仰倾和53°的俯倾构造； 3.YDK8+430附近发育多条与隧道右壁交角约为123°的俯倾构造，施工中主要及时支护。 围岩自稳能力差，岩体松散破碎，岩质软弱，洞身开挖无支护易坍塌。 施工中及时施做支护，注意洞顶掉块和坍塌。 砂岩夹泥岩，无7 YDK8+428～+399 29m 水，发育多条小型构造破碎带。 1.YDK8+421附近发育一条与隧道右壁交角为55°的俯倾构造； 2.YDK8+417附近发育一条与隧道右壁交角为61°的俯倾构造； 3.YDK8+413附近发育一条与隧道右壁交角为112°的俯倾构造。 围岩自稳能力差，岩体松散破碎，岩质软弱，洞身开挖无支护易坍塌。 开挖时及时做好支护，确保隧道施工安全。 建议：
① 施工在YDK8+523附近、YDK8+486～+488段、YDK8+482～+483段、YDK8+456～+458段和YDK8+430附近要特别注意加强支护，注意洞顶掉块和坍塌。
② 由于物探方法的间接性，在隧道施工期间针对地质超前预报结论，做好施工地质工作，记录隧道围岩和掌子面岩体的地质变化，以地质方法为基础，不可冒进施工。
③ 建议施工时采用短进尺、弱爆破、强支护、勤量测、快循环的施工原则，并结合现有的其他超前地质预报手段来指导施工，以确保隧道施工安全。
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新官庄隧道地质超前预报
附表Ⅰ：
隧道地质超前预报现场核对记录表
序号 1 隧道里程 现场地质情况 地质预报结果 调查日期 2 3 4 5 注：表格须根据现场围岩变化对实际地质情况进行填写。
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