隧道出口超前地质预报报告

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)

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

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

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P V 和横波速度s V , P V 和s V 值的大小综合反映了围岩的物理力学性质，根据P V 和s V 值可直接计算动力学参数，即计算动弹性模量d E 、动剪切模量d G 和泊松比d μ，计算式如下：

2

2

2

2

2

)

43(s

p s p s d V V V V V E --⋅⋅=

ρ (4-2-1)

2

s V G d ⋅=ρ (4-2-2)

)

(222

2

22s p s

p d V V V V --=

μ (4-2-3)

式中：

P V —纵波速度 s m /； s V —横波速度 s m /； ρ—岩体的密度 3

/cm g ； d E —岩体动弹性模量 a MP ；

d

G —岩体动剪切模量 a MP ； d μ—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。