超前地质预报第1期.docx
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超前地质预报第1期
编号:
JDS-001
隧道超前地质预报报告
(***隧道)
委托单位:
****************新区开发有限公司
工程名称:
****超前地质预报
探测范围:
K0+340~K0+220
报告内容:
超前地质预报
报告日期:
2014年6月10日
重庆大学
二零一四年六月十日
1前言
我单位受重庆市*****新区开发有限公司委托于2014年6月8日对重庆市仙女山镇金鼎山隧道进行地质预报工作,隧道地质预报主要探测隧道掌子面前方工程地质及水文地质情况,根据工作需要,本次探测使用的是TSP24超前预报系统,探测有效探测距离为120米。
本次探测采用地震波法,本次探测方法为TSP地震波反射法,采用仪器系统为TSP24超前地质预报系统。
现场在正洞布置23个炮孔(现场条件所限制)及一个接收传感器,每炮震点采取地震波3道,共获取原始记录波形69道。
施工过程中得到了委托方、现场技术人员及施工人员的大力支持,在此提出致谢!
2工程概况
隧址区属武陵山系,位于四川盆地东南部和南部边缘山地,在全国地貌区划中属鄂、黔等中山与低山的一部分,故仙女山在地貌分区上划为中山和低山山区。
山体由近于水平的石灰岩组成,构造裂隙发育,加之新构造运动的影响,岩溶水的垂直循环与水平循环交替作用,是重庆岩溶地貌发育良好的地区。
在岩溶山原面上,均分布着密集的残丘、峰林,高达数十米至数百米,其间有洼地、落水洞等次一级岩溶地貌发育。
岩溶槽谷和盆地多沿岩层走向展布,上万亩狭长盆地镶嵌其间,形成渝东南最大的中山草地。
3监测依据
(1)《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009);
(2)《公路隧道施工技术细则》(JTG/TF60-2009);
(3)《铁路隧道监控量测技术规程》(TB10121-2007J721-2007);
(4)隧道的相关工程图纸文件。
4现场试验基本原理、测试方法及软硬件系统
4.1TSP原理方法
TSP隧道地震波超前地质预报系统分为洞内数据采集和室内计算机分析处理两部分。
洞内数据采集主要有传感器、数据记录仪以及起爆设备组成。
传感器主要用来接收地震波信号。
记录仪是将接收到的信号放大、模数转换并进行测量过程控制、信号数据;起爆设备主要用来起爆电雷管和炸药。
1、室内计算机分析处理:
室内计算机分析处理是将洞内采集的数据传输到室内计算机上,应用数据处理软件进行地震波分析处理,主要有三个程序块组成,即:
数据库部分、震动数据处理部分、确定反射界面部分。
2、数据部分:
其作用是负责输入、编辑和管理与数据采集有关的参数。
3、震动数据处理部分:
其作用是将反射信号从含有直达波的原始数据中提炼出来并对其进行放大、滤波等一系列处理,以供下一步分析处理之用。
4、确定反射界面部分:
分析软件的最终结果是给出反射界面与隧道的相对位置,与轴线的交角和岩石的力学参数曲线。
TSP隧道地震波超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射特性,预报隧道掘进面前方及周围临近区域地质体的,它是在掌子面后方边墙上一定范围内布置一排爆破点,依次进行微弱爆破,产生地震波信号在隧道周围岩体内传播。
当岩石完整性发生变化时,信号的一部分被返回,界面两侧的岩石完整性差别越大,反射回来的信号就越强,返回的型号被经过特殊设计传感器转化成电信号并进行放大,根据信号返回的时间和方向,通过专用数据软件处理,可以得到岩体完整性变化界面的位置。
图1超前地质预报原理示意图
4.2仪器
采用新购进的TSP24超前地质预报系统。
系统主要组成:
①记录单元:
12道,24位A/D转换,采样间隔62.5μs和125μs,最大记录长度为1808.5ms,记录带宽8000Hz和4000Hz,动态范围120dB。
②接收器(检波器):
三分量加速度地震检波器,灵敏度为1000mV/g±5%,频率范围为0.5~5000Hz,共振频率9000Hz,横向灵敏度>1%,操作温度0℃~65℃。
③TSPwin软件:
数据采集和处理集于一体,高度智能化。
4.3TSP隧道地震波超前地质预报系统布置
TSP隧道地震波超前地质预报系统布置主要包括炮孔布置、传感器钻孔布置、测试前准备和实际探测过程中的设备安装和仪器测试操作。
1炮孔布置
根据施工隧洞的地质情况和主要结构面产状,确定爆破钻孔布置在隧洞的外边墙。
炮孔位置:
第一爆破孔距掌子面约40m;距传感器20m。
爆破孔的间距约1.5m;炮孔数量:
24个;炮孔直径:
42mm;炮孔孔深:
1.5m;炮孔孔向:
垂直轴线并向下倾斜10-15°;炮孔高度:
在底板以上1.0m,各钻孔呈直线分布。
2传感器钻孔布置
钻孔位置:
距掌子面约60m,距第一爆破孔约20m处;钻孔数量:
1个;
钻孔直径:
50mm;钻孔孔深:
2.0m;钻孔孔向:
垂直于轴线。
钻孔高度:
在底板以上1.0m。
3耗材
本次预报采用岩石乳化炸药,50-70g/孔,使用普通瞬发电雷管起爆。
4.4现场测试流程
图2操作流程图
5现场测试分析
采用TSP地质预报系统进行测试,图3为正洞测试典型原始波形记录。
图4为波速分布图,图5为偏移成像成果显示图,图6为提出的部分反射面。
图3典型波形原始记录
图4探测范围岩体的波速变化
图5偏移成像并提出反射面
图6提出的部分反射面
图7现场掌子面围岩情况
6结论及建议
6.1结论
通过TSP超前
根据对地震原始数据分析处理及成果提取,结果认为目前掌子面至前方120m范围内受构造的影响较重,目前掌子面围岩岩性为强风化灰岩,岩体完整性差,溶蚀裂隙发育,岩体稳定性差,自稳能力差,其具体解释及评估结果见下表1。
表1综合超前地质预报结果一览表
位置
序号
里程
长度(m)
推断结果
围岩级别
出口
1
K0+340
~K0+318
22
推测岩体完整性差,为溶洞影响区域,风化程度严重,岩体自稳能力较差,隧道上部易发生坍塌,掉块。
溶洞影响范围波及地表。
V
2
K0+318
~K0+305
13
推测岩体完整性较差,为溶蚀裂隙发育区,风化较严重,岩体较破碎。
V
3
K0+305
~K0+283
22
推测岩体完整性一般,节理裂隙一般发育。
IV
4
K0+283
~K0+250
33
推测岩体完整性较差,为溶蚀裂隙发育区,风化较严重。
破碎区域存在富水区,其中K0+272、K0+261、K0+250存在构造带。
V
5
K0+250
~K0+220
30
推测岩体完整性差,为溶蚀发育区,岩体自稳能力较差,隧道上部易发生坍塌及突泥现象。
其中K0+250-233段存在富水区。
V
下图为地质缺陷发育示意图。
图8地质缺陷发育示意图
6.2建议
目前隧道出口掌子面K0+340处发育溶洞,隧道上部坍塌掉块,由于隧道围岩节理裂隙发育、松散、破碎,易坍塌和落块,自稳能力差,应放缓施工进度,加强支护并及时对洞内外情况进行密切观察,以保证施工安全。
开挖时,建议采用“短进尺、强支护、勤量测”等措施,尽量减少对围岩的扰动;建议施工方合理放缓施工速度,加强观测,有效控制单次开挖进尺。
建议加强超前支护和初支,及时喷浆,封闭掌子面。
由于进入雨季,水量较大,应密切关注洞内水量变化,开挖时,做好防排水工作,以防基底承载力降低,引起拱顶和地表大量下沉。
备注
TSP超前预报是跟据岩体纵波速度分级的。
TSP隧道地震波超前地质预报系统对炮孔布置以及传感器钻孔布置要求较为严格,施工单位在炮孔定位及配合方面均比较到位,希望下次继续按要求的孔间距成孔。
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