隧道超前地质预报报告.docx

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隧道超前地质预报报告

二〇一九年一月十日

隧道超前地质预报报告

一、工程概况

隧道工程起止桩号K35+913～K36+263，隧道全长350m。

隧道建筑限界:

主洞净宽0.75+0.5+2×3.7+3.5+0.75+0.75＝13.75m；净高5.0m；隧道路面横坡；单向坡1.5%；抗震设防烈度：

7度；结构安全等级：

1级；结构重要性系数：

1.1；设计时速：

80km/h。

地层岩性

隧址区出露地层岩为第四系松散堆积层及侏罗系上统砂泥岩，现按岩性从新至老分述如下：

（1）第四系松散堆积层

A、第四系全新统残坡积粉质粘土：

浅黄色～紫红色，场内主要分布在两端洞口附近的山坡上，该层土中含白色粒径1～3cm的钙质结核，含有铁锰质氧化物斑点和条带，呈坚硬～硬塑状，切面光滑，无摇震反应，韧性高，干强度高。

厚度0.5～1.7m，主要分布于洞口附近，丘坡区过渡到缺失。

B、第四系更新统冰水沉积含砾卵石粉质粘土：

场内主要分布在洞顶，粘性土含量50.5～60.5%，砾石含量24.7～29.3%，卵石（含漂石）含量29.4～38.4%，卵石粒径一般2～20cm大，最大粒径30cm，含漂石多，主要成分为石英、石英岩等，呈中等风化。

揭示层厚2.0～4.7m。

（2）侏罗系上统七曲寺组砂泥岩

A、泥岩：

紫红色，矿物成分以粘土矿物为主，泥质胶结，泥质结构，薄～中厚层状构造。

产状基本水平，水平层理发育。

为极软岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

岩相不稳定，个别地段过渡为粉砂质泥岩。

B、砂岩，浅灰～紫红色，矿物成分以石英，长石为主，粘土矿物次之，泥钙质胶结，粉细粒结构，中厚层状构造。

产状基本水平，为软质岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

场区内呈厚层状夹在泥岩中部，隧顶部厚度4.0～4.9m。

根据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）相关规定，将址区钻探深度内基岩划分为强风化带、中风化带；

强风化带：

组织结构大部分破坏，风化裂隙发育，岩质较软，岩芯多呈碎块状及短柱状，强度很低，泥岩遇水软化、崩解。

风化厚度为5.6～7.6m。

中风化带：

组织结构部分破坏，岩芯多呈柱状及长柱状，少许呈块状，岩质较硬，构造裂隙不发育。

揭露厚度：

大于30.0m。

二、预报依据

1.《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；

2.《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；

3.《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q∕CR9217-2015）；

4.《公路工程物理勘探规程》（JTG/TC22-2009）；

5.《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223-2004）。

三、预报设备

表3-1主要仪器设备表如下

序号

仪器设备名称

仪器设备规格型号

精度

仪器编号

地质雷达探测仪

地质雷达天线

钢直尺

500mm

1mm

钢卷尺

50.0m

1mm

四、预报原理

地质雷达利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部形态和位置的电磁技术，其理论基础为高频电磁波理论，利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式由地面通过发射天线送出地下，经地下不连续体或目标体反射后返回地面为接收天线所接收，反射电磁波经过一系列的处理和分析之后可以得到探测介质的有关信息（比如：

节理、裂隙、断裂等解译）。

从反射波的连续性特点看，电磁波在正常衰减过程中因遇到较强的反射界面时，波幅会骤然增加，同相轴明显，之后恢复正常变化规律。

反之，若目标体中存在有许多杂乱无章的界面，雷达接收到的这些界面的反射回波信号时波幅小、波形杂乱无章，同相轴将很不连续。

如果介质的介电常数

是已知的话，根据公式:

式中C（km/s）为电磁波在真空中的传播速度，可以得到电磁波在介质中的传播速度Ⅴ（km/s），再根据记录的从发射经岩体界面反射回到接收天线的双程走时

，可以精确求得目标体的位置和深度。

通过步出式或连续的探测可以得到一组雷达反射波，经过数据处理，可以得到探测地质体的地质雷达剖面图，进而探测掌子面前方的不良地质现象的位置和分布特征。

图4-1信号发射与数据采集

一般，岩体、混凝土等的物质的相对介电常数为4—8，空气相对介电常数为1，而水体的相对介电常数高达81，差异较大，如在探测范围内存在水体、溶洞、断层破碎带，则会在雷达波形图中形成强烈的反射波信号，再经后期处理，能够得到较为清晰的波形异常图。

在众多地质超前预报手段中，使用探地雷达预报属于短期预报手段，预报距离与围岩电性参数、测试环境干扰强弱有关。

五、预报段地质条件

设计文件描述杨家梁隧道该段地质特征为：

洞进口段（K35+913～K35+963）：

表层残坡积粉质粘土1.5～1.7m，底部为产状近似水平的砂泥岩层，强风化层5.6～6.3m，呈厚层状，块状构造，风化裂隙较发育。

自然边坡稳定，故洞口边坡较稳定。

洞口段主要为风化泥岩，属

类围岩，易挂口成洞；洞壁稳定性较好，洞顶无支护时可能产生掉块和坍塌及小规模塌方。

洞身段（K35+963～K36+213）：

岩性主要为泥岩，夹有砂岩，泥岩为该隧道的主要围岩，厚层状。

岩体层理面亦为主要控制性结构面，岩体各向异性特征显著，砂岩出露段裂隙较为发育，加之地下水存在和沿裂隙渗流，使得泥岩风化，泥化程度较高，从面降低了其力学性能，从而造成岩体力学性能相差悬殊。

洞身段围岩大体属Ⅳ类围岩（靠两边洞口附近为Ⅴ级围岩）。

洞出口段（K36+213～K36+263）：

表层第四系覆盖层1.0～1.7m，成分为粉质粘土，下伏为强风化砂泥岩，风化较为严重，由于风化裂隙的影响，岩体较为破碎，加之该段隧道浅埋，故该段稳定性差。

围岩类别为

类。

六、掌子面地质条件

为做好本次隧道超前地质预报工作，对K36+250掌子面进行了观察地质分析，围岩变形和破坏特征为：

围岩主要为紫红色泥岩，中风化，泥质胶结，泥质结构，产状基本水平，水平层理发育。

为极软岩，较破碎。

洞顶无支护时可能产生掉块和坍塌及小规模塌方，围岩等级为

级。

现场掌子面照片如：

图6-1岩性特征图。

图6-1岩性特征图

七、探地雷达测试及结果分析

7.1测线的布置

本次测量工作沿隧道掌子面布置四条测线（横向L1、L2测线，纵向L3、L4测线），测量时由两位测量人员手持天线紧贴掌子面由探测起点移动到探测终点。

说明:

由于施工台车的影响，以及爆破面不足够光滑，导致天线紧贴程度不好，可能会影响到解译结果。

图7.1-1探地雷达测线布置示意图

7.2数据处理及结果

通过对掌子面情况的了解和对探测的地质雷达波形的分析对比，推测掌子面前方的岩体状况。

从室内处理结果来看，本次采集数据质量较好，说明了该次探测较为真实地反映了掌子面前方的岩体状况。

采用前述方法，本次预报雷达探测掌子面前方30米（K36+250～K36+220）进行了检测，对探测图形进行处理后，获得的主要结果如下。

雷达剖面图中，横轴为掌子面测线，纵轴为隧道轴线方向探测深度。

对L1测线图形进行分析，结果如下：

从掌子面到前方0~10m（里程桩号K36+250～K36+240），雷达反射信号强，频率变化快，有规律，信号同相轴连续，无振荡反射信号，局部有错段，信号振幅强。