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    六浪引水隧道三維超前預報

    發布時間:2020-01-13 11:29:32

    北京程鵬科技有限責任公司

    一、工程及地質概況

    1.1工程概況

    廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區一期工程北干一標段由廣東水電二局股份有限公司承建。該標段范圍為廣西桂中治旱樂灘水庫引水灌區一期工程北干渠I標北干渠起點至屯武渡槽進口段(樁程、排水涵洞工程、六浪及文武排洪渡槽工程、橋鞏支渠及古亮支渠分水閘工程、節制閘工程、泄水閘工程、上雷及良塘泵站工程等建筑物,線路全長29.44km。

    工程由明渠段和隧道段組成,其中明渠段總長5.697km(其中進口明渠段長2.48km,出口明渠段長3.217km),隧道總長為23.748km(包括鉆爆法施工隧道,長7.639km,TBM法施工隧道,長16.109km)。工程內容還涵蓋渡槽3座、機耕橋5座、涵洞2座、泵站2座、水閘5座等水工建筑物施工以及隧道穿合山采空區回填灌漿工程施工。

    1.2地層巖性

    隧道地面高程190-250m。地勢4起伏、陡峻。隧道圍巖依次為三疊系羅樓組下部薄層狀泥質條帶灰巖;二疊系上統大隆組薄層狀砂泥巖、硅質巖、灰巖;合山組薄層狀含燧石灰巖夾泥頁巖,含1~5層煤層,其中三煤、四煤厚度變化在1~4m之間;二疊系下統茅口階、棲霞階中厚~厚層狀灰巖,含燧石灰巖。

    1.3地質構造

    受褶皺和斷層影響,巖層扭曲巖層產狀變化大,巖體完整性差~破碎。斷層F5-1、F5-2及F5-3破碎帶寬度分別為3~5m、3~8m和10~20m,洞線一帶地表出露破碎帶以鈣泥質膠結為主,膠結較好,呈弱風化狀態,局部溶洞及風化夾層發育。

    1.4水文地質條件

    地下水位一般高于洞頂80~100m。

    1.5隧道圍巖分類及穩定性評價

    本次預報區域為:16+546~16+446,所處位置見圖1。根據設計資料顯示,該區域屬III類轉IV類圍巖,圍巖基本穩定。

     

    圖1 預報區域示意圖

    為了確保施工安全,進行超前地質預報,預報范圍為16+546~16+446。

    二、預報依據、目的、項目及方法

    2.1、預報依據

    (1) 《公路隧道施工技術細則》 JTG/T F60-2009

    (2) 《公路工程物探規范》JTG/T C22-2009

    (3) 《鐵路隧道超前地質預報技術規程》Q/CR 9217-2015

    2.2、預報目的

    本次預報的主要目的應在施工前期地質勘查的基礎上,進步一查明掌子面前方100m范圍內圍巖的地質情況,進而預測前方的不良地質以及隱伏的重大地質問題,包括:斷層及影響帶、節理裂隙發育帶、巖溶等情況,判定等不良地質的位置、形式、規模。避免并降低地質災害發生的風險。同時為編制竣工文件提供可靠的地質資料,為信息化設計和下一步施工提供可靠依據。

    2.3、預報方法

    六浪隧道出口(16+546~16+446)的圍巖巖性主要為三疊系羅樓組下部薄層狀泥質條帶灰巖;二疊系上統大隆組薄層狀砂泥巖、硅質巖、灰巖;合山組薄層狀含燧石灰巖夾泥頁巖,巖體屬于較完整性巖體,圍巖整體穩定較好。受F5-1斷裂構造帶影響,在施工過程中可能存在軟巖破碎、變形、匯水突涌等地質災害,但不存在伴煤瓦斯災害問題。因此隧道地質問題主要是破碎帶塌方、圍巖掉塊和裂隙地下水涌出等問題。

    六浪隧道出口地質較復雜,本次將采用彈性波地質預報方法進行探測。

    三、隧道彈性波探測

    3.1、方法原理

    TSPTunnel Seismic Prediction ahead)法,即隧道前方地震預報或超前地質預報,它的基本原理如下:

    在隧道掌子面附近邊墻一定范圍內布置激發孔,通過在孔中人工激發地震波,所產生的地震波以球面波的形式在隧道圍巖中傳播,當圍巖波阻抗發生變化時(例如遇巖溶、斷層或巖層的分界面),一部分地震波將會被反射回來,另一部分地震波將會繼續向前傳播。反射的地震波由高精度的接收器所接收并傳遞到主機形成地震波記錄。

     

    2  TSP法工作原理示意圖

    TSP305 Plus儀器采集的數據利用TSPwin軟件進行處理,可以獲得隧道掌子面前方的P波、SH波和SV波的時間剖面、深度偏移剖面、巖石的反射層位、物理力學參數、各反射層能量大小等中間成果資料,同時還可得到反射層的二維和三維空間分布,根據上述資料預報隧道掌子面前方的地質情況,如溶洞、軟弱巖層、斷層、裂隙及富水情況等不良地質體。

    3.2、儀器設備

    TSP305 Plus儀器主要由三分量檢波器、記錄單元及起爆裝置組成。三分量檢波器用來接收地震波信號;記錄單元將接收到的地震波信號進行放大、模數轉換和數據記錄,同時還進行測量過程控制;本次探測使用24磅大錘人工激發地震波。 

    3.3、測線布置

    隧道的左邊墻位置布置一個地震波信息接收孔,孔徑為50mm,左邊墻孔深約1.5m,孔高約1.5m;邊墻,按約1.3m的間距布置24個激發點位,分別用人工方式激發地震波。

     

    、結論

    預報里程范圍

    長度(米)

    設計圍巖級別

    預報里程情況

    預報圍巖級別

    16+551 16+499 

    52

     

    本段與前段圍巖相似,反射波速相對較低,圍巖較軟,呈裂隙發育

    16+499  16+450

    49

    橫波變低,vp/vs值突然增大,泊松比變高可能含水,巖體較破碎,圍巖自穩能力較差,其中16+45516+450段,反射波速相對較低,存在多處反射界面,為物探異常區域,推測該段巖體破碎,地下水發育,呈小股狀,圍巖自穩能力差。

    16+450  16+417

    33

     

    反射波速相對較低,圍巖較軟,呈裂隙發育

    16+417  16+388

    29

     

    橫波變低,vp/vs值突然增大,泊松比變高可能含水巖體較破碎;地下水較發育,預測開挖后呈點滴狀~淋雨狀出水,圍巖自穩能力較差

    本次預報時掌子面里程為:16+546,預報里程范圍為16+546~388段(掌子面前方120米),預報結論如下:

    備注:1、掌子面里程以施工單位現場告知為準。

    2、應特別說明的是:圍巖級別的確定涉及到巖(土)的完整程度、堅硬程度、地下水、地應力及隧道埋深等因素,地震波速與圍巖級別雖有一定的間接相關關系,但目前還沒有建立起它們之間直接的相關關系,因此,僅依據TSP法資料還無法準確確定圍巖級別,本報告提供的圍巖級別僅供參考。

    、建議

    施工中易產生局部塌方、掉塊、滲水等地質災害。施工過程中應采用加深炮孔和超前地質鉆探對該段圍巖破碎情況,含水量情況做進一步探測,同時應短進尺、多循環、及時支護,并做好防排水措施,防止局部坍方、掉塊、漏水等工程地質問題發生,確保工程質量及施工安全。

    建議下次預報里程為16+388,提請施工單位提前通知我部。

     

    、附圖

    TSP法反射層位及物理力學參數成果圖 見圖3

    16+546掌子面照片 見圖4

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