山西中南部铁路通道zntj6标段隧道超前地质预报总体方案

1编制依据 32编制范围 33工程概况 33.1自然地理概况 33.2标段地形、地貌 53.3隧道工程地质条件 63.4标段水文地质条件 16、地震烈度 18、主要不良地质与特殊岩土 184超前地质预报实施方案 234.1施工超前地质预报目的 234.2超前地质预报工作内容 234.3施工超前地质预报总体方案 244.3.1岩溶及突泥涌水段预报方案 254.3.2煤层瓦斯及采空区预报方案 254.3.3断层破碎带预报方案 264.3.4含石膏盐岩地层预报方案 264.3.5高地应力预报方案 264.4ZNTJ-6标隧道超前地质预报实施方案 274.4.1隰县隧道超前地质预报实施方案 274.4.2南吕梁山隧道超前地质预报实施方案 294.4.3杜家庄1号隧道超前地质预报实施方案 314.4.4其他隧道超前地质预报实施方案 315施工超前地质预报方法 325.1地质分析法 335.2地质素描 345.3TSP超前地质预报 355.4地质雷达 375.5红外探水 415.6超前地质探孔 42高分辨电法探测 445.8综合地质预报 466成果资料 477超前地质预报资源配置 477.1组织机构 487.2人员配置： 487.3投入的仪器设备 488超前地质预报工期 499超前地质预报质量保证措施 4910超前地质预报环境及职业健康安全保证措施 50附表1综合超前地质预报工作分级影响因素 53附表2隧道超前地质预报分级说明 54

1编制依据1、新建山西中南部铁路通道ZNTJ-6标投标文件及实施性施工组织设计2、新建山西中南部铁路通道ZNTJ-6标段各隧道设计图；3、《铁路隧道超前地质预报技术指南》；4、国家和铁道部现行的技术规范、规则和标准及有关文件。2编制范围本实施方案针对新建山西中南部铁路通道ZNTJ-6标范围内隧道，包括官子沟隧道、杜家庄1号隧道、杜家庄2号隧道、东川1号隧道、东川2号隧道、隰县隧道、、蒲县隧道、平里沟隧道、白店隧道、清水岭隧道、前古坡隧道、东关隧道、蒲城隧道、南沟隧道、南吕梁山隧道（左线DK298+177～DK310+800段、右线DK298+150～DK310+800段）。其中隰县隧道为一级风险隧道，南吕梁山隧道为全线控制性工程，为风险隧道。3工程概况新建山西中南部铁路通道瓦塘至汤阴东（含）段站前工程ZNTJ-6标，位于陕西省临汾市，地处隰县和蒲县，位于隰县寨子乡、下司徒村、蒲县哈古县乡、薛关镇，线路基本呈从西向东走向。标段起讫里程为DK259+000～DK310+800，线路总长51.8km。其中，隧道全长43141m，较长隧道两座，隰县隧道（单洞双线隧道）长10505m，南吕梁山隧道（双洞单线隧道）左线长23441m，右线长23464.7m，为全线控制性工程，ZNTJ-6标任务为左线12628m，右线12650m。其余隧道13座，全长19995m。3.1.1隰县隧道隰县隧道位于山西省吕梁地区隰县、蒲县境内，为黄土高原丘陵地貌，，地形起伏较大。隧道进口位于隰县下司徒与上干之间的黄土冲沟内，附近有乡路，车辆可进入；出口位于蒲县被子垣与姜家峪的黄土冲沟内，附近，乡间公路及砂石路，车辆可进入。3.1.2南吕梁山隧道南吕梁山隧道处于山西中南部铁路通道蒲县至洪洞段，位于山西省临汾市境内，隧道入口位于蒲县化乐镇的背庄村附近的山坡，出口位于尧都区与洪洞县接壤的华子介村通向红光村的洪乔公路旁的山沟。本区交通条件较为便利，108国道、229省道、克临干线公路以及临大干线公路是铁路通过区的主要通道，测区有多处县乡公路或乡村土路通过，县乡公路一般为水泥路，但乡村道路路况较差，有临汾-连家凹、临汾-永和、临汾-西钢、克城-蒲县、临汾-隰县等交通车通过测区。隧道进口、出口和7个辅助坑道入口都位于公路边或者可通行大型车辆的便道附近。3.1.3官子沟隧道官子沟隧道位于吕梁山西坡，黄土高原峁梁区，沟壑纵横，植被稀疏，地形起伏较大，冲沟发育。隧道进口为黄土覆盖，隧道出口出露砂岩。隧道进口里程为DK261+360，出口里程为DK262+095，全长735m。隧道最大埋深90.16m。3.1.4杜家庄1号隧道杜家庄1号隧道位于吕梁山西坡黄土高原梁峁区，沟壑纵横，植被稀疏，地形起伏大。隧道进出口均为黄土覆盖。隧道区交通不便。高程928～1085m之间。隧道进口里程为DK262+200，出口里程为DK264+015，全长1815m。隧道最大埋深151.06m。3.1.5杜家庄2号隧道杜家庄2号隧道位于吕梁山西坡黄土高原峁梁区，沟壑纵横，植被稀疏，地形起伏较大。隧道进出口均为黄土覆盖。隧道进口里程为DK264+170，出口里程为DK265+220，全长1050m。隧道最大埋深99.88m。3.1.6东川1号隧道东川1号隧道位于黄土高原梁峁区，地形起伏大，冲沟发育。隧道进口为黄土覆盖，隧道出口处为粗圆砾土。隧道进口里程为DK265+780，出口里程为DK266+190，全长410m。3.1.7东川2号隧道东川2号隧道位于黄土高原梁峁区，地形起伏较大，冲沟发育。隧道进口及山顶均为黄土覆盖，隧道出口处出露第三系上新统粗圆砾土。隧道进口里程为DK266+220，出口里程为DK266+360，全长140m。3.1.8蒲县隧道蒲县隧道位于吕梁山西坡黄土高原峁梁区，沟壑纵横，植被稀疏，地形起伏较大。隧道进、出口三叠系系统刘家沟（T1l）砂岩，泥岩，泥质砂岩。左侧经过被子坦，麦岭。隧道进口里程为DK277+395，出口里程为DK281+750，全长4355m。隧道最大埋深162.09m。3.1.9蒲城隧道蒲城隧道位于吕梁山西坡黄土峁梁区，地形起伏较大，冲沟发育。隧道进出口为覆盖薄层新老黄土。隧道进口里程为DK286+995，出口里程为DK290+055，全长3060m。隧道最大埋深171.91m。3.1.10南沟隧道南沟隧道位于吕梁山西坡黄土峁梁区，地形起伏较大，冲沟发育。隧道进口为弱风化砂岩，出口为新黄土厚层覆盖。隧道进口里程为DK290+125，出口里程为DK294+080，全长3955m。隧道最大埋深185.75m。3.1.11其余隧道其余隧道包括平里沟隧道、白店隧道、清水岭隧道、前古坡隧道、东关隧道，均位于吕梁山西坡黄土峁梁区，地形起伏较大，冲沟发育。各隧道详细情况见设计图。标段内隧道通过的吕梁山地区是以吕梁山脉为主干的构造侵蚀剥蚀基岩山区地貌。其形成受中生代燕山期构造控制，以侵蚀作用为主，剥蚀作用次之，是构造运动上升区，以北部五麓山最高，海拔为1946m，一般谷岭高差300～500m。西坡断崖出露，山势陡峭。东坡大面积覆盖黄土，地势相对平缓。由于地处中山及低中山地区，植被茂密，植物以自然生长的灌木丛林为主。地貌上属侵蚀~剥蚀区，部分山脊和沟谷两侧有基岩出露。根据地貌成因类型、形态特征，隧址区地貌类型按总体确定的标准可分为如下地貌单元：ⅠA黄土丘陵区：通过的第四系覆盖区，梁、塬、峁、沟壑纵横，地形起伏大，海拔600～1300m，相对高差50~200m。微地貌以黄土梁峁和深切冲沟为主，基岩以条带状或零星出露于沟谷底部及两侧。地层为新黄土、砂类土、碎石类土、老黄土、老粘性土、砂岩、泥岩、砾岩、页岩及煤层。产状平缓，断裂构造较发育。新黄土具有湿陷性，与基岩面易产生滑坡，老粘性土、泥岩具有膨胀性，工程地质条件一般，地下水主要为基岩裂隙水，局部为孔隙潜水。ⅡA吕梁山脉剥蚀低中山区：隧道穿越的吕梁山区，地形起伏强烈，海拔1000～1500m，大部基岩裸露，局部为黄土覆盖，沟壑纵横。地层为灰岩、泥岩、白云岩、页岩、砂岩及煤层或煤线。吕梁山断裂隆起，断裂及褶皱构造发育，基岩节理裂隙发育，岩体较破碎。灰岩具有溶蚀现象，膏溶角砾岩易坍塌变形，线路经过克城~乔家湾矿区，工程地质条件复杂。地下水主要为岩溶水、基岩裂隙水，局部为孔隙潜水。赋存在构造破碎带和节理密集带中的地下水对工程影响较大。3.3.1隰县隧道工程地质条件隰县隧道通过区出露四套地层，岩性从新到老依次为：第四系上更新统风积（Q3eol）新黄土，第四系中更新统洪积（Q2pl）老黄土、细圆砾土、卵石土，第三系(N2)粉质黏土、粗圆砾土、砾岩、砂岩及泥岩，下伏三叠系中下统（T1l）砂岩、泥岩及泥质砂岩。其中，Ⅲ级围岩长度5095m，Ⅳ级围岩长度190m，Ⅴ级围岩长度3445m。隧道区基岩为单斜构造，地层平缓，产状290°∠7°。隧道洞身围岩分级见表3-1。隰县隧道围岩分级表表3-1分布里程长度(m)岩性围岩等级DK266+812～DK267+9351123新黄土、老黄土、细圆砾土ⅤDK267+935～DK268+655720细圆砾土、粗圆砾土、卵石土、砾岩W3ⅤDK268+655～DK270+2101555粗圆砾土、卵石土ⅤDK270+210～DK270+820610细圆砾土、卵石土、砂岩W2、泥岩W2ⅣDK270+820～DK273+9603140砂岩W2、泥岩W2ⅢDK273+960～DK275+1101150砂岩W2、泥岩W2ⅣDK275+110～DK277+1352025砂岩W2、泥质砂岩W2、泥岩W2ⅢDK277+135～DK277+265130砂岩W2、泥质砂岩W2、泥岩W2ⅣDK277+265～DK277+30641新黄土、老黄土及砂岩W3-W2Ⅴ3.3.2南吕梁山隧道工程地质条件测区地层岩性多变，在多期构造应力作用下褶皱、断层极为发育，隧道以大角度与测区出露岩层、构造相交，总体上对线路方案较为有利，但褶皱、断层对隧道影响较大；隧道进口段将穿越该区域主要含煤地层：二叠系下统山西组和石炭系上统太原组，存在采空区与煤层瓦斯突出危险，老窑可能存在积水，隧道施工风险大；中部地段下穿霍西煤田，煤矿林立，隧道在煤层赋存深度下65～300m通过，存在瓦斯运移及老窑积水渗漏危险。另外隧道穿越含石膏盐地层等特殊岩土，施工难度较大。测区岩溶与岩溶水局部中等发育，隧道方案虽然对临汾市重要水源地龙子祠泉域的补给源—奥灰地下水影响不大，但也会对其补给源及基岩裂隙水产生一定影响。总之，测区地质条件复杂，现详述如下：（1）隧道进口位于背庄村附近，生长有林地，基岩出露，为中生界三叠系下统刘家沟组(T1l)地层，为一套紫红色、淡紫色中厚层状，细～中粒钙质、钙铁质胶结长石石英砂岩、长石砂岩，隧道进口段基岩风化严重。洞口地质条件差，施工中需要加强超前支护，预防塌方。（2）隧道通过地段褶皱、断层发育，隧道穿越影响较大的褶皱有刘家庄向斜、李家洼背斜、金山沟向斜、郑家庄背斜等褶皱构造，褶皱内岩体变形扭曲，次级小构造及节理裂隙、节理密集带发育，隧道围岩整体性较差；隧址区发育数条大断裂及次生断裂，与隧道相交对隧道有重要影响的断层有F1、F3、F5、F35、F36断层，断层带岩体破碎，稳定性差，影响带岩层揉皱现象发育，有突泥涌水危险。（3）隧道在DK300+180-DK300+900、3#主斜井ⅢXJD0+230-ⅢXJD0+550、3#副斜井ⅢFXJD0+230-Ⅲ33/t；煤层具有煤尘爆炸性危险，属自燃煤层。可能存在煤与瓦斯突出、煤矿采空区向隧道渗（涌）水危险，隧道设计施工要引起重视。（4）隧道穿越奥陶系中统含石膏角砾状泥灰岩和膏溶角砾岩，岩石强度低，属于软岩、极软岩，岩层风化后土质不均，局部压缩性高，膏溶角砾岩含有较多的黏土亲水矿物，当含水率发生变化时体积随着发生变化，其基本特性是遇水而产生膨胀、软化，失水后崩解、干裂收缩。隧道设计施工要引起重视。（5）隧道在DK301+000-DK301+650穿越灰岩岩溶中等发育区，发育小型溶洞，围岩破碎，有突泥涌水的危险，施工中要加强超前地质预测预报工作并做好超前支护及其他施工安全措施。（6）DK302+700-DK306+400段，存在高地应力，围岩是灰岩、白云质灰岩、泥灰岩、豹皮灰岩等，属硬岩，岩体较完整、较破碎，垂直渗流带内，可能存在轻微至中等程度的岩爆；DK310+000-DK312+700段，存在高地应力，围岩是含石膏角砾状泥质灰岩、膏溶角砾岩，属软岩、极软岩，岩体较完整，垂直渗流带内，存在围岩大变形的危害。南吕梁山隧道进口端围岩分级见表3-2。吕梁山隧道右线围岩分级分段划分一览表表3-2序号里程范围围岩分级宽度工程地质特征1DK298+150～DK298+207Ⅴ57隧道进口段，穿过第四系中更新统离石组黄土，三叠系下统刘家沟组长石粉砂岩等岩层。埋深浅；围岩强风化，属软岩，岩体节理发育，破碎；岩体层面顺坡向，坡脚开挖容易引起顺层滑坡。2DK298+207～DK298+397Ⅳ190隧道进口段浅埋段，穿过三叠系下统刘家沟组长石粉砂岩等岩层。围岩属较软岩，受F1断层影响，岩体节理发育，较破碎。3DK298+397～DK298+442Ⅴ45穿过三叠系下统刘家沟组长石粉砂岩等岩层。F1断层带，岩体极破碎；埋深浅，降水容易沿构造裂隙渗入隧道造成涌水突泥。4DK298+442～DK298+742Ⅲ300穿过三叠系下统刘家沟组长石粉砂岩等岩层。围岩属较软岩，岩体较完整。5DK298+742～DK299+322Ⅳ580穿过二叠系中统石千峰组泥岩，上石盒子组泥质粉砂岩、泥页岩、砂岩等地层；围岩属较软岩，岩体较破碎。泥岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。6DK299+322～DK299+357Ⅴ35穿过F35断层；DZK-4钻孔揭示断层内泥页岩破碎呈土状，结构完全破坏，极破碎，极软岩，具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。测量到地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。7DK299+357～DK299+617Ⅳ260穿过二叠系中统上石盒子组泥质粉砂岩、泥页岩、砂岩等地层；围岩属较软岩，岩体较破碎。泥岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。测量到地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。8DK299+617～DK299+652Ⅴ35穿过F3断层；岩体极破碎，泥页岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。观测到地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。9DK299+652～DK300+42Ⅲ390穿过二叠系下统下石盒子组泥质粉砂岩、泥页岩、砂岩等地层；围岩属较软岩，岩体较完整；泥页岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。观测到地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。10DK300+42～DK300+92Ⅳ50穿过二叠系下统下石盒子组泥质粉砂岩、泥页岩、砂岩等地层；围岩属较软岩，岩体较破碎；泥页岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。观测到地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。11DK300+92～DK300+127Ⅴ35穿过二叠系下统下石盒子组泥质粉砂岩、泥页岩、砂岩等地层；F36断层带，岩体破碎；泥页岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。钻孔观测到地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。12DK300+127～DK300+822Ⅳ695隧道穿越二叠系下统山西组（P1s）砂岩、页岩和煤层，石炭系上统太原组（C3t）砂岩、页岩、灰岩和煤层,中统本溪组（C2b）铝土质页岩等煤系地层。主要工程地质特征：围岩属较软岩，局部夹硬岩，岩体较破碎；煤层多，厚度较大，煤尘有爆炸性，煤有自燃性倾向，瓦斯可能聚集，容易发生煤尘和瓦斯综合性爆炸；泥页岩具膨胀性，遇水容易软化甚至崩解，洞底容易底鼓翻泥。地下水位高出洞顶，要防止突水突泥，防止地下水漏失，保护当地居民用水水源。13DK300+822～DK300+952Ⅲ130隧道穿越奥陶系中统峰峰组上段灰岩等地层；围岩属硬岩，紫金山断裂带内，岩体较破碎。14DK300+952～DK301+302Ⅴ350隧道穿过峰峰组下段泥灰岩、含石膏角砾状泥灰岩、围岩属软岩、极软岩，受F5断层影响，岩体较破碎。15DK301+302～DK301+422Ⅳ120隧道穿过上马家沟组上段灰岩、白云质灰岩等地层。围岩属硬岩，受F5断层影响，岩体破碎。16DK301+422～DK301+502Ⅴ80穿过F5断层与正弦式复式向斜不整合接触带；灰岩、白云质灰岩等岩层，岩体极破碎。17DK301+502～DK305+490Ⅱ3988隧道穿越寒武系上统泥质灰岩、泥质白云岩；奥陶系下统白云岩、泥质白云岩；中统下马家沟组白云质泥灰岩、白云质灰岩和灰岩等地层。围岩属硬岩，构造简单，受正弦式复式向斜西翼控制，倾角较缓，岩体较完整；下马家沟组局部含石膏等软弱夹层；隧道埋深大，可能存在高地应力造成岩爆；隧道位于岩溶裂隙水垂直渗流带内。18DK305+490～DK306+90Ⅲ600隧道穿越奥陶系中统下马家沟组白云质泥灰岩、白云质灰岩和灰岩等地层。围岩属较软岩，构造简单，受正弦式复式向斜西翼控制，倾角较缓，岩体较完整；隧道位于岩溶裂隙水垂直渗流带内。19DK306+90～DK307+570Ⅳ1480隧道穿越奥陶系中统上马家沟组下段白云质泥灰岩、泥质灰岩夹石膏等地层，属软岩、极软岩。构造上受正弦式复式向斜西翼控制，岩体较完整；隧道位于岩溶裂隙水垂直渗流带内。20DK307+570～DK308+970Ⅲ1400隧道穿越奥陶系中统上马家沟组中段豹皮灰岩，属硬岩，岩体较完整；上马家沟组上段灰岩夹白云质泥灰岩地层，属硬岩，局部软岩夹层,岩体较破碎。构造上受正弦式复式向斜西翼控制,总体上向东小角度缓倾；隧道位于岩溶裂隙水垂直渗流带内。21DK308+970～DK309+720Ⅳ750隧道穿越奥陶系中统峰峰组下段泥灰岩、含石膏角砾状泥质灰岩等地层。围岩属软岩、极软岩，位于次级褶皱刘家庄向斜西翼，岩体较破碎；峰峰组下段局部膏溶角砾岩发育，属极软岩;隧道位于岩溶裂隙水垂直渗流带内。22DK309+720～DK310+800Ⅴ1100隧道穿越奥陶系中统峰峰组下段泥灰岩、含石膏角砾状泥灰岩地层。围岩属软岩、极软岩，位于次级褶皱刘家庄向斜核部，岩体较破碎，产状平缓，地下水发育。隧道位于岩溶裂隙水垂直渗流带内，11#煤层高出洞顶约95米，瓦斯可能沿构造裂隙向隧道运移。3.3.3官子沟隧道工程地质条件官子沟隧道区地层主要为第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土：褐黄色，坚硬～硬塑；第四系中更新统洪积层（Q2pl）老黄土，褐红色，硬塑，垂直节理发育；三叠系下同刘家沟组（T1l）泥岩强风化～弱风化：褐红色，层状构造，节理裂隙发育，岩层产状347°∠4°。隧道洞身地层分段描述：DK261+360～DK261+510段边墙及基底为新黄土，和部分砂岩，洞顶为老黄土；DK261+510～DK261+872段为砂岩；DK261+872～DK262+014段边墙及基底为砂泥岩互层，洞顶为老黄土；DK262+014～DK262+095段为砂岩。隧道围岩分级见表3-3。官子沟隧道围岩分级表表3-3序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK261+360～DK261+539Ⅴ1792DK261+539～DK261+848Ⅳ3093DK261+848～DK262+095Ⅴ2473.3.4杜家庄1号隧道工程地质条件杜家庄1号隧道区地层主要上覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土，其下为第四系中更新统洪积层（Q2pl）老黄土、粉质粘土、细砂（透镜体），及第三系上新统（N2）粗圆砾土。隧道洞身地层：DK262+196～DK262+645段边墙及基底为新黄土、少量老黄土，洞顶为新黄土；DK262+645～DK263+680段为粗圆砾土；DK263+680～DK264+018段边墙及基底为新黄土、少量老黄土，洞顶为新黄土。隧道围岩分级见表3-4。杜家庄1号隧道围岩分级表表3-4序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK262+200～DK262+645Ⅴ4452DK262+645～DK263+680Ⅳ10353DK263+680～DK264+015Ⅴ3353.3.5杜家庄2号隧道工程地质条件杜家庄2号隧道区地层主要为第四系上更新统风积（Q3eol）新黄土：褐黄色，坚硬～硬塑；第四系中更新统洪积（Q2pl）老黄土，褐黄色，硬塑，垂直节理发育；粗圆砾土，土黄色，密实，稍湿。隧道洞身地层分段描述：DK264+170～DK264+249段边墙及基底为新黄土、少量老黄土，洞顶为新黄土；DK264+249～DK264+432段为老黄土；DK264+432～DK264+699段边墙及基底为粗圆砾土，洞顶为老黄土；DK264+699～DK265+109段为老黄土；DK265+109～DK265+220段边墙及基底为新黄土、少量老黄土。隧道围岩分级见表3-5。杜家庄2号隧道围岩分级表表3-5序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK264+170～DK264+272Ⅴ1022DK264+272～DK265+062Ⅳ7903DK265+062～DK265+220Ⅴ1583.3.6东川1号隧道工程地质条件东川1号隧道区小里程地层为山顶上覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土：褐黄色，坚硬～硬塑，含少量虫孔及姜石，厚约24m，其下为第四系中更新统洪积层（Q2pl）老黄土：黄褐色，密实，厚约40～50m，下伏三叠系下统刘家沟组（T1l）褐红色，硬塑，垂直节理发育；三叠系下统刘家沟组（T1l）砂岩：黄灰色～暗红色，粉砂状结构，层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，强风化，岩层产状262°∠7°。隧道围岩分级见表3-6。东川1号隧道围岩分级表表3-6序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK265+780～DK265+851Ⅴ712DK265+851～DK265+921Ⅳ703DK265+921～DK266+190Ⅴ2693.3.7东川2号隧道工程地质条件东川2号隧道区小里程地层为山顶上覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土：褐红色，坚硬～硬塑，含少量砾石，厚约2～10m，其下为第三系上更新统（N2）粉质粘土，硬塑，含钙质结核，第三系上更新统（N2）粗圆砾土：青灰色，中密～密实，下伏三叠系下统刘家沟组（T1l）砂岩：黄灰色～暗红色，粉砂状结构，层状构造，泥质胶结，节理裂隙发育，强风化，岩层产状262°∠6°。隧道围岩分级见表3-7。东川2号隧道围岩分级表表3-7序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK266+220～DK266+360Ⅴ1403.3.8蒲县隧道工程地质条件蒲县隧道区地层主要为山顶上覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土：浅黄色～灰黄色，硬塑，土质均匀，垂直节理发育，层厚42～51m；第四系中更新统洪积层（Q2pl）老黄土：棕红色，坚硬，层厚47～50.8m；第三系上新统（N2）粉质黏土：褐红色～棕红色，坚硬，具微层理，土质经压实胶结半成岩状，层厚22～62m；细圆砾土：褐红色，密实，饱和，层厚1～4.5m；中砂：褐红色，中密，饱和，层厚2.5～4m；粉砂：褐红色，中密，饱和，层厚6.5m。下伏三叠系下统刘家沟组（T1l）砂岩，泥岩，泥质砂岩：灰褐色、紫红色，强风化～弱风化，节理较发育，岩体较破碎，岩层产状130°∠13°。隧道洞身地层：DK277+400～DK277+925段边墙及基底为砂岩，泥质砂岩，粉质黏土，洞顶为老黄土，粉质黏土；DK277+925～DK279+400段为粉质黏土，细圆砾土；DK279+400～DK279+765段为粉质黏土；DK279+765～DK280+525段边墙及基底为粉质黏土、砂岩，洞顶为粉质黏土；DK280+525～DK281+645段为砂岩、泥质砂岩；DK281+645～DK281+745段为砂岩。隧道围岩分级见表3-8。蒲县隧道围岩分级表表3-8序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK277+395～DK277+925Ⅴ5302DK277+925～DK279+395Ⅳ14703DK279+395～DK279+765Ⅴ3704DK279+765～DK281+461Ⅳ16965DK281+461～DK281+750Ⅴ2893.3.9蒲城隧道工程地质条件山顶上覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土；第四系中更新统洪积层（Q2pl）老黄土、粉质粘土；隧道区地层主要为第三系（N2）粉砂、粗圆砾土；下伏基岩为二叠系石千峰组（P2sh）砂岩、泥岩互层，产状350°∠6°。隧道洞身地层主要为砂岩、泥岩；出口端DK289+965～DK290+055段洞顶为新老黄土，边墙及基底为泥岩。隧道围岩分级见表3-9。蒲城隧道围岩分级表表3-9序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK286+995～DK287+184Ⅴ1892DK287+184～DK287+518Ⅳ3343DK287+518～DK288+117Ⅲ5994DK288+117～DK289+710Ⅳ15935DK289+710～DK290+055Ⅴ3453.3.10南沟隧道工程地质条件山顶上覆第四系上更新统风积层（Q3eol）新黄土；隧道区地层主要为第四系中更新统洪积层（Q2pl）老黄土、粉质粘土；其下为第三系（N2）粉砂、粗圆砾土；下伏基岩为二叠系石千峰组（P2sh）砂岩、泥岩互层。隧道洞身通过地层描述如下：DK290+119～DK290+206段为砂岩，DK290+206～DK293+719段为泥岩，DK293+719～DK294+084段为老黄土、粉质粘土。隧道围岩分级见表3-10。南沟隧道围岩分级表表3-10序号起讫里程围岩分级长度（m）1DK290+125～DK290+355Ⅴ2302DK290+355～DK291+120Ⅳ7653DK291+120～DK292+340Ⅲ12204DK292+340～DK292+600Ⅴ2605DK292+600～DK293+260Ⅲ6606DK293+260～DK293+690Ⅳ4307DK293+690～DK294+080Ⅴ3903.3.11其余隧道工程地质条件其余隧道包括平里沟隧道、白店隧道、清水岭隧道、前古坡隧道、东关隧道的工程地质条件详见设计图。3.4.1隰县水文地质条件隧道区地下水主要为基岩裂隙水及第三系孔隙水。基岩裂隙水赋存于砂岩中，局部水量较丰富。孔隙水多沿土石界线流出。该区地下水主要受大气降水及河水补给，地下水水位、水量随季节性变化明显。隧道含水层富水程度分区属弱富水段。3.4.2南吕梁山隧道水文地质条件隧道穿越一系列不同时代的地层，根据隧址区地层岩性及其组合关系、地质构造条件、水理性质、地下水赋存条件和水力特征，可将隧址区地下水类型划分为三类：松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水和碎屑岩类裂隙水。隧道含水层富水程度分区：寒武系上统（∈3）为中等富水区；奥陶系下统（O1）为弱富水区；奥陶系中统下马家沟组（O2x）为强富水区，在包气带则为弱富水区；奥陶系中统上马家沟组（O2s）为强富水区，在包气带则为弱富水区；奥陶系中统峰峰组（O2f）属于弱富水区；石炭系中统本溪组（C2b）为极弱富水区；石炭系上统太原组（C3t）石灰岩岩溶裂隙含水层属于弱富水区；石炭系上统太原组（C3t）碎屑岩地层属于极弱富水区，但在紫荆山断裂带内构造裂隙较发育，属于弱富水区；二叠系下统下石盒子组（P1x）属于弱富水区；二叠系中统上石盒子组（P2s）属于弱富水区；二叠系中统石千峰组（P2sh）属于弱富水区；三叠系下统刘家沟组（T1l）属于弱富水区。在F1断层带内，岩体破碎，属于强富水区；11#煤层至奥陶系中统顶部之间的隔水层，是由铝质泥岩、粉砂岩、泥岩和石英砂岩等致密岩层组成，大约40m厚，具备良好的隔水性能。在没有构造裂隙贯通的情况下，11#煤层上面的含水层不会和奥陶系碳酸盐岩岩溶裂隙含水层发生水力联系。第四系上更新统（Q3）属弱富水区。第四系全新统(Q4)属于强富水区。3.4.3官子沟隧道水文地质条件隧道区地下水为第四系孔隙水及少量基岩裂隙水，主要靠大气降水补给，受季节因素影响较大。勘测调查期间隧道进出口沟谷内无水。3.4.4杜家庄1号隧道水文地质条件隧道区地下水为第四系孔隙水，受大气降水补给。隧道洞身及进出口段主要为第四系孔隙潜水，水量较丰富。3.4.5杜家庄2号隧道水文地质条件隧道区地下水为第四系孔隙水，主要靠大气降水补给，受季节因素影响较大。勘测调查期间隧道进出口沟谷内无水。3.4.6东川1号隧道水文地质条件隧道洞身地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，受大气降水补给，季节性变化明显，圆砾土段含大量第四系孔隙水。3.4.7东川2号隧道水文地质条件隧道洞身地下水主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，受大气降水补给，季节性变化明显。3.4.8蒲县隧道水文地质条件隧道洞身有少量基岩裂隙水和微量孔隙水，受大气降水补给。3.4.9蒲城隧道水文地质条件隧道区地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，受大气降水补给。隧道洞身主要为基岩裂隙水，水量较少。3.4.10南沟隧道水文地质条件隧道区地下水主要为第四系孔隙水及少量基岩裂隙水，主要靠大气降水补给，受季节因素影响较大。勘测调查期间隧道进出口沟谷内无水。3.4.11其余隧道水文地质条件其余隧道包括平里沟隧道、白店隧道、清水岭隧道、前古坡隧道、东关隧道的水文地质条件详见隧道设计图。据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）、《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001)，隰县隧道隧址区中、地震基本烈度为Ⅶ度；南吕梁山隧道隧址区中地震动峰值加速度0.20g、地震烈度属Ⅷ度区，工程场区位于地震活动区，地震区的饱和粉土及砂类土在地震作用下将发生液化现象。官子沟隧道、杜家庄1号隧道、杜家庄2号隧道、东川1号隧道、东川2号隧道、蒲县隧道隧址区地震动峰值加速度为0.10g，地震基本烈度为Ⅵ度；蒲城隧道、南沟隧道隧址区地震动峰值加速度为0.15g，地震基本烈度为Ⅶ度。其余隧道的地震动峰值加速度与地震基本烈度详见设计图。3.6.1隰县隧道隧址区地形地质条件较为复杂，主要的不良地质现象有：岩性接触带、砾石土、卵石土；特殊岩土包括膨胀性岩土、湿陷性黄土等。透水性与非透水性岩层接触带对隧道的影响主要表现为突泥、涌水；砾石、卵石土对隧道的影响主要表现为突泥、涌水、坍塌；特殊岩土对隧道的影响主要表现为软岩变形。隧道区表覆新黄土，具湿陷性，湿陷系数δs＝0.018~0.061，为自重湿陷性黄土场地，湿陷等级为Ⅳ级（很严重）。第三系粉质黏土、黏土具弱膨胀性。3.6.2南吕梁山隧道隧址区地形地质条件较为复杂，主要的不良地质现象有：煤层瓦斯与采空区、岩溶及岩溶水、不稳定斜坡与滑坡、危岩、落石与崩塌等；特殊岩土有含石膏盐地层、膨胀性岩土、湿陷性黄土等。3.6.2.1含煤地层对隧道的影响南吕梁山隧道沿线广泛分布含煤地层。隧道正洞和斜井在多个地方从含煤地层中穿过或者从含煤地层以下地层穿过，具体统计见表3-11。这些地段具有特殊的工程地质性质，对隧道有重要影响。南吕梁山隧道隧道穿煤系地层段统计表表3-11编号隧道类别里程穿煤方式备注1正洞DK300+180-DK300+900正穿兴乐煤矿矿区，高瓦斯工区2正洞DK307+900-DK310+800下穿其中DK310+000-DK310+600刘家庄向斜核部，洞顶与煤层相距仅95米；33#主斜井ⅢXJD0+230-ⅢXJD0+550正穿高瓦斯工区43#主斜井ⅢXJD0+550-ⅢXJD0+750下穿刘家庄向斜核部、洞顶与煤层距离小于100米53#副斜井ⅢFXJD0+230-ⅢFXJD0+550正穿高瓦斯工区63#副斜井ⅢFXJD0+550-ⅢFXJD0+750下穿刘家庄向斜核部、洞顶与煤层距离小于100米根据试验资料，隧址区域煤层具有煤尘爆炸性危险；1、2、10号煤自燃倾向性等级为Ⅱ级，属自燃煤层；11号煤自燃倾向性等级为Ⅰ级，属易自燃煤层。根据瓦斯涌出量，煤系地层属于具有煤与瓦斯突出威胁煤层，均具有突出危险性，根据历史记录，测区煤矿发生过多起瓦斯爆炸事故。3.6.2.2采空区对隧道的影响线路通过区域分布有星罗棋布的煤矿、铁矿、铝土矿及石膏矿等，铁矿、铝土矿、石膏矿多为近地表小规模开采，因其埋深浅或规模小，对线路的影响不大。隧道通过霍西煤田，本煤田除部分地段由于煤系地层埋藏深尚未开采外，其余段落的煤系地层均已开采，其中既有国有大型矿井、地方矿井，更有数量众多的小煤窑以及古煤窑，开采历史悠久。大量的煤矿及采空区的存在，特别是大规模开采形成的采空区对线路方案的影响最为严重。目前隧道线路两次通过二叠系至石炭系煤系地层，根据勘测成果，隧道正洞和斜井在多个地方上方存在采空区。隧道进口段于兴乐煤矿北部边界DK300+280~DK300+410段通过，线路平面距离小窑破坏区约180m；在DK307+975~DK309+100段下穿金佛鑫煤矿，线路平面距离金佛鑫煤矿采空区约750m。.3岩溶隧道沿线广泛分布奥陶系灰岩、泥灰岩等可溶岩地层，存在岩溶不良地质问题。测区内岩溶只在奥陶系中统峰峰组、上马家沟组、下马家沟组等碳酸盐岩地层中发育，这些地层主要岩性是石灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩、白云岩和石膏夹层等。南吕梁山隧道及1、2、3号斜井岩溶发育程度分级见表3-12。岩溶发育程度分级表表3-12里程岩溶发育强度DK301+000-DK301+650岩溶中等发育DK301+650-DK308+000、1#、2#斜井岩溶弱发育DK308+000-DK316+000、3#、4#斜井岩溶微弱发育DK316+000-DK321+618、5#斜井岩溶中等发育.4含石膏盐地层南吕梁山隧道很长段落在含石膏盐地层中穿过，此类含盐地层具有特殊的工程性质。本次勘察测绘中在出口段的深沟中大面积发现峰峰组第一段（O2f1）膏溶角砾岩，深孔钻探在DZK-15、DZK-14、DZK-13、DZK-21、DZK-16、DZK-8、DZK-20、XZK2-1等钻孔峰峰组第一段（O2f1）中见到，岩芯呈砂土状夹块石。膏溶角砾岩主要由黏土、砂和角砾组成，角砾由白云质灰岩和泥灰岩组成，粒径一般为3～15cm，个别大于30cm，部分夹有石灰岩的块体，其粒径大小不一，最大可达2.0～3.0m。膏溶角砾岩中的黏土矿物主要为伊利石和蒙脱石。岩体结构存在很大的差异，强度不均匀，胶结状态发育三种类型：无胶结、不含角砾，呈土状或散体状；半胶结含少量角砾；钙质胶结含角砾状。根据收集到的相关资料，膏溶角砾岩强度受风化程度控制，在一般天然状态下，强风化膏溶角砾岩强度极低，根据资料，在一般天然状态下，“泥包石”状膏溶角砾岩单轴抗压强度在0.43～0.69MPa之间，强度极低，除部分由于含大的角砾变形模量大外，大多数为15MPa左右，其最小值已接近或部分小于黏性土指标，表明地层土质不均，局部压缩性高。从黏土矿物含量、岩块干燥饱和吸水率、干燥岩块浸水崩解后性状、胶结系数等总体上分析，膏溶角砾岩可认为具有膨胀性。膏溶角砾岩的母岩为含膏盐岩系，按照现行有关勘察规范界定属于产生结晶类、化学类和分解复合类腐蚀的环境地质条件。根据相关试验数据，该土层易溶盐含量不均，局部土的盐酸浸出液中SO42-离子含量高达／kg，对混凝土有结晶类腐蚀性，腐蚀等级已达到中等。根据地质环境影响分析，对发育有膏溶角砾岩的工程场地，必须注意地下水的水位变化和地下水对混凝土的腐蚀性。.5膨胀性岩土测区出露的地层中，从奥陶系、石炭系、二叠系到三叠系，均含有泥岩、页岩等粘土岩与泥灰岩，其中隧道通过的二叠系以泥岩、页岩为主，奥陶系发育多层泥灰岩。根据室内试验成果，二叠系上石盒子组、下石盒子组、山西组泥岩、砂质泥岩以及奥陶系泥质灰岩、膏溶角砾岩存在抗风化能力弱，开挖暴露后易崩解的特性，易崩解岩石自由膨胀率最大24.3%，自由膨胀率＜30%，不易崩解岩石自由膨胀率2.53%，自由膨胀率＜3%，均不属于膨胀岩，但均具有一定膨胀性特性。在DZK-12孔钻探过程中发生多次膏溶角砾岩暴露膨胀缩孔现象。.6黄土新建线路的特殊岩土类型为线路经过地段广泛分布的湿陷性黄土，地质年代和成因为第四系上更新统风积与冲积。3.6.3官子沟隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。新黄土具有湿陷性，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。3.6.4杜家庄1号隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。第三系黏性土具有弱膨胀性，遇水易产生软化、泥化及膨胀开裂，失水易产生收缩现象，导致衬砌变形，易发生塌方。3.6.5杜家庄2号隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。新黄土具有湿陷性，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂。3.6.6东川1号隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。新黄土具有湿陷性，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。3.6.7东川2号隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。新黄土具有湿陷性，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。第三系黏性土具有弱膨胀性，遇水易产生软化、泥化及膨胀开裂，失水易产生收缩现象，导致衬砌变形，易发生塌方。3.6.8蒲县隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。新黄土具有湿陷性，隧道浸水后会产生湿陷变形开裂。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。第三系黏性土具有弱膨胀性，遇水易产生软化、泥化及膨胀开裂，失水易产生收缩现象，导致衬砌变形，易发生塌方。3.6.9蒲城隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。对于基岩隧道，洞身通过处基岩产状平缓（硬质岩倾角小于5°，软质岩倾角小于20°），层理及节理裂隙发育，易产生掉块、冒顶及塌落等现象，危及施工安全，施工时应加强防护措施。3.6.10南沟隧道隧道进出口边仰坡大部分位于沟谷中，雨季施工时有被山洪袭击的可能。隧道明挖段易产生边坡失稳，危及施工人员及设备安全。土石分界处由于含水量较高，土质较软，尤其在雨季丰水期地下水水量突然增加，土体易产生软化、泥化现象，容易产生围岩变形失稳，下方岩石开挖放炮震动会影响尚不初期支护安全。第三系黏性土及泥岩具有弱膨胀性，遇水易产生软化、泥化及膨胀开裂，失水易产生收缩现象，导致衬砌变形，易发生塌方。3.6.11其余隧道其余隧道包括平里沟隧道、白店隧道、清水岭隧道、前古坡隧道、东关隧道的不良地质及特殊性岩土详见设计图。4超前地质预报实施方案(1)进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，进而指导隧道施工的顺利进行；(2)降低地质灾害发生的机率，判定保证隧道施工安全；(3)为隧道变更设计提供地质依据；(4)为编制竣工文件提供地质资料。按照图纸提供的地质资料，以及现场的具体情况针对以下地质问题进行地质预报，从而判定其对施工的影响程度：(1)断层及断层影响带的位置、规模及其性质；(2)岩溶含水构造的位置、规模及其性质；(3)软弱夹层的位置、规模及其性质；(4)透水性与非透水性、不同岩性、围岩级别变化界面的位置；(5)煤层瓦斯、采空区与老窑积水、高地应力引起的岩爆或软岩大变形等工程地质灾害可能发生的位置和规模；（6）砾石、卵石土的位置、规模及其性质；（7）隧道区表覆新黄土的发育范围及工程影响。根据区域地质资料和设计文件，结合现场实际情况，针对不同地段的工程地质与水文地质情况进行地质灾害分级（施工地质影响因素及分级标准见附表1），再依此进行地质预报重要性分级（地质预报分级标准见附表2）。根据不同的地质预报重要性分级，针对不同类型的地质问题，选择不同的预报方法和手段，以此制定超前地质预报方案，以达到既预报准确又节省有限预报资源的目的。地质复杂隧道的超前地质预报应采取长距离宏观预报与短距离准确预报相结合、隧道洞内探测与洞外地面地质调查相结合、地质方法与物探方法相结合，开展多层次、多手段的综合超前地质预报，并贯穿于施工全过程。超前地质预报工作流程见图4-1。搜集研究资料搜集研究资料TSP预报地质素描其他预报手段超前冲击钻孔探报确定施工方案隧道施工正常异常重要断层其它地段图4-1超前地质预报工作流程示意图新建山西中南部铁路通道ZNTJ-6标段内隧道任务集岩溶及突泥涌水、煤层瓦斯及采空区、褶皱及断层带、含石膏地层、硬岩岩爆与软岩变形、膨胀性岩土、水平岩层稳定性差等于一身，地质条件复杂，地质因素可能严重危及施工安全，制约工期，超前地质预报是保证隧道施工安全、优化工程设计、实现施工信息化的重要基础，因此必须高度重视和做好施工超前地质预报工作。针对不同的地质条件，超前地质预报实施方案具体为：隧道穿越部分可溶岩与非可溶岩接触带和大量可溶岩段，大角度穿越刘家庄向斜、李家洼背斜、金山沟向斜等褶皱及数条断层，虽然区内岩溶地下水水位在隧道设计标高以下，但因上部还有多层石炭—二叠系砂岩、灰岩裂隙含水层和第三、四系松散岩类孔隙水含水层，不排除施工过程中从断层破碎带或溶蚀裂隙中发生集中涌水的可能。测区可溶岩地段岩溶弱~强发育，岩溶裂隙为主，局部可能发育小型溶洞。首先利用地质调查与地质素描手段，确定隧道可溶岩发育的大致里程，再通过TSP203对岩溶及地下水发育的位置、规模及性质作宏观预报，然后采用掌子面素描、红外探测、地质雷达、超前地质钻孔等方法更加准确地验证掌子面前方30m范围内岩溶的发育情况，特殊地段采用高密度电法辅助。对可能有岩溶、突泥涌水的地段特别是可溶岩与非可溶岩的接触带应进行多孔水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。对岩溶强烈发育地段可增加超前水平钻孔的数量，并对施工后的隧道底板用地质雷达进行隧底岩溶检测。该隧道为高瓦斯隧道，影响煤与瓦斯突出的地质因素包括煤层特征、顶底板岩性、构造条件等方面，煤系中低透气性的泥质岩类含量大，使游离瓦斯气体主要赋存与煤层自身空隙，瓦斯气体不均衡分布，可能形成高压瓦斯煤包。一般情况下瓦斯含量随煤层埋深的增加而增高，在构造破碎带、采空区、独头上山巷等处瓦斯易局部聚集，如果通风不畅、瓦斯集聚，有发生瓦斯爆炸的可能。鉴于超前地质预报手段TSP施做过程中需要采取放炮形式获得激发震源，故而在煤层瓦斯段有其自身局限性，本段采取高密度电法、地质素描、红外探水、超前地质钻孔等探测手段进行超前预报。首先利用地质调查与地质素描手段，确定在勘察阶段发现的宽大断层的大致里程，此外，由于地壳中许多断层并未延伸至地表或被覆盖层所覆盖，所以隧道在开挖过程中所揭露的断层往往多于地表所发现的数量。因此，为保证隧道安全，对隧道在设计图中提到的断层均应进行TSP探测，以探测掌子面前方围岩的强度、完整性、富水性，然后根据掌子面素描观察隧道围岩的变化，统计节理组数及其形态的变化，推测前方可能出现断层的位置，对可能出现断层的地段进行多孔水平钻验证，钻孔时需安设孔口管及高压闸阀，当遇有高压水时，要立即拔出钻具，关闭孔口管的高压阀门，等待制定处理措施。石膏工程性质软弱，具有一定的膨胀性，遇水易溶解，风化后成岩粉状。膏溶角砾岩一般与泥灰岩伴生，是一种岩性成分复杂的碳酸盐岩,岩石成分是极其复杂,包括钙质白云岩、泥质白云岩、白云岩、白云质灰岩、泥灰岩等碳酸盐岩系列，并含有石膏晶体和石膏夹层，尚含有少量伊利石~高岭石等粘土矿物和伊利石~蒙脱石混层粘土。由于岩性、结构的复杂性、不均一性，使其具有特殊的工程性质。石膏未溶解可视为良好的相对隔水层，当上覆地层裂隙发育，灰岩中的石膏夹层可能会形成局部上层滞水，隧道开挖有涌突水可能，施工开挖至此段时应及时采取超前地质钻孔、TSP、红外探测等手段综合验证，判断掌子面前方不良地质情况，为施工提供指导性建议。根据隧道的埋深及区域构造作用力的大小，确定隧道高地应力地段，采用TSP探测获得地震波速，预报掌子面前方围岩的强度情况，必要时进行单孔钻探结合岩石室内试验，再通过掌子面地质素描判定围岩的级别、硬度及变化趋势，结合岩爆发生三要素：地层岩性条件（坚硬、完整、脆性），地应力条件，施工触发因素，判定存在岩爆或软岩变形的可能性及岩爆的规模等级。隰县隧道通过区地质构造相对简单，不存在煤层及断层、岩溶等不良地质。地层岩性主要有第四系上更新统风积（Q3eol）新黄土，第四系中更新统洪积（Q2pl）老黄土、细圆砾土、卵石土，第三系(N2)粉质黏土、粗圆砾土、砾岩、砂岩及泥岩，下伏三叠系中下统（T1l）砂岩、泥岩及泥质砂岩。虽然不良地质体较少，但岩层平缓、局部透水性强，且存在膨胀土及湿陷性黄土，隧道发生突泥涌水、软岩变形、坍塌的可能性大。根据现有地质资料及设计图，拟将隰县隧道超前地质预报初步分级为A级、B级和C级，A级采用地震发射波法、超前钻孔、地质素描和加长炮孔，B级采用地震反射波法、地质素描、红外探水和加长炮孔，必要时采用单孔水平超前钻探进行验证，C级以地质素描和加长炮孔为主，局部采用红外探测，当发现局部地段较复杂时，采用地震反射波法和必要的补充超前钻孔。隰县隧道正洞超前地质预报工作布置见表4-1，隰县隧道1号、2号斜井超前地质预报工作布置分别见表4-2、4-3。隰县隧道超前地质预报工作布置一览表表4-1里程预报分级依据预报级别综合预报方法DK266+805～DK267+120新老黄土C地质素描、红外探测DK267+120～DK267+190物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK267+190～DK267+805新老黄土C地质素描、红外探测DK267+805～DK268+050物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK268+050～DK269+000圆砾土、卵石土、砾岩B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测DK269+000～DK269+070物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK269+070～DK269+270圆砾土、卵石土B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测DK269+270～DK269+435物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK269+435～DK270+780物探异常，可能发生突泥涌水B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测DK270+780～DK270+855物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK270+855～DK272+740物探异常，可能发生突泥涌水B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测DK272+740～DK272+815物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK272+815～DK274+100物探异常，可能发生突泥涌水B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测DK274+100～DK274+985物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK274+985～DK276+010物探异常，可能发生突泥涌水、塌方B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测DK276+010～DK276+085物探异常，可能发生突泥涌水、塌方A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测DK276+085～DK277+310砂岩、泥质砂岩、泥岩、新老黄土B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测隰县隧道1号斜井超前地质预报工作布置一览表表4-2里程预报分级依据预报级别综合预报方法斜0+00～斜0+90卵石土，上覆新老黄土、粉质黏土B地震反射波法、地质素描、单孔超前钻孔、红外探测斜0+90～斜4+40土石分界A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测隰县隧道2号斜井超前地质预报工作布置一览表表4-3里程预报分级依据预报级别综合预报方法斜0+00～斜3+00砂岩，岩体较完整B地震反射波法、地质素描、红外探测斜3+00～斜5+00土石分界A地震反射波法、超前钻孔、地质素描、红外探测斜5+00～斜6+45新、老黄土C地质素描、红外探测隧道及斜井通过地段受近东西向构造应力影响，形成的主要构造有吕梁山复式向斜、紫荆山断裂带、罗云山断裂带及其次生构造；地层岩性主要有黄土、砂岩、页岩、泥岩、灰岩、角砾状白云质泥灰岩及白云质泥灰岩、膏溶角砾岩、页岩夹灰岩、页岩夹砂岩、白云岩与泥灰岩互层、含石膏角砾状泥灰岩等，围岩坚硬程度及完整性在不同地段不同深度变化较大，根据隧道地质因素对隧道可能的危害程度，并结合该隧道的目前地质资料，依据新建山西中南部铁路通道南吕梁山隧道右线工程地质纵断面图及南吕梁山隧道辅助坑道地质纵断面图。要求：初步按A级（地质情况较复杂）对隧道及斜井进行预报，局部地段采用B级、C级预报原则。即全隧及辅助坑道采用地质素描、加长炮孔；左线采用地震反射波法（TSP）覆盖测量，对重要的地质（层）界面、岩溶发育段、断层或物探异常、煤层采空区可采用双线地震反射波法（TSP）进行比较判释；溶洞发育段、采空区段采取高密度电法与地质超前钻孔，岩溶发育段采用地质雷达、超前钻孔与红外探水。南吕梁山隧采用的地质预报方法见表4-5，辅助导坑即1、2、3号斜井采用的地质预报方法见表4-6：南吕梁山隧道超前地质预报工作布置一览表表4-5里程预报分级依据预报级别综合预报方法DK298+150~DK298+365隧道入口段，上覆黄土。C地质素描、局部红外探测DK298+365~DK298+480穿过F1断层带及影响带；岩体破碎，地下水发育；A地震反射波法，左线超前钻孔、地质素描DK298+480~DK299+300紫荆山断裂带内，埋深较浅，岩体节理发育。B左线地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔DK299+300~DK299+400穿过F35断层带；岩体破碎成泥土状，地下水高出洞顶，可能发生突泥涌水，塌方。A地震反射波法，左线超前钻孔、地质素描DK299+400~DK299+600紫荆山断裂带内，埋深较浅，岩体节理发育，地下水高出洞顶，泥页岩具膨胀性。B左线地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔DK299+600~DK299+700穿过F3断层带；岩体破碎成泥土状，地下水高出洞顶，可能发生突泥涌水，塌方。A地震反射波法，左线超前钻孔、地质素描DK299+700~DK300+080紫荆山断裂带内，埋深较浅，岩体节理发育，地下水高出洞顶，泥页岩具膨胀性。B左线地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔DK300+080~DK300+150穿过F36断层带；岩体破碎成泥土状，地下水高出洞顶，可能发生突泥涌水，塌方。A地震反射波法，左线超前钻孔、地质素描DK300+150~DK300+950正穿山西组和太原组煤层瓦斯段，含煤层多，煤和瓦斯有突出危险，煤层具有自燃性，煤尘具有爆炸性，顶底板是泥页岩强度低。岩体节理发育，地下水发育。A超前钻孔，地质素描，高分辨率电法，红外探测DK300+950~DK301+350穿越奥陶系峰峰组和上马家沟组碳酸盐岩地层，小型溶洞发育，岩体节理非常发育，破碎，地下水发育。B左线地震反射波法，地质素描，地质雷达，红外探测、局部超前钻孔DK301+350~DK301+600穿过F5区域断裂带；岩体破碎，地下水发育，可能发生突泥涌水，塌方。A地震反射波法，左线超前钻孔、地质素描、地质雷达DK301+600~DK307+000穿过奥陶系碳酸盐岩地层，岩体节理较发育，小型溶洞发育，有岩爆可能。B地震反射波法，地质雷达、地质素描、红外探测、局部超前钻孔DK307+000~DK309+500穿过奥陶系中统碳酸盐岩地层，含石膏盐地层发育，岩体破碎，地表曹村河流过，地下水发育，下穿曹村煤矿、金佛鑫煤矿、坡河煤矿采空区，可能突泥涌水。A地震反射波法，地质素描，超前探孔，地质雷达，红外探测DK309+500~DK310+800穿过奥陶系中统峰峰组下段含石膏盐地层，刘家庄向斜核部，岩体节理发育，地下水发育，可能突泥涌水。A地震反射波法，地质素描，地质雷达，左线超前钻探，红外探测辅助导坑超前地质预报工作布置一览表表4-6里程预报分级依据预报级别预报方法1#斜井全隧穿过奥陶系碳酸盐岩地层，小型溶洞发育，岩体节理发育，较破碎。B地震反射波法、地质素描、地质雷达、红外探测、局部超前钻孔2#主斜井全隧穿过奥陶系中统碳酸盐岩地层，膏溶角砾岩发育，岩体节理发育，破碎。B地震反射波法、地质素描、红外探测、局部超前钻孔IIIXJD0+0-IIIXJD0+250穿过二叠系上石盒子组和下石盒子组泥岩、砂岩地层，岩体节理发育，较破碎。B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测IIIXJD0+250-IIIXJD0+600穿过山西组、太原组煤系地层，含煤层多，高瓦斯工区，煤尘具有爆炸性，煤层具有自燃性，岩体节理发育，较破碎。A高分辨率电法、地质素描、地质雷达、超前钻孔IIIFXJD0+0-IIIFXJD0+250穿过二叠系上石盒子组和下石盒子组泥岩、砂岩地层，岩体节理发育，较破碎。B地震反射波法、地质素描、局部超前钻孔、红外探测IIIFXJD0+250-IIIFXJD0+620穿过山西组、太原组煤系地层，含煤层多，高瓦斯工区，煤尘具有爆炸性，煤层具有自燃性，岩体节理发育，较破碎。A高分辨率电法、地质素描、地质雷达、超前钻孔杜家庄1号隧道超前地质预报工作布置一览表表4-7里程预报分级依据预报级别综合预报方法DK262+200～DK262+645新、老黄土C地质素描、红外探测DK262+645～DK263+680粗圆砾土，可能突泥涌水、塌方B地震发射波法、地质素描、红外探测、单孔超前钻孔DK263+680～DK264+015新、老黄土C地质素描、红外探测以地质素描、加长炮孔为主，全隧贯通，根据设计确定的断层与物探异常带进行TSP、红外探测、超前钻探方法进行补充。各隧道超前地质预报工作布置见表4-8。其他隧道超前地质预报工作布置一览表表4-8隧道名称里程预报分级依据预报级别综合预报方法官子沟隧道DK261+369~DK262+095新、老黄土C地质素描杜家庄2号隧道DK264+170~DK265+220新、老黄土B地震发射波法、地质素描、红外探测东川1号隧道DK265+780~DK265+921新、老黄土C地质素描DK265+921~DK266+190圆砾土，含大量孔隙水，有突泥涌水、塌方可能B地质素描、局部超前钻孔东川2号隧道DK266+220~DK266+360圆砾土，含大量孔隙水，有突泥涌水、塌方可能B地质素描、局部超前钻孔蒲县隧道DK277+395~DK281+750新、老黄土B地震反射波法、地质素描、红外探测平里沟隧道DK281+915~DK282+265新、老黄土C地质素描白店隧道DK282+295~DK282+475新、老黄土C地质素描清水岭隧道DK282+595~DK285+480新、老黄土B地震反射波法、地质素描、红外探测前古坡隧道DK285+675~DK286+130新、老黄土C地质素描东关隧道DK286+335~DK286+940新、老黄土C地质素描蒲城隧道DK286+995~DK288+275砂岩、泥岩B地震发射波法、地质素描、红外探测DK288+275~DK288+395砂岩，浅埋，有突泥涌水可能A地震发射波法、地质素描、红外探测、局部超前钻孔DK288+395~DK290+055砂岩、泥岩B地震发射波法、地质素描、红外探测南沟隧道DK290+125~DK292+455砂岩、泥岩B地震发射波法、地质素描、红外探测DK292+455~DK292+515砂岩，浅埋，有突泥涌水可能A地震发射波法、地质素描、红外探水、局部超前钻孔DK292+515~DK294+080砂岩、泥岩B地震发射波法、地质素描、红外探测注：施工中超前地质预报分级可按隧道通过段工程地质条件与水文地质条件进行调整，复杂地段B级可调整为A级，简单地段B级可调整为C级；超前地质预报方法可根据揭示围岩性质选择不同方法组合进行综合预报。5施工超前地质预报方法根据测区的地质条件，隧道超前地质预报工作采用由面到点、长短结合、地面调查与洞内预报相结合、定性与定量相结合的方法，确保预报的准确性。长距离预报主要采用地质分析法，根据地面测绘和其它基础资料对隧道通过区的地质界线、地层岩性、地质构造、围岩级别、储水构造、富水规模以及其它不良地质及特殊地质发育情况进行长距离、宏观预测预报，分析和把握存在的主要工程地质问题、主要地质灾害隐患及其分布范围、在隧道内揭示的大致里程等，从而制定预报预案，并根据揭示情况进行不断的修正。中长距离预报是在长距离预报的基础上采用地震反射波法、深孔水平钻探等对掌子面前方30～350m范围内的地质情况作进一步的预报，如对不良地质体的位置、规模、性质作较为详细的预报，粗略的预报围岩级别和地下水情况等。短距离预报是在中长距离预报的基础上采用掌子面素描、超前钻孔等方法进行预报，探明掌子面前方30m范围内地层岩性、地质构造、不良地质及