隧道超前地质预报

中铁二局工程有限公司

贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部2020年4月26日隧道超前地质预报中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部迎难而上贵在坚持贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部中国中铁超前地质预报1.1高速铁路隧道施工应进行超前地质预报，并作为工序纳人施工组织管理。1.2隧道施工超前地质预报应以地质调查法为基础,针对不同地段地质情况和预报目的,采用一种或几种方法相互补充和印证，进行综合超前地质预报。1.3隧道超前地质预报应包括下列内容：1地层岩性，重点为软弱夹层、破碎地层、煤层及特殊岩土等；2地质构造，重点为断层、节理密集带、褶邹轴等影响岩体的完整性的构造发育情况；3不良地质，重点为溶洞、暗河、人为坑洞有害气体、高应力等发育情况；4地下水，重点为岩溶管道水、富水断层、富水褶邹及富水地层《DK21+545新太阳庄隧道设计图》：二、地层岩性

隧址区上覆第四系坡残积（Q4dl+el）红黏土、碎石土、块石土；下伏二叠系下统栖霞、茅口组（P1m+q）灰岩、白云岩偶夹页岩，梁山组（P1l）砂岩、页岩夹煤层，石炭系中统黄龙群（C2hn）白云岩、灰岩。现由新至老分述如下：（7-5）红黏土（Q4dl+el）：褐黄、灰黄色，硬塑状，土质较纯，含少量的碎石、角砾，厚2～6m不等，属Ⅱ级普通土，D组填料。（7-8）碎石土（Q4dl+el）：灰白、灰褐色，松散至稍密，稍湿，石质以灰岩、砂岩为主，块径20～60mm，约占55%，呈尖棱状，局部夹块石，余为黏土充填，厚2～6m，属Ⅲ级硬土，D组填料。（7-10）块石土（Q4dl+el）：深灰、灰褐色，松散至稍密，稍湿，石质以灰岩、砂岩为主，块径20～60mm，约占60%，余为黏土充填，厚2～6m，属Ⅲ级硬土，C组填料。（14-7）灰岩、白云岩偶夹页岩（P1m+q）：浅灰、灰白色灰岩、白云岩，中厚至厚层状构造，隐晶质结构，岩质坚硬，岩体较完整，局部含白云质斑块、燧石结核及条带。弱风化带属Ⅴ级次坚石，B～A组填料。页岩深灰、灰黑色，薄层状构造，泥质结构，岩质软。页岩不能直接用作填料。（14-8）砂岩、页岩夹煤层（P1l）：灰黑、灰褐色，薄至中厚层状构造，泥质、钙质胶结，岩芯较破碎，局部夹煤层，煤层呈黑色，半亮型，单一结构。强风化带（W3）节理较发育，岩体较破碎，属Ⅳ级软石，C～D组填料；弱风化带（W2）节理较发育，岩体较完整，属Ⅳ级软石，C组填料。页岩及煤层不能用作填料。（15-5）白云岩、灰岩（C2hn）：浅灰、灰白色，部分带肉红色斑块，厚层状构造，隐晶质结构，岩质坚硬，岩体较完整，岩芯溶蚀裂隙、溶孔发育。弱风化带（W2），属Ⅴ级次坚石，B～A组填料。《DK21+545新太阳庄隧道设计图》：三、地质构造及地震动参数

（一）隧址区发育有掌虎坝正断层及半干吉正断层。1、掌虎坝正断层该断层与线路交于DK20+160附近，交角50°，倾向NW，倾角75°，断层大致沿N80°W方向发育；横切栖霞组、茅口组、梁山组、黄龙组地层，造成北盘地层西移，南盘地层东移，地层不连续，断距5～10m。2、半干吉正断层该断层与线位交于DK22+745附近，交角约38°，断层沿N25°W方向发育，沿沟两侧形成断层壁，断层两盘均为二叠系下统茅口组（P1m）灰岩。3、层理及节理隧址区受构造影响，岩层走向变化较大，代表性岩层产状为N10°W/24°NE、N30°W/16°NE、N20°W/16°NE、N40°E/15°NE；主要发育两组优势节理：①走向N10～30°E，多垂直发育，节理间距0.25～0.5m；②走向N70～85°W，垂直发育，节理间距0.5～1m。《DK21+545新太阳庄隧道设计图》：五、不良地质及特殊岩土

（一）不良地质

隧址区不良地质主要有岩溶、顺层、危岩落石、

小煤窑采空区及有害气体，无特殊岩上。1、隧道进口厚土层覆盖，厚5～10m，隧道开挖易发生垮塌。2、岩溶

隧道洞身大部分穿过可溶岩地层。地表发育多条近南北向冲沟，线路两侧地表岩溶洼地、落水洞等岩溶形态发育。段内岩溶中等至强烈发育，隧道施工可能遭遇溶洞、溶槽、溶穴等现象岩溶现象，并有可能产生突水、突泥等地质灾害。岩溶水中等至强烈发育，洞身位于岩溶水季节变动带。DK20+610～+630段为可溶岩与非可溶岩接触带，段内岩溶强烈发育，岩溶水富集可能性大，施工时可能出现突水、突泥。DK21+493左198m附近贵广线太阳庄隧道洞身开挖揭示一暗河，暗河标高为1030.7m，该处宽约2m，高约3m。暗河管道高1～2m，部分段落高0.2～0.8,局部暗河顶部发育有较大溶隙，高6～8m。暗河底部充填有砂层，为粗细砂夹圆砾，刚揭露时，暗河内有少量岩溶水，在揭露示后期一个冬季水量均无明显变化。暗河发育方向为SW方向(即贵南线位方向)，采用皮尺及罗盘实测的距离推算，暗河与贵南线新太阳庄隧道洞身交于DK21+550附近，推测该处暗河标高1055m～1070m。贵南线新太阳庄隧道根据物探异常补充两个深孔，未揭示暗河。3、顺层隧道进口代表性岩层产状为N10°W/24°NE，倾向线路左侧，视倾角为23°，线路右侧边坡顺层，隧道开挖易发生垮塌。隧道出口代表性岩层产状为N40°E/15°SE，倾向线路大里程，视倾角为15°，仰坡顺层，隧道开挖易发生垮塌《DK21+545新太阳庄隧道设计图》：五、不良地质及特殊岩土

（一）不良地质4、危岩落石隧道出口为地形较陡，基岩裸露，岩体节理裂隙发育，受节理切割严重，坡面形成大量危岩，坡脚见块石堆积形成厚2～4m的岩堆，块径0.5～2.0m不等。隧道边仰坡开挖，易沿节理面发生垮塌。5、小煤窑采空区DK20+300～+450段线路左侧100～250m附近测绘调查发现地表有三外小煤窑。DK20+380左170m处的煤洞大致沿N75°E方向开采的，深约150m；DK20+380左175m处的煤洞大致沿N30°W方向开采的，深约100m；DK20+400左120m处的煤洞大致沿N30°W方向开采，深约100m。据调查老乡得知，此煤窑均在1994～1995年间开采的，现已废弃。上述各采煤坑道均距隧道较近，对隧道影响较小。6、有害气体隧道洞身DK20+410～+610段穿过含煤层地层。瓦斯压力：参考临近贵广资料，推测隧道洞身段含煤地层瓦斯压力值约为0.36MPa。瓦斯含量：参考临近贵广资料，瓦斯含量计算值为3.2m³/t，生产矿井瓦斯相对涌出量为3.96m³/t.d。考虑隧道区具体情况煤层瓦斯含量采用3.58m/t，含炭泥岩0.1m³/t，该段属于低瓦斯隧道。瓦斯涌出量：参考贵广资料，根据有关公式计算，煤层涌出量0.23m³/min，顶底板含炭泥瓦斯涌出量0.12m³/min，每日在开挖断面上总涌出量0.35m³/min。按铁路瓦斯隧道技术规范瓦斯涌出量小于0.5m³/min为低瓦斯工区《DK21+545新太阳庄隧道设计图》：四、水文地质条件

隧道区无大的河流，洞身地表径流条件较好，无常年水流。(一)地表水类型测区地表水不发育，测区降雨量丰富，隧道地表树枝状水系及冲沟较发育，支沟大多为季节性流水，由大气降雨补给，流量受季节变化影响大，以蒸发、下渗和径流等形式排泄。(二)地下水类型(1)第四系孔隙水

赋存于冲沟沟床及坡麓松散堆积层，接受大气降水和地表水补给。由于堆积物分布零星，厚度不大，除冲积层内孔隙水受地表水补给而含水量大外，其余地段孔隙水补给差且径流排泄条件好而含量弱。(2)裂隙水

赋存并运移于基岩各类结构面、断层破碎带内，主要接受大气降水的补给。测区丰富的降雨为裂隙水提供了良好的补给条件。因受构造影响程度不同导致裂隙发育程度不同，富水条件差异较大。区内多条张扭性断层带宽度5～30m，不均匀分布有压碎岩等，裂隙率高，与冲沟表水联系密切，地下水静态储量较大。(3)岩溶水

主要赋存于可溶岩的溶孔、溶蚀裂隙中，通过洼地、竖井、落水洞、溶洞汇集大气降水的补给，以岩溶下降泉、暗河的形式排出地表。据调查，隧区井泉水出露点主要有：DK21+940右125m附近有岩溶下降泉，测时(2008.5.3)流量约0.3L/S，未利用；DK22+020右80m附近有岩溶下降泉，测时(2008.5.3)流量约0.1L/S，未利用。中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部迎难而上贵在坚持贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部中国中铁超前地质预报1.4超前地质预报类型中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部迎难而上贵在坚持贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部中国中铁超前地质预报1.4超前地质预报类型1.4.1地质调查法地质调查法应包括隧道地表补充地质调查、洞内地质调查（包括底板、边墙、拱顶和掌子面地质调查）等。

隧道地表补充地质调查应在洞内地质超前预报前进行，并在实施洞内超前地质预报过程中根据需要补充；

洞内地质调查应按超前地质预报设计文件要求及时进行。1.4.2钻探法在富水软弱断层破碎带、溶岩发育区、瓦斯发育区、重大物探异常区等复杂地质地段应采用超前水平钻探为主的综合方法预报前方地质情况。超前水平钻探每循环钻孔长度应不低于30m，连续预报时前后两循环孔应重叠5m-8m。钻孔设备的性能和效率应满足地质条件和工期要求；可能发生突泥涌水的地段，超前钻探应设孔口管和止水装置,防止高压水突出。中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部迎难而上贵在坚持贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部中国中铁超前地质预报1.4超前地质预报类型1.4.3物探法物探法包括地震波法(负视速度法、地震波反射法、反射地震层析成像法、地震CT成像和陆地声纳法等）、声波法(水平声波剖面法、声波层析成像法等)、电磁波反射法(地质雷达等)、电法和红外探测等。。

地震波反射法、负视速度法适用于各种地质条件，对断层、软硬岩接触面等面状结构反射信号较为明显。每次预报的距高宜为100m～150m,连续预报时，前后两次应重叠10m以上；

陆地声纳法适用于各种地质条件,对直径大于0.5m的溶洞、溶管等不良地质体的反射信号较为明显。每次预报的距离宜为50m～100m.连续预报时，前后两次应重叠10m以上；

反射地震层析成像法适用于各种地质条件的探测，每次预报的距离宜为100m～150m,连续预报时，前后两次应重叠10m以上；水平声波剖面法适用于隧道各种地质条件的探测,每次预报的距离宜为50m～100m，连续预报时，前后两次应重香10m以上；

声波层析成像法和地震CT成像法适用于前方探测孔间岩体中的软层、裂院、断层等的分布，其探测的结果相较其他物探方法精确，但占用掌子面时间较长，效率较低，成本较高。每次预报距离取决于探测孔的深度。中铁二局贵南客专贵州段工程项目经理部迎难而上贵在坚持贵南客专贵州段工程项目经理部二工区质量部中国中铁超前地质预报1.4超前地质预报类型1.4.3物探法电磁波反射法适用于岩容、采空区探测，也可用于探测断层破碎带、软弱夹层等不均匀地质体。在岩溶不发育地段每次预报距离宜为10m～20m；在岩溶发育地段预报长度可根据电磁波波形确定。连续预报时前后两次重叠不应小于5m；

红外探测法适用于探测前方是否有水及含水体的存在方位，每次预报的距离宜为20m