1.四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队 成都 610213
2.成都华丰工程勘察设计有限公司 成都 610042
摘要:以中老铁路友谊隧道为背景,通过使用TSP法对友谊隧道开展超前地质预报,为了进一步探明隧道掌子面前方节理裂隙、断层以及地下水等地质情况,以降低地质灾害发生的概率及危害程度,为隧道安全高效率施工提供基础的参考资料[1]。
关键词:TSP法;超前地质预报;友谊隧道
随着物探方法的普及应用,逐渐应用到了各行各业当中,也显示了其起到的重要作用。隧道施工中也应用到了物探方法,如超前地质预报中采用了TSP法与地质雷达法相结合的有安石隧道[2]、荣家湾隧道[3]、西延高铁岩溶隧道[4]、十八里堡隧道[5]等,万寿山隧道[6]、齐岳山隧道[7]、福厦高铁隧道[8]等则采用了TSP法进行超前地质预报保证施工安全和施工进度。为了给隧道安全高效率施工提供基础的参考资料,中老铁路友谊隧道超前地质预报采用了TSP法与地质雷达法,同时结合地质调查法。
一、工程概况
中老铁路友谊隧道位于中国与老挝交界处,穿越国境线,是“一带一路”建设的重要组成部分;友谊隧道为跨境连接中国与老挝的隧道,全长约9675m[9,10]。其中中国境内长约7260m,最大埋深约220m;老挝境内长约2425 m,最大埋深约243m。
遂址区在地貌上属于低山丘陵区,地形上起伏较大。地表上覆盖着第四系全新统坡残积层的粉质黏土。下伏第三系(E1-2)泥岩夹砂岩、砾岩、岩盐含石膏;白垩系上统(K2)泥岩夹砾岩、砂岩,下统(K1)砂岩夹砾岩、泥岩。
二、工作方法
TSP法称为隧道前方地震预报法或超前地质预报法。本次超前地质预报使用仪器TSP303 Plus(编号:1207)采集数据资料。
使用“TSP303Plus”软件对采集的原始资料进行处理,得到TSP法反射层位及物理力学参数(见图1),把TSP法反射层位及物理力学参数作为资料解释的主要依据。根据TSP法探测原理来分析,归纳资料解释原则如下。
(1)反射波能量:S波反射能量强、P波反射能量弱,显示存在流体或水体。
(2)反射波相位:反射波为正相位时,显示围岩由较软弱变为较坚硬;反之则显示围岩由较坚硬岩层变为较软弱。
(3)泊松比和VP/VS比值:一般当泊松比大于0.28或VP/VS比值突然增大时,显示围岩含(富)水或较破碎。
(4)杨氏模量:一般当杨氏模量大于30时,显示岩体坚硬,反之,则显示岩体较软弱。
(5)量值突变:在一定段落内,当反射界面较多且杨氏模量和泊松比幅度变化较大时,显示围岩破碎。
三、预报结果
本次超前地质预报里程范围为DK0+844.6~+944.6段,即掌子面前方100m,预报成果如下。
(1)预报里程范围为DK0+844.6~+865,长度20.4m,预报围岩级别Ⅴ级、破碎、节理裂隙较发育;该段围岩与掌子围岩情况基本一致;提请施工过程中加强支护。
(2)预报里程范围为DK0+865~+885,长度20m,预报围岩级别Ⅳ级、较破碎~破碎、节理裂隙较发育;相比DK0+844.6~+865段,该段围岩情况稍微变好;提请施工过程中加强支护。
(3)预报里程范围为DK0+885~+900,长度15m,预报围岩级别Ⅴ级、破碎、节理裂隙较发育;相比DK0+865~+885段,该段围岩情况变差;提请施工过程中加强支护。
(4)预报里程范围为DK0+900~+916,长度16m,预报围岩级别Ⅳ级、较破碎~破碎、节理裂隙较发育;相比DK0+885~+900段,该段围岩情况稍微变好;提请施工过程中及时支护。
图1 TSP法反射层位及物理力学参数成果图
(5)预报里程范围为DK0+916~+933,长度17m,预报围岩级别Ⅴ级、破碎、节理裂隙较发育;相比DK0+900~+916段,该段围岩情况变差;提请施工过程中加强支护。
(6)预报里程范围为DK0+933~+944.6,长度11.6m,预报围岩级别Ⅳ级、较破碎~破碎、节理裂隙较发育;相比DK0+916~+933段,该段围岩情况稍微变好;提请施工过程中及时支护。
四、结论
通过TSP法在中老铁路友谊隧道里程DK0+844.6~+944.6段开展超前地质预报,主要取得以下结论及建议:
(1)本次预报时掌子面里程为DK0+844.6,掌子面揭示为第三系地层,岩盐、砂质泥岩混合沉积,成岩较差,胶结较差,岩盐含量高,紫红色,掌子面可见纯岩盐条带,白色,宽3-10cm,贯通掌子面,干燥,未见地下水发育,Ⅴ级。
(2)隧道于DK0+860里程附近与班博腾断层大角度相交;该段地表水不发育,地下水主要为基岩裂隙水,水量较小;未见不良地质现象。
(3)预报段围岩总体上为较破碎~破碎,岩体较软弱,提请施工过程中加强支护,防止局部塌方、掉块等地灾发生,并施做超前水平钻孔及加深炮孔进一步探测,保证工程施工安全。
(4)建议隧道各段都采用长距离的TSP法与短距离的地质雷达法相结合进行超前地质预报,提高预报的准确率,便于及时采取施工措施,对确保施工安全和施工进度非常重要。
参考文献:
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[2]金理强,李方涛.地质雷达法和TSP法在隧道超前地质预报中的应用[J]. 公路交通科技(应用技术版),2020,16(04):278-280.
[3]李梦.TSP预报和地质雷达在荣家湾隧道中的应用[J].四川建筑,2020,40(03):91-93+97.
[4]张文康.超前地质预报方法在西延高铁岩溶隧道中的应用[J].山西建筑,2022,48(14):157-159+162.
[5]李航帆.综合物探方法在十八里堡隧道超前地质预报中的应用[D].中国地质大学(北京),2021.
[6]肖云华,唐霄.隧道前方地震预报法在万寿山隧道超前地质预报中的应用[J].长江工程职业技术学院学报,2012,29(03):5-7.
[7]廖轶峰,陈禹成.基于TSP法的齐岳山隧道超前地质预报应用[J]. 中华建设,2015,(06):118-119.
[8]夏龙龙.福厦高铁隧道超前地质预报TSP法应用效果及影响因素研究[D].西南交通大学,2020.
[9]常兴旺,宋章,赵平等.友谊隧道盐岩工程地质特征及防治对策[J].铁道工程学报,2021,38(6):26-31.
[10]王志杰,李金宜,邓宇航等.盐岩隧道施工病害揭示及致灾因子研究[J].现代隧道技术,2021,58(05):46-55.
作者简介:林寿海,(1984-),广西贵港人,硕士,工程师,主要从事地质调查及相关工作。
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