新建山西东南铁路通道洪洞北至汤阴东段TSP地质超前预报报告
第01号
合同段：
施工单位：中铁三局集团有限公司
隧洞名称：太岳山隧道1号斜井
预报范围：XⅠDK0+449～XⅠDK0+349
参加人员：赵中旺刘晓斌李忠
报告编写：李忠
石家庄铁道学院桥隧施工地质研究所
2010年7月20日
一、概述
新建山西东南铁路通道洪洞北至汤阴东段太岳山隧道位于山西省临汾市古县旧县镇与安泽县之间，是重、难点工程，也是控制工程。
隧道起讫里程为DK392+930～DK409+124，全长16194m。
为单洞双线隧道。
隧道位于中低山丘陵区,通过地层主要水平状泥岩、砂岩；全隧道估算正常涌水量8594m /d，最大涌水量20393m /d。
主要不良地质为进口段浅埋黄土以及全隧道水平泥岩夹砂岩拱部易垮塌地层。
隧道设5座施工斜井作为辅助坑道。
其中1号斜井位于线路前进方向右侧，与线路中线交点里程DK396+115，斜井斜长522.74m；采用无轨运输单车道衬砌断面，斜井综合纵坡为9.6%。
隧道穿越太行山中山区的主脉区，隧道平均海拔360～1420米，相对高差150～900米，山势陡峻，沟深坡陡，植被稀疏，“V”型季节性构造沟谷发育，降水量不大但相对集中。
隧道施工区围岩主要是古生代震旦纪的石英砂岩、页岩、泥灰岩，寒武纪的页岩、砂岩、泥岩，上部覆盖第四纪坡积物。
岩石受到地质历史上多期构造活动的影响，构造裂隙发育，其中岩体破碎，岩层软硬不均，自稳性差，风化强烈，节理密度很大，多以剪节理性质的构造裂隙出露,且山体偏压严重，石灰岩中发育有岩溶等多种不良地质构造，在施工的过程中易发生崩塌、掉块、侧壁失稳等不良地质灾害，危及施工的安全。
隧道围岩赋存地下水埋以岩溶水、基岩裂隙水和松散岩类孔隙水为主。
裂隙水主要赋存于强～中等风化基岩及断裂破碎带中，局部地段地下水活动强烈，会加剧围岩的风化程度，造成围岩失稳。
孔隙水主要赋存于地表残坡积物中，基岩面为其活动的主要地带，孔隙水的活动会造成残坡积物沿基岩面滑塌。
TSP超前地质预报是勘测设计阶段以后工程地质工作的继续，主要目的为探测或预测开挖工作面前方围岩工程地质和水文地质情况，获取详实可
靠的地质信息，如围岩级别、断层带和破裂带位置、性质、规模、富水等，进行信息反馈。
并对探测到的地质情况进行综合分析，作出判断，提出地质预报成果，作为指导施工和优化支护参数、围岩类别变更等动态设计的依据。
二、TSP数据测试参数
1、测试日期： 2010年7月20日
2、测试仪器： TSP 200
3、掌子面位置：里程XⅠDK0+449
4、接收器位置：太岳山隧道1号斜井右壁，里程XⅠDK0+495
5、接收器数量： 1个
6、设计炮点： 20个
7、采样间隔： 62.5μs
8、记录时间长度：451.125ms
9、采样数：7218
10、测试人员：赵中旺刘晓斌李忠
三、数据处理与评估
采集的TSP数据，通过TSPwin软件进行处理，获得P波、SH波、SV 波的时间剖面、深度偏移剖面和反射层提取以及岩石物性参数等成果。
预报距离为100米（从掌子面起算，即XⅠDK0+449～XⅠDK0+349）。
在成果解释中，以P波资料为主对岩层进行划分，结合横波资料对地质现象进行解释见图1、2、3。
解译成果如下：
1、XⅠDK0+449～XⅠDK0+398（51m）：该段为Ⅳ级加强围岩。
该段围岩经探测发现，虽没有大型不良地质构造，但处于断裂破碎带的影响带中，围岩破碎，风化强烈，隧道围岩中裂隙杂乱，构造节理面发育，节理密度大于2.19条/m，节理面光滑平整，表面可见褐色、黄褐色的风化氧化膜，个别充填褐色软泥，张开度2mm～3mm，个别有明显错动。
随
着掘进个别地方有地下水渗出。
该段围岩岩性主要是震旦纪紫红色的砂岩、页岩为主，围岩呈紫红色，碎石镶嵌结构，岩石完整性较差，孔隙度较高、裂隙率较大，岩石风化严重，岩石力学指标衰减明显，岩体现场实测平均P波波速为1940m/s。
该段隧道施工时应按照铁路施工规范中Ⅳ级加强围岩的支护标准进行施工，对于有地下水渗出地区，要注意控制节理发育地段的地下裂隙水对于隧道施工的影响，要加强支护，防止掉块、塌方事故的发生。
尤其要注意片岩和砂岩相互交错地段，该段隧道施工过程中如处理不当，极易发生大规模的崩塌、掉块、侧壁失稳等不良地质灾害，危及施工的安全，同时注意密切监视施工地表的下沉情况，避免危害隧道安全的不均匀沉降的发生。
2、XⅠDK0+398～XⅠDK0+360（38m）：该段为Ⅳ级围岩。
该段围岩经探测未发现较大型的不良地质构造，岩体破碎，呈靡棱岩化，风化强烈，隧道围岩中构造节理面发育，裂隙杂乱无章，节理密度大于2.12条/m，节理面粗糙，表面可见褐色、黄褐色的风化氧化膜，多数充填褐色断层软泥，张开度3mm～8mm，有明显错动。
随着开挖，在个别地方地下水相对较为丰富，有水渗、流出。
该段围岩岩性主要是震旦纪紫红色的砂岩、页岩为主，围岩呈紫红色，碎石镶嵌结构，岩石完整性较差，孔隙度较高、裂隙率较大，岩石风化严重，岩石力学指标衰减明显，岩体现场实测平均P波波速为2240m/s。
该段隧道施工时应按照铁路施工规范中Ⅳ级围岩的支护标准进行施工，对于有地下水渗出地区，要注意控制节理发育地段的地下裂隙水对于隧道施工的影响，要加强支护，防止掉块、塌方事故的发生。
尤其要注意片岩和砂岩相互交错地段，该段隧道施工过程中如处理不当，极易发生大规模的崩塌、掉块、侧壁失稳等不良地质灾害，危及施工的安全，同时注意密切监视施工地表的下沉情况，避免危害隧道安全的不均匀沉降的发生。
3、XⅠDK0+360～XⅠDK0+349（11m）：该段为Ⅲ级加强围岩。
该段围岩经探测发现，虽没有大型不良地质构造，但处于断裂破碎带的影响带中，围岩破碎，风化强烈，隧道围岩中裂隙杂乱，构造节理面发育，节理密度大于1.81条/m，节理面光滑平整，表面可见褐色、黄褐色的风化氧化膜，个别充填褐色软泥，张开度3mm～5mm，个别有明显错动。
随着掘进个别地方有地下水渗出。
该段围岩岩性主要是震旦纪紫红色的砂岩、页岩为主，围岩呈紫红色，碎石镶嵌结构，岩石完整性较差，孔隙度较高、裂隙率较大，岩石风化严重，岩石力学指标衰减明显，岩体现场实测平均P波波速为2990m/s。
该段隧道施工时应按照铁路施工规范中Ⅲ级加强围岩的支护标准进行施工，对于有地下水渗出地区，要注意控制节理发育地段的地下裂隙水对于隧道施工的影响，要加强支护，防止掉块、塌方事故的发生。
尤其要注意片岩和砂岩相互交错地段，该段隧道施工过程中如处理不当，极易发生大规模的崩塌、掉块、侧壁失稳等不良地质灾害，危及施工的安全，同时注意密切监视施工地表的下沉情况，避免危害隧道安全的不均匀沉降的发生。
四、后续施工地质工作建议
在TSP-200探测的基础上，应辅以多种超前地质预报手段，才能提高超前预报的质量，保证其精度。
图1： SH波波速分布图
图2： P波波速分布图
图3： SV波波速分布图
图4： P波反射偏移剖面
图5：岩石参数变化情况图
图6：提取的围岩岩石节理面。