DZ30TMSS深01深孔钻探报告.docx

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DZ30TMSS深01深孔钻探报告

DZ-30TMSS深-01深孔钻探报告

第一章前言

改建渝黔线铁路乌江至段定测，隧址区位于云贵高原东缘黔中隆起低，峰丛、洼地地貌，地势总体北高南低，地面高程一般1240～1480m，隧址区最高点位于隧道轴线上的天马山，海拔高程1453.0m，最低点位于隧道进口，海拔高程1176.8m，相对高差为277.0m。

全长为4682m，最大埋深233m。

受中铁二院地勘岩土有限责任公司（以下简称“铁二院”）委托，省煤田地质工程勘察设计研究院（以下简称“我院”）承担了该隧道定测阶段地质钻探工作。

钻探任务具体见表1-1：

表1-1钻探任务统计表

隧道名称

孔号

里程

设计孔深

天马山隧道

DZ-30TMSS深-01

DK299+840左8m

100

第一节工程概钻探工作目的

根据甲方提出的《渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书》，本次钻探工作的主要目的如下：

（1）查明钻孔揭露处地层结构、地层岩性、岩体完整性。

（2）了解隧道洞身附近岩层（金顶山灰岩）富水性、水文地质条件及可溶岩岩溶发育特征，确定各含水层的有关水文地质参数，预测隧道涌水量；分析地下水水质及其侵蚀性。

第二节工作时间及过程

我院接受任务后，于2009年8月20日组织有关人员进行现场踏勘，根据地勘分院提供的《渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书》编制“深孔钻孔施工组织设计”、“单孔钻探施工技术要求”、“专门水文地质试验技术要求”及“各钻孔结构预想柱状图”。

于8月214日组织钻机对该隧道进行地质钻探施工，钻探过程中严格执行分院所提出的《技术要求》及铁道部和国家颁布的有关规程、规，于9月3日完成全部钻孔的地质钻探、综合测井、瓦斯压力测试、水文地质试验及样品采取等工作，经二院项目部现场验收合格后封孔，并设永久标志。

所采取的地下水水样及岩样送铁二院工程测试中心进行水质分析及岩石物理力学性质试验，试验成果可靠。

第三节完成工作量统计

该钻孔完成的主要工作量统计如下表

表1-2完成工作量统计表

序号

工程名称

钻孔编号

终孔深度（m）

地质记录（m）

柱状图（m）

抽水（台班）

注水（台班）

采水样（组）

采岩样（组）

综合测井（m）

瓦斯测试（次）

1

天马山隧道

DZ-30TMSS深-01

105.2

105.2

105.2

20

\

1

第四节工作依据及执行规程、规

本次深孔地质钻探施工的技术工作与质量标准，严格按照铁道部颁布的《铁路工程地质勘察规（TB10012－2001）》、《铁路工程地质钻探规程（TB10014－98）》、《铁路工程物理勘探规程（TB10013－2004）》、《铁路工程水文地质勘察规程（TB10049－2004）》、《铁路混凝土与砌体工程施工规（TB10210－2001）》等规程规及铁二院提供的“渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书”执行。

施工钻孔均达到了设计深度、岩芯采取率基本达到要求，较好地完成了钻孔岩芯地质编录、水文地质试验、物探综合测井、地应力测试及岩石与水样的采取测试等工作，全面完成了“渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书”及“施工组织设计”中的工作量，原始资料符合有关规程、规的要求。

第五节勘探测试质量简评

本次勘探测试工作容及采用方法手段齐全，质量良好，所获资料成果代表性较好，可靠程度较高。

通过本次深孔地质钻探工作查明了该隧道钻孔揭露地段的地层岩性、地质构造、岩层富水性等工程地质条件。

全面完成了《渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书》中的工作量，所提交的资料符合地勘分院提供的《渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书》及铁路工程地质勘察的有关技术规、规程要求。

第二章勘察工作

第一节钻探

一、钻孔设计

天马山湾隧道各钻孔位置及高程由铁二院施测，钻孔设计按照《渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书》编制。

详见各深孔钻探设计书及表2-1。

钻孔位置、高程及孔深设计统一揽表

表2-1

孔号

里程

坐标（m）

高程（m）

设计孔深（m）

设计轨面标高（m）

DZ-30TMSS深-01

DK299+840左8m

X:

2989519.2147Y:

500547.6804

1288.34

100m

钻探目的：

1）地层岩性分层；2）围岩富水及破碎程度；3）岩溶发育程度；4）综合测井测试；5）水文地质试验6）地下水侵蚀；

二、钻进方法及主要技术手段

我院根据该钻孔的地质情况情况，采用相应的钻进方法和技术手段进行施工。

DZ-30TMSS深-01号孔采用XY－2型钻机进行钻进。

φ150mm合金钻头开孔，钻至2.00m换径并下井口管改用φ91mm合金钻头钻进至终孔。

钻进速度砂岩约1.50m/h，泥岩1.80m/h。

为了满足水文地质试验对孔径要求，采用φ110mm扩孔至试验段底部。

本孔土层采用干钻，基岩用清水钻进，全孔不返水。

三、孔深

本次勘察各钻孔钻至设计深度后，施工机组及时通知二院项目部相关人员到现场，实测孔深进行验收，验收确认同意并签字后停钻测井。

施工过程中严格按规定量测校正孔深，量测误差均小于0.20m，符合相关规要求。

各钻孔孔深、误差等情况详见表2-2。

钻孔孔深、误差统计表

表2-2

钻孔编号

里程

施工日期

设计孔深（m）

实际孔深（m）

设计与实际孔深误差（m）

（m）

DZ-30TMSS深-01

DK299+840左8m

2009.08.21～2009.09.03

100m

105.2

+5.2m

四、孔径孔斜

物探综合测井对钻孔的孔斜及孔径进行了全面测量。

测井结论：

DZ-30TMSS深-01号钻孔方位角为106.94°，水平偏移：

2.63m，垂直深度为：

101.96m；各钻孔孔斜情况详见表2-3。

钻孔物探测井井斜成果表

表2-3

孔号

序号

测点

深度

（m）

顶角

（度）

方位角

（度）

偏移

距离L

（m）

垂直

深度

（m）

序号

测点

深度

（m）

顶角

（度）

方位角

（度）

偏移

距离L

（m）

垂直

深度

（m）

DZ-30TMSS深-01

1

5.4

0.8

113

0.10

7.00

5

80

1.6

46

1.86

79.95

2

20

0.7

12

0.24

20.00

6

100

2.4

6

2.55

99.94

3

40

2.8

5

0.72

39.99

7

102

2.4

6

2.63

101.96

4

60

1.1

47

1.41

59.97

8

各钻孔孔径变化情况详见附件三《综合测井技术报告》（由一三六地质矿产有限责任公司提供）。

五、岩芯采取率

各钻孔在钻探施工过程中，将岩芯从岩芯管中顺次取出后清洗干净，按孔从上到下的顺序依次摆放，填写回次岩芯票，并及时拍摄岩芯数码照片和简单的回次描述。

专业地质人员对岩芯进行详细鉴定描述，并统计岩芯采取率和岩石质量指标RQD值。

各钻孔各段岩芯采取率、岩石质量指标（RQD）统计分析，详见表2-4。

钻孔分段岩芯统计分析表

表2-4

孔号

地层

深度围

（m）

岩芯采取率（%）

RQD指标（%）

岩石质

量描述

岩体完整性

定性评价

围值

平均

围值

平均

DZ-30TMSS深-01

碎石土

0.00～2.00

74.5

74.50

/

/

/

/

中砂

2.00～4.00

72.5

72.50

/

/

/

/

∈1j

4～67.7

75.0

75.00

35.0

35.00

劣的（Ⅳ）

完整性差

∈1j

67.7～105.2

80.00

80.00

40.00

40.00

劣的（Ⅳ）

完整性差

六、封孔

各钻孔达到终孔井深，经甲方验收岩芯及采样、试验等工作合格，并经申请同意后对钻孔进行封孔。

各孔均采用钻杆送水泥砂浆至孔底向上封孔，回填封闭地面以下20m段及钻孔底以上50m，并在孔口处设立永久标识。

七、钻孔质量评价

1、钻孔的各项原始记录齐全、及时、准确、完整、清晰，各种主要地质及水文现象描述详细，无遗漏。

2、孔位、孔深、孔斜符合设计要求，经检查验证，精度满足相关规要求。

3、钻探地质编录，岩芯采取率基本符合设计要求，岩石定名与室薄片鉴定基本吻合。

4、样品采取、密封及送样符合相关要求。

5、水文地质试验方法、程序均符合相关规程规“技术要求”规定。

6、封孔符合设计的质量要求。

第二节水文地质试验

一、水文地质试验方法的选择

为了解岩层的富水性及渗透性，获取有关水文地质参数，按“渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书”，钻孔试验层段先进行试验抽水，根据试抽结果及钻孔的具体情况采取相应的水文地质试验方法。

（详细情况见钻孔水文地质试验资料）。

（一）地下水位测定

1、孔地下水水位采用万用电表、双股优质电线观测。

2、各试验钻孔均采用清水钻进，钻探过程中作了每回次水位观测，并用导管止水，经检查止水合格。

3、水文地质试验前均对各钻孔采用了清水上下反复循环洗孔，在试验前后分别进行了稳定水位和恢复水位观测。

（二）各钻孔水文地质试验方法的确定依据

DZ-30TMSS深-01号钻孔经过最大降深抽水试验后，孔水位有所恢复上升，此孔水文地质试验申请作抽水试验，经项目部审批同意采用抽水试验方法取得水文地质参数资料。

二、水文地质试验过程

（一）抽水试验

本次勘察对DZ-30TMSS深-01号钻孔进行了抽水试验，主要过程如下：

1、抽水设备采用7.5kW－10T/h-130m深井潜水泵，A/H水表测定流量，万用电表及双股优质电线测定水位，温度计计量水温及气温，秒表进行计时。

2、抽水试验方法及过程：

首先对试验段以外的地层作了止水处理，再洗孔、试抽、观测静止水位，再进行正式抽水试验。

由于DZ-新黄家湾-01、03号钻孔在试抽水阶段单位涌水量较小，故只均进行一次最大降深抽水。

在试验过程中每隔2～4小时同时测定气温及水温各1次，抽水试验结束以后即停泵观测恢复水位，最后测定钻孔深度。

三、水文地质试验资料分析

根据地质钻探结果及钻孔水文地质试验资料，DZ-30TMSS深-01号钻孔抽水试验层段均为承压水含水层及完整孔，为按《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049－2004）单孔稳定流抽水，承压含水层完整井选用公式：

K=

（式2-1）

R=10S

（式2-2）

式中：

K——渗透系数（m/d）；

R——影响半径（m）；

Q——流量（m3/d）；

S——降深（m）；

M——承压含水层厚度（m）；

r——钻孔半径（m）。

经计算分析，DZ-30TMSS深-01抽水试验获得的渗透系数K值及影响半径R值见表2-5。

各钻孔抽（提）水试验成果详见各钻孔抽（提）水试验综合成果图。

各抽水试验钻孔水文地质参数计算结果表

表2-5

钻孔编号

地层岩性组合

水文参数

DZ-30TMSS深-01

∈1j泥岩，砂岩夹生物碎屑灰岩

K=0.07

R=22

第三节物探综合测井

一、测井项目及质量评述

本次钻探施工综合测井任务由一三六地质队测试中心承担。

根据工作目的和区地球物理条件，依据《铁路工程物理勘探规程》（TB10013—2004J340—2004）、《煤田地球物理测井规》（DZ/T0080—93）、《铁路隧道设计规》（TB10003—2005J449—2005）、《铁路工程地质勘察规》（TB10012—2001）、《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049—2004）、《铁路工程不良地质勘察规程》（TB10027-2001）执行，采用声、电、核、热测井及钻孔技术测井、水文测井等方法，测定了三侧向电阻率、自然伽玛、流体电阻、自然电位、岩体纵波波速、井温、井径、井斜，并划分了岩体裂隙破碎带、确定了围岩分级、钻孔轴线空间位置、井液电阻率变化情况和孔涌水位置。

各项测试符合相关规要求，达到了测井目的，地层岩性划分、破碎带位置、裂隙发育情况等结论与钻探成果基本吻合。

物探综合测井详细成果详见各钻孔《综合测井技术报告》。

二、钻孔洞身段解释成果

根据由一三六地质队提供的物探解译成果，该隧道各钻孔洞身段解释成果如表2-7。

钻孔洞身段解释成果表

表2-7

底板高程

底板井深

假厚

岩石名称

纵波速度　vp（km/s）

围岩

备注

（m）

（m）

（m）

极小值

极大值

一般值

采用值

分级

1125.04

63.30

1200.93

67.41

4.11

泥岩

2.97

5.79

4.20

3.57

Ⅲ

破碎

1200.93

67.41

0.00

泥岩

2.71

5.49

4.54

3.86

Ⅳ

极破碎

1196.34

72.00

4.59

砂岩

2.97

4.65

4.02

3.42

Ⅲ

较破碎

1195.45

72.89

0.89

砂岩

4.02

4.55

4.12

3.50

Ⅲ

破碎、含裂隙

1190.55

77.79

4.90

砂岩

2.33

5.21

4.46

3.79

Ⅲ

较破碎

1187.18

81.16

3.37

砂岩

3.34

4.55

4.29

3.65

Ⅳ

较破碎、裂隙可能含泥质

1183.34

85.00

3.84

砂岩

2.85

6.12

4.65

3.95

Ⅲ

较破碎

1181.24

87.10

2.10

砂岩

1.80

5.49

3.63

3.09

Ⅳ

破碎、裂隙可能含泥质

1199.53

88.81

1.71

砂岩

3.29

4.71

3.82

3.25

Ⅲ

较破碎

第四节样品的采取及测试

根据《铁路工程岩石试验规程》（TB10115-98）及铁二院《深孔钻探技术要求》对各孔进行取样，各试样均现场严格包装并填写送样记录后，送铁二院工程测试中心进行测试。

一、取样及试验工作简述

根据“渝怀增建二线渝涪段定测（新黄家湾隧道）深孔钻探技术要求”，岩样需在不同地层不同岩性中各采取岩样6组，每组6件，每件节长不小于15cm。

本次深孔地质钻探共采得泥岩、砂岩等共36组。

根据“渝黔线乌江～段DZ-30TMSS深-01深孔任务书”对岩样进行的密度、颗粒密度、含水率、吸水率、饱水率、抗压强度、岩块纵波波速、泥岩自由膨胀率等项目试验结果进行统计分析。

二、试验成果统计表

各项试验成果统计详见附表一。

第三章地层岩性与地质构造

第一节地层岩性

一、隧址区地层

隧址区出露地层有第四系松散堆积层、三叠系、二叠系、寒武系和震旦系上统等地层。

现由新至老简述如下：

<3-2>松软土（Q4dl+pl）

褐黄色，软塑，质纯，黏性强。

主要分布在隧道出口段及碴场围的沟槽表层中，一般厚0～2m，局部厚达2～6m，属Ⅱ级普通土，E组填料。

<3-3>黏土（Q4dl+pl）

褐黄色，硬塑，含少量风化残余砂石颗粒，土质均匀。

主要分布在沟谷低洼地带，一般厚2～6m，主要分布在隧道可溶岩地段沟槽中及ZC2K碴场处的河流中，厚2～6m。

<3-4>粉质黏土（Q4dl+pl）

黄褐色，含植物根系，结构松散，硬塑状，稍湿，其含少量碎屑石块。

主要分布在隧道进口段附近沟槽低洼地带，厚2～16m，属Ⅱ级普通土，D组填料。

<4-2>黏土（Q4dl+el）

褐黄色，硬塑，含少量风化残余砂石颗粒，土质均匀。

分布于隧道斜坡坡面，厚0～2m。

<4-3>粉质黏土（Q4dl+el）

褐黄色，硬塑，含少量（≥25%）的砂、泥质岩碎石及角砾，分布于隧道进口段斜坡坡面及洞身段部分斜坡低洼地带，厚0～2m，属Ⅱ级普通土，D组填料。

<11-2>泥岩夹煤层、灰岩（P2l）

黄灰、深灰、灰黑色薄层状泥岩夹煤层（煤层厚小于2m），偶夹灰岩。

质软，泥质胶结，遇水变软，风化易剥落，富水性弱。

分布在地表里程DK297+818～DK298+178地段。

强风化层（W3）厚2～5m，属Ⅳ软石；弱风化（W2）属Ⅳ软石，泥岩风化易剥落，不宜直接作填料。

<11-6>灰岩（P1m）

灰、浅灰色厚层状灰岩，质硬，性脆，岩溶发育强烈，富水性强。

分布在地表里程DK298+178～DK298+344地段。

强风化层（W3）厚0～1m，属Ⅳ软石，B组填料；弱风化（W2）,属Ⅴ级次坚石，为A—B组填料。

<11-7>灰岩（P1q）

灰、深灰色中厚至厚层灰岩。

质较硬，性脆。

顶部为灰黑色眼球状灰岩，底部夹0～2m的泥岩夹煤线。

岩溶发育强烈,富水性强。

分布在地表里程DK298+344～DK298+654地段。

强风化层（W3）厚0～1m，属Ⅳ软石，B组填料；弱风化（W2）,属Ⅴ级次坚石，为A—B组填料。

<14-1>白云岩（∈2~3ls）

灰、浅灰色中厚层状白云岩，局部泥质含量较高，质较硬，性脆，节理极其发育，岩体破碎。

岩溶发育强烈。

分布在地表里程DK298+654～DK299+247.5地段。

强风化层（W3）厚0～2m，属Ⅳ软石，B组填料；弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石，A-B组填料。

<14-2>白云岩夹砂岩（∈2s）

浅灰色中厚层状白云岩，间薄层状石英砂岩，质硬、性脆，岩溶发育中等。

分布在地表里程DK299+247.5～DK299+438.5地段。

强风化层（W3）厚0～1m，属Ⅳ软石，B组填料；弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石，A-B组填料。

<14-3>泥岩夹砂岩（∈2g）

黄灰色、褐黄色薄层状泥岩夹粉砂岩。

质软，风化易剥落。

分布在地表里程DK299+438.5～DK299+500地段。

强风化层（W3），厚度约2～5m，属Ⅳ级软石。

弱风化（W2）属Ⅳ级软石。

泥岩风化易剥落，不宜直接作填料。

<14-4>白云岩夹灰岩（∈1q）

灰色中厚层白云岩夹灰岩。

质硬、性脆。

岩溶发育中等。

分布在地表里程DK299+500～DK299+800地段。

强风化层（W3）厚0～1m，属Ⅳ软石，B组填料；弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石，A-B组填料。

<14-5>泥岩，砂岩夹生物碎屑灰岩（∈1j）

灰色薄层状泥岩、砂岩，中部夹生物碎屑灰岩，质软，风化易剥落。

分布在地表里程DK299+800～DK300+166地段。

强风化层（W3），厚度约2～4m，属Ⅳ级软石，为D组填料。

弱风化（W2）属Ⅳ级软石，为C组填料。

泥岩风化易剥落，不宜直接作填料。

<14-8>泥岩夹砂岩（∈1m）

灰绿、灰黄绿色薄层状泥岩夹砂岩，质软，遇水易软化，风化易剥落。

分布在地表里程DK300+166～DK300+680地段。

强风化层（W3），厚度约2～5m，属Ⅳ级软石，弱风化（W2）属Ⅳ级软石。

泥岩风化易剥落，不宜直接作填料。

<14-10>泥岩夹砂岩（∈1n）

灰绿、灰黄色，薄层状砂质泥岩夹砂岩，底部夹炭质泥岩，泥质胶结，质软，遇水易软化，表层易风化剥落。

分布在地表里程DK300+680～DK300+831地段。

强风化层（W3），厚度约2～6m，属Ⅳ级软石，弱风化（W2）属Ⅳ级软石。

泥岩风化易剥落，不宜直接作填料。

<15-1>白云岩（Zbdn）

浅灰色中～厚层状白云岩，质硬、性脆。

岩溶发育强烈。

分布在地表里程DK300+831～DK302+500地段。

强风化层（W3）厚0～2m，属Ⅳ软石，B组填料；弱风化（W2）属Ⅴ级次坚石，A-B组填料。

二、钻孔揭露岩性概况

本次钻探揭露地层有第四系坡残积层（Q4dl+el），为寒武纪金顶山组（∈1j）

（一）第四系坡残积层（Q4dl+el）

碎石土;灰褐色，结构松散，稍湿；主要是碎石和黏土。

（二）寒武系金顶山组（∈1j）

灰色薄层状泥岩、砂岩，中部夹生物碎屑灰岩，质软，风化易剥落岩。

三、各孔钻揭露地层岩性情况

（一）DZ-30TMSS深-01

该孔上覆第四系残坡积层（Q4dl+el）碎石土，下伏寒武纪金顶山组（∈1j）。

岩芯较破碎，岩性为泥岩和砂岩。

详见《DZ-30TMSS深-01号钻孔柱状图》。

第二节地质构造及地震

（一）地质构造

1、褶皱

马铁关背斜：

该背斜展布于新寨、开阳煤矿、新桥与铁关一带，长约25km，其轴向约为N30°E。

核部地层为震旦系灯影组白云岩地层，两翼地层分别出露寒武系、二叠系等地层；两翼产状基本对称，倾角20～30°，背斜之南西端被铁马关断层所切，并与铁马关向斜相邻。

2、断层

经本次地表调查在隧址区未发现断层，但据物探勘探资料显示，在隧道洞身段里程DK300+400附近，可能有断层存在，断层倾向小里程方向，倾角较陡，周围岩体破碎，（显示有两个低电阻异常点）。

经核查地面下可能为断层带对应的地方，地表为一溪沟（线路附近布有一钻孔DZ-30TMSS-07），调查时沟水流量为2.5L/S，溪沟两侧及其附近的岩层产状连续，未见断层迹象，岩性为薄层砂质泥岩、泥岩，节理裂隙较发育，岩体风化呈碎片状。

地表浅埋段岩体受地表水的影响，岩石较破碎，在部分地段可能有地表沟水沿节理裂隙渗透。

据对在该溪沟的DZ-30TMSS-07钻孔揭露，岩体也相对较完整，未见破碎带及其它断层迹象。

这些地质现象可能对物探的资料解释有一定的影响。

隧道穿越该段时由于为泥质岩段且岩体较破碎，地表发育有一大角度相交的溪沟，可能发生坍塌、偏帮、掉块及沟水渗漏等事故，应引起设计及施工的重视，及时加强支护和采取防水措施。

3、构造节理

区岩性较复杂，节理裂隙极为发育。

在本次工作中，分别对隧址区进行了节理实测，其主要发育2组。

J1组：

节理走向N10～80°W，倾向NE，倾角18°～90°，发育间距0.2～0.5m不等，可见延伸长度2～5m不等；开～微，局部泥质充填，面较平直光滑，泥岩段节理及发育。

J2组：

节理走向N0～90°E，倾向NW，倾角20°～76°，发育间距0.50～1.00m不等，可见延伸长度1～4m；微～开，面较平直，局部泥质充填，泥岩段节理及发育。

隧道（平导）进口为第四系覆盖，参照附近露头，主要为2组（N30～40W、N40～60E,倾角90°），6～15条/m，闭合，延伸5～40cm。

隧道（平导）出口局部有基岩出露，主要为3组（N20～30E、N45～55W、N10～25W，倾角70～90°），4～8条/m，闭合，延伸20～40cm，节理面光滑。

横洞进口局部有基岩出露，主要为2组（N20～40W、倾角80～90°，N30～45E，倾角85～90°），2～3条/m，闭合，延伸20～60cm，节理面光滑。

（二）地震动参数

据《中国地震动峰值加速度区划图》，隧址区地震动反应谱特征周期0.35s，地震动峰值加速度小于0.05g，地震基本烈度Ⅵ度。

第四章水文地质条件

第一节气象

隧址区属亚热带湿润季风气候类型，具有冬暖春早，夏热秋凉，四季分明，无霜期长；空气湿润