隧道地质雷达斜井1123.docx
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隧道地质雷达斜井1123
西铁车2号隧道斜井DHXJO+665掌子面处
探地雷达法超前地质预报报告
编号:
施工单位:
中铁二十局集团
探测单位:
同济大学山西中南部铁路隧道探测组
探测日期:
2020年11月22日
报告日期:
2020年11月23日
西铁车2号隧道探地雷达法超前地质预报报告
现场操作:
报告编写:
报告
同济大学山西中南部铁路隧道探测组
二○一〇年十一月二十三日
前言
为了给西铁车2号隧道施工提供指导性资料,同济大学西铁车隧道探测组于2020年11月22日对西铁车隧道斜井DKXJO+665处掌子面进行了探地雷达法物探超前调查,目的是查明沿掌子面深度(前方)30m范围内是不是存在断层、溶洞或松散区等不良地质现象和水文地质情形,起到确保施工平安、减少地质灾害、降低危害程度的目的,并为工程优化设计提供地质依据和编制完工文件提供地质资料。
本次地质超前预报工作在DKXJO+665掌子面处布置探测曲线共4条。
一、工程与地质概况
西铁车2号隧道位于沂源县南山村,隧道穿越碌碡崖、涝崮顶等悬崖陡坡及山间河谷区,其里程为DK1076+119~DK1083+970,全长7851m,进出口线路设计路肩标高别离为312.205m和351.968m,洞身最大埋深234m,最小埋深约27m。
隧道穿越低山丘陵区,冲沟发育,其地面标高处于296m~565m之间,相对高差最大约26.9m,自然坡度较陡。
隧道穿越的地质岩性以强风化~弱风化灰岩为主,第二为粉质粘土、细角砾土、页岩和花岗岩等。
该区域存在岩溶、断层等不良地质现象,且地表水埋深仅0.5m,存在岩溶裂隙水。
在隧道DK1080+356处设置一斜井,斜井与隧道正洞成89°交角,斜井隧道全长665m。
斜井隧道围岩以强~弱风化灰岩为主,局部夹页岩,该段岩体节理裂隙发育,存在岩溶裂隙水和岩溶较发育。
探测里程DKXJ0+665~DKXJ0+635段地质特点见表1。
表1斜井隧道探测里程段地质特点
里程范围
地质特征
DKXJO+665
DKXJO+635
由强风化~弱风化灰岩组成,局部岩体破碎,裂隙发育,岩体完整,岩溶较发育。
二、探测仪器及其大体原理
一、探测仪器
利用仪器为中国电波传播研究所开发的最新产品LTD-2100探地雷达(见图1-1),配置100MHz天线(见图1-2)。
图1-2配套100MHz天线
图1-1LTD-2100探地雷达主机
二、大体原理
探地雷达工作时,向地下介质发射必然强度的高频电磁脉冲(几十MHz至上千MHz),电磁脉冲碰到不同电性介质的分界面时即产生反射或绕射,探地雷达接收并记录这些信号,再通过进一步的信号处置和说明即可了解地下介质的情形。
相关于探地雷达所用的高频电磁脉冲而言,通常工程勘探和探测中所碰到的介质都是以位移电流为主的低损耗介质。
在这种介质中,反射系数和波速要紧取决于介电常数,如下式:
式中:
Υ为反射系数,ν为速度,ε为相对介电常数,с为光速,下角标别离表示上、下介质。
在常见介质中,相对介电常数最小的介质是空气,其相对介电常数为1。
相对介电常数最大的介质是水,其相对介电常数为81。
当电进入地下碰到不同电性介质的分界面时,会显现反射(图2-1)。
若是是规那么的管线或空洞,在雷达剖面上将显现典型双曲线图像(图2-2)。
图2-1探地雷达原理示用意 图2-2探地雷达剖面记录示用意
三、探测方式
一、野外探测方式
依据工程探测目标体的材料特点和结构特点,结合以往体会,选择100MHz天线进行探测,该天线通过光纤进行光电隔离传输进行触发,以排除收发机的信号传输干扰,同时将上千伏的高压脉冲馈入天线进行探测。
探测时,在布设的测线位置上使天线尽可能的切近掌子面上移动,以保证天线对掌子面的耦合性;主机由单人操作,随天线均匀移动。
依照现场调试分析结果,确信要紧参数如下:
(1)每道(即每一个地面采样点)记录长度550ns,2048个时刻采样点;
(2)采纳9点分段增益,由浅至深线性增益;
(3)介电常数7。
(4)为了排除外界干扰,选用5道平均的方式。
二、测线布置
在掌子面上布置探测线,见表2和附图1。
表2测线布置一览表
掌子面
所处隧道
掌子面
里程
测线
条数
测线编号
斜井线
DKXJO+665
4
CY-1、CY-2、CY-3、CY-4
3、执行标准
探地雷达探测方式执行的标准为:
(1)中华人民共和国行业标准《城市工程地球物理探测标准》(JJ7-2007);
(2)中华人民共和国水利水电行业标准《水利水电工程物探规程》(SL326-2005)。
4、数据处置
采纳中国电波传播研究所开发的探地雷达处置说明软件对数据进行处置,处置进程包括预处置和处置分析。
(1)预处置步骤:
①修改文件头参数;②标记和桩号校正;③剖面翻转和道标准化;④添加题目、标识等。
(2)处置分析步骤:
①阅读整个剖面,查找明显的异样;②频谱分析;③滤波去噪;④振幅增强;⑤异样特点和面层对应相位分析;⑥剖面修饰等。
四、探测结果与结论
一、探测结果
掌子面开展了4条水平测线的地质超前预报探测工作,分析各测线雷达剖面图像,各测线探测分析结果见测线分析结果表(附表1)。
通过综合对照分析得出掌子面探测综合结果,掌子面雷达探测综合结果见雷达探测说明结果表(表3)。
表3地质雷达探测解释结果表
掌子面
里程桩号
推断解释结果
DKXJO+665
DKXJO+665~DKXJO+655
主要由强风化灰岩组成,岩层呈互层状分布。
节理裂隙极发育、破碎,围岩强度低,围岩整体稳定性较差,但未见岩溶裂隙水。
DKXJO+655~DKXJO+646
推测主要由强~弱风化灰岩组成,岩层较为均一,节理裂隙发育,强度较前段略有提高,但自稳性差。
该区段未见岩溶裂隙水。
DKXJO+646~DKXJO+635
主要由强~弱风化灰岩组成,节理裂隙极发育,局部破碎,围岩强度低,岩体完整性差。
但未见岩溶裂隙水。
二、结论
斜井隧道探测范围围岩整体较差,要紧由强~弱风化灰岩组成,围岩裂隙极发育,局部呈破碎状。
具体为:
DKXJO+665~DKXJO+655和DKXJO+646~DKXJO+635两段呈强~弱风化互层状,其围岩节理裂隙极发育,围岩强度低,且完整性差;DKXJO+655~DKXJO+646段岩层均一,推断要紧由强~弱风化灰岩组成,强度低,完整性差。
但本次地质超前预报探测段未见岩溶裂隙水和岩溶现象。
鉴于此段围岩的上述特点,隧道开挖进程中极有可能引发掉块和坍塌冒顶等工程地质问题,因此施工时应及时进行掌子面封锁并增强支护预防坍塌冒顶问题。
附表及附图
附表1测线分析及异样说明结果表
编号
剖面线
异常中心位置及异常解释
Y里程桩号
Z
异常特征
异常解释
1
CY-1
665~656
局部强反射
围岩破碎,局部存在极破碎带
656~646
水平弱反射
岩层均匀推测极破碎
646~635
杂反射,水平反射
存在岩层不均及局部极破碎
2
CY-2
665~
局部强反射
岩层软硬不均呈层状,局部极破碎
~645
水平弱反射
岩层较均匀推测极破碎
645~635
杂反射,局部水平反射
岩层软硬不均呈层状,局部裂隙极破碎
3
CY-3
665~
局部强反射,水平反射
岩层软硬不均,围岩破碎,局部极破碎
~
水平弱反射
岩层均匀,推测围岩极破碎
~635
杂反射,水平反射
存在岩层不均及局部极破碎
4
CY-4
665~655
强反射,水平反射
存在水平极破碎岩层
655~647
水平弱反射
岩层均匀推测围岩极破碎
647~635
杂反射,水平反射
存在岩层不均及大部分较为破碎
注:
以掌子面底端中心点为坐标原点,沿隧道开挖方向为Y正方向,垂直往上为Z正方向。
附图
附图1:
DKXJO+665掌子面探测线布置图:
附图2:
茶林顶隧道出口右线实测图:
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