八字岭隧道超前地质预报.pdf

·随道/地下工程·

1-1字岭随道超前地质预报

王爱平
(中铁四局集团有限公司合肥230023)

摘要以八字岭隧道超前地质预报为例，探讨了如何综合使用不同的地球物理探测方法解决隧道超前地质
预报问题，其中包括岩石破碎带陆地声纳法预报、岩体溶蚀程度地质雷达预报，岩水含水程度红外线探测等，并提
出了几点认识。
关键词铁路隧道软弱围岩超前地质预报陆地声纳法地质雷达红外线探测

，引言2地质概况

近年来，我国加大了基础设施建设，在道路建设字岭隧道八位于湖北省西部，东起榔坪镇的救
中往往遇到一些深埋、长大的隧道。勘察阶段不可古坪河，西至巴东县的木龙河，长5867m，最大埋深
能完全查明整座隧道所有的地质详情，尤其是在岩695m。进口在预留二线处设平导一座。出口在
溶异常发育的地区，这一不足就显得更为突出。因DK109十020右侧约110m处设置横洞口，与隧道在
此，如何在隧道掘进前应用不同的超前地质预报技DK108+900处相交。八字岭隧道出口位于陡峭的
术，对掌子面前方地质情况做进一步地探查，是当前岩壁上，进洞施工困难，有小圆梁山隧道之称，且处
隧道工程施工的迫切需求。这不但可以弥补现有的于华夏系江南古陆西侧的恩施褶皱槽地与新华夏系
地表勘察方法的不足，而且还可大大降低各种地质斜接复合部位，构造形迹相互干扰、迁就，存在的主
灾害发生的机率。要构造体系有华夏系和新华夏系。隧道区主要为大
常规超前地质预报主要以地质分析法为主，该路坡复向斜，它由大路坡向斜、尖山岭背斜、穿心坪
方法在解决区域地质问题上具有一定优势。但由于向斜组成。隧道区断裂主要有厦庄断裂、大石包断
复杂多变的各种地质因素使得局部地质千变万化，裂、八字岭断裂、木龙娅断裂、尖山坡断裂、金龙坪断
使用单一地质手法难以预测所有这些变化特征，更裂、响龙坪断裂等。隧道区主要为一套碳酸盐岩地
不能全部准确地确定它们所在的位置，而这些地质层，约占隧道总长度的90%，岩溶异常发育。由于
异常的变化恰恰正是直接控制和影响隧道围岩稳定该隧道所穿越的地层中可溶岩约占90%以上，不但
性的重要因素。近年来，为准确、快速地把握岩体软岩溶强烈发育，而且线路穿越大路坡向斜蓄水构造，
弱结构面和岩层结构，地球物理探测方法已越来越可能与凉水井暗河、响洞坪一牛鼻子洞暗河以及张
受到人们普遍的重视，该方法以其成本低、探测距离三坡一牛鼻子洞暗河相遇，在施工过程中可能发生
远，且在横向上能够连续采集围岩内部信息等优点大规模的突水涌泥风险。
已成为岩层软弱结构面等不良地质体的位置、规模
探测的有力技术手段。八字岭隧道的掘进就是使用3预报方法
综合地球物理方法，解决隧道施工中的地质难题，进于八字隧鉴道的地质情况，为保证隧道施工的
而有效地保证了施工安全和施工质量，加快了施工顺利进行，显然，只依靠某一项或某几项技术手段来
进度。查明所有的地质情况，的确存在一定的困难。大量
的工程勘查实践证明，有针对性地采用综合配套的
收稿日期:2005-04-08
超前地质预报技术手段，不但可以解决常规勘探技
铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2005(4)

万方数据
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术不能解决的地质难题，而且还可实现不同技术手
4预报实例分析
段之间的优势互补。为此，本次超前地质预报采用
陆地声纳、地质雷达和红外探水这几种地球物理方4.1出口正洞岩体破碎带陆地声纳法预报
法，并结合地质素描和超前水平钻探，参考地质勘察测掌子面探里程为DK108+737，岩性为Psc
资料，对隧道开挖前方一定范围内不良地质体的位(二迭系上统长兴组)含a石结核灰岩，节理发育，
置、地层岩性及地下水情况等进行超前预报，及时为围岩较破碎。为确定掌子面前方是否存在破碎带，
施工单位提供掌子面前方的地质信息。本次研究应用了陆地声纳法，其测线布置如图1所
(1)陆地声纳技术示。根据陆地声纳测试结果，并结合地质情况进行
陆地声纳法是在掌子面上用铁锤敲击岩面产生分析，发现在陆地声纳时间剖面图上。一7ms,58-
振动，激发弹性波，当弹性波向前传播遇到断层破碎62ms两处存在波阻异常。结合前期研究结果进一
带、溶洞、暗河等重要界面的反射，由安置在掌子面步分析，若波速按3500m/s计算，在掌子面前方10
岩面上检波器所接收，沿设定的剖面线测完若干个m范围内，存在岩体破碎;在DK108+683一DK108
点后，经数据处理绘成图件，再经地质资料判读后作+680范围内，存在岩体局部破碎，具体情况如图2
地质预报，它对断层、破碎带、岩脉、层面及洞穴、溶所示。
管等均有较好反映，预报距离可达50m以上。与
TSP法相比，其预测预报的距离要短，但比地质雷达
要长，它可以弥补地质雷达预报距离较短这一缺陷，
还可与TSP法起相互验