PAGE1PAGE1太原至古交高速公路項目工程地質超前預測報告西山隧道S3標豎井工區左線期號：第013期預報里程：ZK10+756～ZK10+791編制：審核：二○一一年八月二十二日報告編號：2011_TG_XS_ZJS_013委托單位：中鐵一局集團有限公司太古高速S3標項目經理部預測內容：1.預報掌子面前方圍巖有無破碎巖石層2.預報掌子面前方圍巖有無富水巖層3.預報掌子面前方圍巖有無突水、突泥的可能4.預報掌子面前方有無斷層破碎帶預報里程：ZK10+756～ZK10+791預報依據：《公路隧道設計規范》（JTGD70-2004）《公路隧道施工技術規范》（JTGF60-2009）《鐵路工程物理勘探規程》（TB10013-2004）主要設備：SIR-3000型地質雷達預報日期：2011年8月21日報告日期：2011年8月22日河谷兩傾）廣泛出露奧陶系、寒武系，地層產狀較平緩。局部地段顯示一些規模不大的斷裂和微弱的褶皺，構造線方向大多呈北東向，少數呈東西向或近南北向。所以，使用地質雷達對隧道開挖前方地質情況進行超前預報，以便施工單位做到心中有數，及時采取有效的技術措施和安全措施。三、地質雷達工作原理簡介地質雷達（GroundPenetratingRadar，簡稱GPR）方法是一種用于探測地下介質分布的廣譜（1MHz—1GHz）電磁技術。地質雷達用一個天線發射高頻電磁波，另一個天線接收來自地下介質界面的反射波（如圖1所示）。通過對接收的反射波進行分析就可推斷地下地質情況。XTRVZ目的體圖1地質雷達反射探測原理圖根據波動理論，電磁波的波動方程為：P=│P│e-j（αx-αr）﹒e-βr（1）（1）式中第二個指數-βr是一個與時間無關的項，它表示電磁波在空間各點的場值隨著離場源的距離增大而減小，β為吸收系數。式中第一個指數冪中αr表示電磁波傳播時的相位項，α為相位系數，與電磁波傳播速度V的關系為：V=ω/α（2）當電磁波的頻率極高時，上式可簡略為：V=c/ε（3）式中c為電磁波在真空中的傳播速度；ε為介質的相對介電常數。地質雷達所使用的是高頻電磁波，因此地質雷達在地下介質中的傳播速度主要由介質中的相對介電常數確定。電磁波向地下介質傳播過程中，遇到不同的波阻抗界面時將產生反射波和透射波。反射和透射遵循反射與透射定律。反射波能量大小取決于反射系數R，反射系數的數學表達式為：R=[（ε1）1/2-（ε2）1/2/（ε1）1/2+（ε2）1/2]（4）式中ε1和ε2分別表示反射界面兩側的相對介電常數。由（4）式可知：預報過程中的反射系數的大小主要取決于反射界面兩側介質的相對介電常數的差異。差異越大反射系數越大，探測出的異常越明顯。地質預報主要的探測內容為：地下水、斷層及其影響帶等對施工不利的地質情況。這些不利的介質與完好基巖的相對介電常數均有較大差異，為采用地質雷達對隧道掌子面前方進行地質預報提供了良好的地球物理基礎。四、檢測設備、方法及測線布置對于不同深度、不同巖性的探測目的層與目的物，在應用地質雷達檢測時，需選擇相應頻率的天線和適當的儀器參數。要探測到較深的地質情況，就必須選用相對較低頻率的天線，本次檢測選用了100MHz天線。使用的設備：美國勞雷公司SIR-3000型地質雷達（如圖2所示）；天線頻率100MHZ。檢測方法是：在掌子面上布設測線或測點，由天線向地層中發射一定強度的高頻電磁波，電磁波在傳播過程中遇到與周圍電阻抗有差異的地層或目標體時，部分能量反射回來，被接收天線所接收，通過分析雷達圖像特征，預測前方圍巖情況。該方法分辨率較高，方向性較好，能夠分辨出較小規模的地質異常，能及時預報出掌子面附近的破碎帶、溶洞及賦水等不良地質情況。本次采用了連續線測及點測試方法測線及測點布設見圖3。圖2SIR—3000型地質雷達圖3雷達測線及測點布設圖五、地質工程師判讀法地質工程師根據區域地質知識和經驗，綜合分析判斷，對掌子面前方的地質情況進行預測，并對地質預報儀及地質雷達探測出的地質現象做出合理的解釋。-本次預報工作執行標準：《公路隧道設計規范》-、《公路隧道施工技術規范》JTGF60-2009、以及其它國家和地方頒布的有關規范和規章。六、掌子面巖體特征中塊～塊碎狀穩定性一般圖4掌子面圍巖七、測試結果及分析～～中塊碎狀穩定性一般距目前里程6～14米范圍內（即ZK10+762～ZK10+770）、23～31（即ZK10+779～ZK10+787）雷達反射波稍強反射界面較多塊～塊碎狀～中穩定性。圍巖設計對比表里程設計圍巖預報里程建議圍巖ZK10+756～ZK10+791Ⅲ級ZK10+756～ZK10+791圖5雷達測試波形圖（點測）圖6雷達測試波形圖（線測）八、結論及建議本隧道圍巖巖體較破碎，巖石強度一般，整體穩定性一般，所以應采取“弱爆破、短進尺、少擾動、早噴錨、緊封閉”等技術措施以確保施工安全。以上結論僅為檢測人員根據對采集的地質雷達圖像進行技術分析后的初步推斷，是否準確還待開挖后進行驗證。由于西山隧