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翔安隧道服务洞出口超前地质预报（总第21号）（22XaFC11）报告施工单位：（签章）监理单位：（签章）石家庄铁道学院桥隧施工地质技术研究所瑞士安伯格公司特别授予中国区域TSP技术领头人刘志刚(签章)2008-4-51翔安隧道服务洞出口NK10+988～NK10+874段TSP-203地质预报说明1、TSP方法原理及仪器1.1、TSP方法原理TSP方法属于多波多分量高分辨率地震反射法。地震波在设计的24个震源点（布置在地层或构造的走向与隧道轴相交成锐角的隧道边墙）用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波阻抗差异界面（如断层、破碎带和岩性变化等)时，一部分地震信号反射回来（图1），一部分信号透射进入前方介质。反射的地震信号将被高灵敏度的加速度地震传感器器接收并以数字形式记录下来。采集数据通过TSPwin专用软件处理，便可了解隧道工作面前方地质体的性质（软弱岩带、破碎带、断层、含水岩层等）和位置及规模。1.2、仪器采用TSP203plus型超前地质预报系统。系统主要组成及其技术特性：①记录单元：12道，24位A/D转换，采样间隔62.5μs和125μs，最大记录长度为1808.5ms，记录带宽8000Hz和4000Hz，动态范围120dB。②接收器（检波器）：三分量加速度地震检波器，灵敏度为1000mV/g±5%，频率范围为0.5～5000Hz，共振频率9000Hz，横向灵敏度＞1%，操作温度0℃～65℃。③TSPwinPLUS2.1软件：数据采集、处理及评估一体化，高度智能。图1TSP探测原理地层或断层入射波前反射波前震源传感器传感器隧道22、野外数据采集2008年4月5日布置及钻制炮孔和接收器孔，2008年4月5日下午进行数据采集工作。2.1、观测系统设计隧道采用全断面施工。接收器位置在NK10+031，开挖面位置为NK10+988，设计24炮，1个接收器位于隧道左、右边墙同时接收。观测系统详细情况如下：接收器孔炮孔数量1个，位于隧道左、右边墙24个,位于隧道左边墙直径φ50mm钻头钻孔Φ50mm钻头钻孔深度2m1.5m定向垂直隧道边墙，下倾10°～20°垂直隧道边墙，下倾10°～20°高度离隧底高1m离隧底高1m位置距离开挖面43m第1个炮点离同侧接收器孔15m，炮点距1.5m观测系统示意见图2。2.2、仪器参数及数据采集数据采集时，采用X-Y-Z三分量同时接收，采样间隔62.5μs，记录长度451.125ms掌子面43m接收器R220m炮孔S1S2S3S23S24隧道轴TA图2观测系统示意图接收器R13（7218采样数）。激发地震波时，采用无爆炸延期的瞬发电雷管，防水乳化炸药（药卷包装，150克/卷），激发药量为第1～11炮孔75克，第12～24炮孔100克，起爆前注水封堵炮孔。实际激发和记录地震数据24炮。所记录的地震数据质量一般，可用于后续数据处理和评估。3、数据处理采集的数据采用TSPwinPLUS2.1专用软件进行处理。处理时，首先正确输入隧道及炮点和接收点的几何参数。剔除质量差的记录道。质量合格的地震道才用于数据处理和解释。预报长度约为114m。基本处理流程包括11个主要步骤，即：数据设置→带通滤波→初至拾取→拾取处理→炮能量均衡→Q估计→反射波提取→P、S波分离→速度分析→深度偏移→提取反射层。处理的最终成果包括P波、SH波、SV波的时间剖面、深度偏移剖面、提取的反射层、岩石物理力学参数及其反射界面二维分析图等（图3）。4、处理结果解释与评估处理成果的解释与评估，主要基于以下的地震勘探基本准则：①反射振幅越强，反射系数和波阻抗的差别越大。②正反射振幅（红色）表明正的反射系数，表明坚硬岩层；负反射振幅（兰色）表明软弱岩层。③若横波反射比纵波强，则表明岩层饱含水。④纵横波速度比有较大的增加或泊松比突然增大，常常因流体的存在而引起。⑤若纵波速度下降，则表明裂隙密度或孔隙度增加。根据图3、4、5，预报段NK10+988～NK10+874范围内的地质推断如下。4图3反射层提取图5图4深度偏移图6图5物理参数与二维视图7翔安隧道服务洞出口TSP超前地质预报通知书（22XaFC11）2008.4.5有效预报里程NK10+988～NK10+874（114米）1、NK10+988～974（14米）工程地质特征：多水，有小断层破碎带（多水带）分布的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：可见4个小断层破碎带（多水带），走向295°,始见左壁向右壁延伸。具体位置、规模和特征是：（1）左壁987～986，右壁985～984；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（2）左壁982～981，右壁980～979；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（3）左壁979～978，右壁977～976；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。（4）左壁978～976，右壁976～974；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，多水。围岩总体评价：围岩总体较破碎，多水，弱风化；稳定性较差，易坍塌，估计总体为Ⅳ级围岩。2、NK10+974～963（11米）工程地质特征：局部多水，偶见小断层破碎带的稍坚硬的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：仅见1个小断层破碎带（多水带），走向295°,与隧道中线夹角75°，始见左壁向右壁延伸。具体位置、规模和特征是：左壁969～968，右壁967～966；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。围岩总体评价：围岩总体稍坚硬，局部多水，弱风化；稳定性稍差，易掉块，估计总体为Ⅲ级围岩。3、NK10+963～946（17米）工程地质特征：多水，有小断层破碎带（多水带）分布的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：可见4个小断层破碎带（多水带），走向295°,与隧道中线夹角75°，始见右壁向左壁延伸。具体位置、规模和特征是：（1）左壁963～962，右壁961～960；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（2）左壁960～959，右壁958～957；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（3）左壁955～953，右壁953～951；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。（4）左壁949～948，右壁947～945；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。围岩总体评价：围岩总体较破碎，多水，弱风化；稳定性较差，易坍塌，估计总体为Ⅳ级围岩。验证：右壁944斜上方出现小股涌水：8.5m3/h84、NK10+946～940（6米）工程地质特征：少水，节理发育的稍坚硬～坚硬的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：无。围岩总体评价：围岩总体稍坚硬，弱风化；稳定性稍差，易掉块，估计总体为Ⅲ级围岩。5、NK10+940～907（33米）工程地质特征：多水，有多条小断层破碎带（多水带）分布的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：主要不良地质：可见8个小断层破碎带（多水带），走向295°,与隧道中线夹角75°，始见右壁向左壁延伸。具体位置、规模和特征是：（1）左壁940～939，右壁938～937；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（2）左壁937～936，右壁935～933；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（3）左壁934～932，右壁932～930；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。（4）左壁930～927，右壁928～925；带宽3米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。（5）左壁926～925，右壁924～923；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（6）左壁922～920，右壁920～918；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，多水。（7）左壁914～911，右壁912～909；带宽3米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。（8）左壁910～909，右壁908～907；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。围岩总体评价：围岩总体较破碎，多水，弱风化；稳定性较差，易坍塌，估计总体为Ⅳ级围岩。6、NK10+907～902（5米）工程地质特征：少水，节理发育的较坚硬～坚硬的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：无。围岩总体评价：围岩总体稍坚硬，少水，弱风化；稳定性稍差，易掉块，估计总体为Ⅲ级围岩。7、NK10+902～889（13米）工程地质特征：多水，有小断层破碎带（多水带）分布的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：可见3个小断层破碎带（多水带），走向295°,与隧道中线夹角75°，始见右壁向左壁延伸。具体位置、规模和特征是：（1）左壁902～900，右壁900～898；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，多水。（2）左壁898～897，右壁896～895；带宽1米，小断层破碎带，较破碎，多水。（3）左壁893～891，右壁891～889；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。围岩总体评价：围岩总体较破碎，多水，弱风化；稳定性较差，易坍塌，估计总体为Ⅳ级围岩。98、NK10+889～878（11米）工程地质特征：少水，节理发育的较坚硬～坚硬的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：无。围岩总体评价：围岩总体稍坚硬，少水，弱风化；稳定性稍差，易掉块，估计总体为Ⅲ级围岩。9、NK10+878～874（4米）工程地质特征：多水，有小断层破碎带（多水带）分布的弱风化花岗闪长岩（W2）围岩区段。主要不良地质：可见1条小断层破碎带或多水带，走向295°，与隧道中线夹角75°，始见右壁向左壁延伸。具体位置、规模和特征是：左壁878～876，右壁876～874；带宽2米，小断层破碎带，较破碎，明显多水。围岩总体评价：围岩总体破碎，多水，弱风化；稳定性差，易塌方，估计总体为Ⅳ级级围岩。备注1、文中“左壁、右壁”均指面向掌子面方向的左壁、右壁。2、TSP目前国内外预报的最高精度为85～90%。所以，本次预报若出现3～5米的绝对误差，应在允许的范围之内。3、TSP和其它所有物探手段，都只能粗略地估计围岩总体和不良地质的性质；若准确地预报围岩总体和不良地质的性质只有通过地质跟踪手段才能完成。4、TSP探测的分辨率为体积≥大于1米3的地质体，对于赋水区段，TSP和其它所有物探手段一样，都不能定量地预报地下水的涌水量，只能半定量地预报无水、少水、多水或富水。要确定上述指标，同样要通过地质跟踪手段才能完成。5、本次TSP采用单壁探测，预报通知书以隧道左壁的不良地质体位置和规模为准，右壁作参考。石家庄铁道学院桥隧地质研究所2008.4.5