烏蘭1號隧道地質(zhì)情況分析與長距離預(yù)報(bào)（TGP）的應(yīng)用

摘要 為了判斷長距離地震預(yù)測（TGP）應(yīng)用的適應(yīng)性，對烏蘭1號隧道工程進(jìn)行地質(zhì)分析，包括隧道的基本情況、地形狀況、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)以及水文地質(zhì)，重點(diǎn)對TGP現(xiàn)場探測布置與實(shí)施要求進(jìn)行介紹，闡述了TGP現(xiàn)場探測的現(xiàn)場操作流程。研究表明，若橫波反射較縱波強(qiáng)表明巖層飽含水，若縱波波速下降則表明裂隙度增加。

關(guān)鍵詞 隧道；地質(zhì)分析；TGP

中圖分類號 U453 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B 文章編號 2096-8949（2023）06-0068-03

0 引言

長距離地震預(yù)測（TGP）就是推斷隧道地質(zhì)體的性質(zhì)如隧道的巖層軟弱帶、巖溶、斷層帶、含水及節(jié)理裂隙帶，同時(shí)根據(jù)巖石物理力學(xué)參數(shù)，通過反射波的拾取及解譯進(jìn)行圍巖級別劃分和預(yù)測推斷[1]。

1 烏蘭1號隧道工程與地質(zhì)分析

1.1 烏蘭1號隧道基本情況

G218線那拉提至巴倫臺公路是國家路網(wǎng)東西通道，線路全長217.6 km，穿越中山區(qū)、達(dá)坂、草原、盆地等多種地形地貌，山體多呈北東～南西向展布。烏蘭1號隧道主洞、緊急停車帶的建筑限界見圖1～2。

1.2 烏蘭1號隧道地質(zhì)情況分析

1.2.1 烏蘭1號隧道地形情況分析

烏蘭1號隧道位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州和靜縣巴倫臺鎮(zhèn)西北側(cè)約29 km處，屬于國道G218線的一部分。隧道建設(shè)起終點(diǎn)為K497+458～K500+

080（以隧道右洞計(jì)），采用雙洞一級公路四車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，隧道右洞全長2 622 m，隧道左洞全長2 656 m，為分離式長隧道。隧道區(qū)總體屬于中高山峽谷地貌區(qū)。隧道走向近東西向，進(jìn)口西側(cè)為相對寬闊的巴音郭勒河谷，出口東側(cè)為溝谷地貌，為巴音郭勒河支流，地面起伏大，河谷切深90～120 m。隧道進(jìn)口高程2 960 m，山體自然坡度30～40°。出口高程2 890 m，山體自然坡度30～45°。山頂高程3 150～3 260 m。山頂?shù)貏萜鸱怪彼淼雷呦虬l(fā)育多條山脊、溝谷及槽地。山脊及溝谷走向近南北向，溝谷地切深100～150 m，其中里程K499段附近為隧道首穿老區(qū)最高點(diǎn)，高程3 254 m左右。山頂植被以淺表草地為主，零星灌木生長。隧道最大埋深361 m[2]。

1.2.2 烏蘭1號隧道地層巖性分析

烏蘭1號隧道隧址區(qū)周邊溝谷第四系分布廣泛，洞身段地表以基巖為主。溝谷中以全新統(tǒng)沖洪積碎石以及崩坡積碎石和塊石為主，多呈密實(shí)狀。坡體上局部分布全新統(tǒng)殘坡積碎石，呈密實(shí)狀；下伏基巖為元古界中天山群星星峽組第2段云母片巖等[3]。區(qū)內(nèi)各巖土層特征分述如表1。

1.2.3 烏蘭1號隧道地質(zhì)構(gòu)造分析

沿線褶皺和斷裂構(gòu)造均較發(fā)育，主要以東西向?yàn)橹鳎c區(qū)域構(gòu)造線方向近于一致。隧址區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)區(qū)域斷裂構(gòu)造。隧址區(qū)進(jìn)口一帶片理面巖層傾向162°，傾角60～68°。隧址區(qū)出口一帶巖層走向近東西向，傾角75～84°。通過地質(zhì)調(diào)繪成果顯示，隧道進(jìn)口一帶巖體中發(fā)育的優(yōu)勢裂隙有兩組∶①裂隙間距0.5～0.8 m，長3～

10 m。②裂隙間距0.3～0.5 m，長3～8 m。隧道出口一帶主要為崩塌坡積堆積物。依據(jù)物探解譯成果，隧洞洞身樁號K497+700～K497+970段、K498+160～K498+412段、K498+510～K498+590段、K498+920～K499+000段為裂隙密集發(fā)育帶[4]。

1.2.4 烏蘭1號隧道不良地質(zhì)分析

未見軟弱土以及鹽漬土發(fā)育。隧洞進(jìn)出口覆蓋層分布有季節(jié)性凍土，其凍深一般2 m。區(qū)內(nèi)覆蓋層主要為粗粒土，對工程影響較小。出口位置洞口上方有部分危巖，存在崩塌隱患。隧址區(qū)山體比高30～150 m，山腰以上基巖出露段坡度陡峭，山體頂部局部巖體陡立，受斷層切割和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，隧址區(qū)在山坡坡面上形成多處凸出坡面的巖體。山頂陡立巖體和山坡凸出巖體沿順河溝向節(jié)理松弛卸荷，在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、風(fēng)化、節(jié)理裂隙切割等作用下容易產(chǎn)生崩塌和落石現(xiàn)象，同時(shí)山體表面松散坡積體黏結(jié)力差，在風(fēng)雨的作用下也極易向下滑落。

1.2.5 烏蘭1號隧道水文地質(zhì)分析

隧址區(qū)地勢平緩，緊鄰巴音郭勒河，巴音郭勒河河流寬3～5 m，水深0.2～0.4 m，水源來自周邊山坡雪水融化。隧址區(qū)主要出露巖性主要為片巖和片麻巖等。山脊和丘陵區(qū)域埋深大，孔內(nèi)一般未見地下水位，洼地、溝谷等區(qū)域埋深一般較小。

2 TGP現(xiàn)場探測布置與實(shí)施要求

2.1 TGP探測原理圖

TGP探測原理見圖3。

2.2 TGP現(xiàn)場探測

TGP現(xiàn)場探測布置與實(shí)施要求見圖4。

（1）兩個(gè)接收孔對稱布置在隧道左右兩側(cè)邊墻同一樁號位置，與其最近炮孔的距離20.0～25.0 m，孔徑50.0 mm，高度1.50 m，深度2.00 m。

（2）24個(gè)炮孔位于隧道同一側(cè)邊墻（右側(cè)或左側(cè)），孔距1.50 m，孔徑42.0 mm，高度1.50 m，深度1.50 m。

（3）炮孔的裝藥量。現(xiàn)場裝藥時(shí)把雷管插入藥卷一并裝入孔底。裝藥量參考表2進(jìn)行。

（4）TGP現(xiàn)場探測現(xiàn)場操作流程。①在洞外分裝雷管炸藥，將電雷管兩極扭結(jié)短路之后把雷管插入分切后藥卷，捆上觸發(fā)線用電工膠帶包扎牢固。運(yùn)輸進(jìn)洞時(shí)注意安全，預(yù)防意外。檢查炮孔尺寸、深度和接收孔正常與否，有無塌孔，否則需首先進(jìn)行處理。量測探頭與炮孔間距離、掌子面到炮孔的距離、隧道開挖的寬度和各炮孔的間距，并獲取掌子面樁號與計(jì)算得到接收孔的樁號。見圖5。②接收探頭的安裝：用專用探桿先將2卷黃油緩慢壓入孔底，再將2個(gè)探頭按固定方向緩慢插入黃油卷。③炸藥、觸發(fā)線藥卷和雷管的安裝：用專用安裝炸藥的塑料桿緩慢將該藥卷送入孔底，將各線頭露在孔口外以便接線。④從主機(jī)操作臺至炮孔放出放炮線和觸發(fā)線后連接并扭緊儀器主機(jī)上的探頭線、電源線、鼠標(biāo)插頭和觸發(fā)線，并確認(rèn)探頭1和探頭2的對應(yīng)通道號。⑤參數(shù)設(shè)置：進(jìn)入系統(tǒng)界面后設(shè)置文件名及路徑、采樣間隔（0.05 ms或0.1 ms）、確認(rèn)隧道里程與前進(jìn)方向是否相反及時(shí)窗長度。⑥按軟件流程，隧道觸發(fā)采集和保存后在炮孔附近接線時(shí)禁止正對炮孔接線。正確做法是側(cè)身緊靠側(cè)壁操作以避免意外發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，烏蘭1號隧道地貌形態(tài)和地質(zhì)條件較復(fù)雜，據(jù)鉆孔資料，隧址區(qū)地下水位埋深受地形影響較大，其中隧道地層巖性的預(yù)測尤其是對破碎地層、軟弱夾層、煤層和特殊巖土的預(yù)測，地質(zhì)構(gòu)造預(yù)測尤其是對節(jié)理密集帶、斷層、褶皺軸影響巖體完整性的構(gòu)造發(fā)育情況的預(yù)測，不良地質(zhì)預(yù)測尤其是對淺埋段和斷層帶發(fā)育情況的預(yù)測，采用TGP現(xiàn)場探測方法是科學(xué)合理的。

參考文獻(xiàn)

[1]張孝俊. BIM技術(shù)應(yīng)用于隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)[J]. 山西交通科技， 2022（5）： 76-78.

[2]冀光華. 隧道工程施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)[J]. 隧道建設(shè)， 2009（S2）： 87-91.

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[4]王國斌， 利奕年， 楊文東. 隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)綜合方法及應(yīng)用研究[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010（3）： 58-60+69.