地质素描在铁路隧道勘察中应用[论文]

地质素描在铁路隧道勘察中的应用

【摘要】地质素描是隧道施工过程中重要工作环节，本文通过地质素描在朔州隧道施工中的应用，阐述其对铁路隧道施工的作用和意义。

【关键词】隧道地质素描应用

进入二十一世纪以来，我国对铁路的发展十分重视。由于对速度的要求大大提高，线路的桥隧比不断增大，隧道所穿越的地区地质情况也越来越复杂，建设工程的难度不也断加大。无论是设计阶段还是工程建设过程中地质勘察工作尤为重要，对地质情况准确的分析在隧道的建设中起到主导的作用，而铁路隧道的勘察一直是困难重重，笔者就参与过的勘察及所接触到一些资料，进行了归纳和分析，就地质描述在隧道勘察中的应用，通过工程实例提出一些看法。

1 地质素描简介

1.1 素描工作的对象和内容

隧道内的地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质构造、结构面产状、地下水出露点位置及出水状态、出水量、煤层、溶洞等准确记录下来并绘制出成图表，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。具体的内容包括以下几个方面：（1）地层岩性：地层地质时代、岩层厚度、层间结合程度、岩层产状、岩性、岩石硬度、风化程度等。（2）构造地质：断层破碎带宽度、破碎带的成分及胶结程度、破碎带的含水情况以及与隧道的关系。节理裂隙特征、节理裂隙的组数、产状、间距、充填物质、延伸长度、张开度及节理面的

起伏情况和粗糙程度，节理裂隙的组合状况。（3）水文地质：隧道水文地质的描述主要指巷道及掌子面的渗水、滴水、淋水、涌水，水量水压及补给情况等。要求了解地下水性质、出水点位置以及雨季、旱季的区别。出水点和地质环境的关系；与地表相关气象、水文观测。

1.2 地质素描的工具

地质素描的工具主要包括地质罗盘、地质锤、放大镜、地质记录簿、皮尺、数码相机等。

1.3 地质素描的工作方法

首先对隧道整体进行详细观察，了解其埋深、构造、岩层岩性、水文情况等，确定节理、裂隙、断层等重点对象，并用罗盘量出代表性岩层、构造的产状。

记录好岩层界线，重要构造在洞室的产出状态、位置及方向。标示出地下水出露点位置。对重点素描对象在现场采用文字说明，完成后用数码相机拍照记录。

素描过程中，对围岩岩石准确命名，主要依据矿物成分、含量、颜色等指标判定；确定节理裂隙发育程度主要是观测围岩节理组数（线密度或体积密度）、类型、间距、张开闭合度、填充物及裂面粗糙程度等内容；岩体特征则通过隧道的围岩完整状态观测确定；围岩稳定性，根据巷道开挖后出现掉块、坍塌的程度、范围以及岩石变形特征来确定；地下水发育程度根据巷道出水点涌水量大小确定；其他不良地质条件如断层、破碎带等需考虑区域构造对施工巷

道的影响。

1.4 后期数据处理及分析

完成现场地质工作后，及时将素描成果编号，并作为依据用电脑按标准图例绘制成地质纵断面图，并在图下方输入文字说明，根据地质纵断面图及文字说明，工程师可结合地质构造原理和地勘部门提供的地质资料，初步判断掌子面前方的地质条件，作为超前地质预报，指导施工。

2 地质素描在隧道施工中的应用

准池线朔州隧道，穿过地层为奥陶系中统马家沟组石灰岩段受地质构造影响极严重，节理裂隙很发育。出口段掌子面里程

dk139+692，结合上述关于地质素描工作的要求，总结出“掌子面地质素描记录表”，以方便快捷地完成隧道施工掌子面的地质素描工作（如表1）。

2.1 结合地质雷达探测成果成果推断在探测段dk139+692～

dk139+662范围内隧道围岩地质概况：

（1）掌子面围岩为石灰岩，青灰色，薄-中厚层状构造，受地质构造影响极严重，节理裂隙很发育，黄褐色黏土充填，岩体较破碎，呈碎石状压碎结构。其中岩层产状为323°∠30°。拱部易塌落，掌子面及侧壁难以自稳，需加强支护。

（2）0m～17m（dk139+692～dk139+675）段围岩级别为ⅳ级。石灰岩，薄-中厚层状构造，受地质构造影响极严重，节理裂隙较发育，黏土充填，岩体较破碎，呈碎石状压碎结构，拱部易塌落，难

以自稳，需加强支护。

（3）17～30m（dk139+675～dk139+662）段围岩级别为ⅲ级。推测该段围岩为石灰岩，中厚层状构造，受地质构造影响严重，节理发育，岩体较完整，呈块状镶嵌结构。拱部易塌落，需加强支护。施工方案建议：对dk139+692～dk139+675段需加强支护。

2.2 建议

朔州隧道地质条件较复杂，必须做好施工地质超前预报工作，可采取多种方式、方法相结合的长短期超前地质预测预报和施工地质灾害的监测、预警工作，并依据超前地质预报数据、开挖揭示的地质情况和监控量测数据，修改完善围岩分级。对于地层变化处、破碎带、浅埋应作为重点地段，隧道开挖揭露后，完整详细的地质素描能综合反映上述诸多地质现象，地质工作者据此可进行正确的围岩分级，编制超前预报细则，把超前地质预报纳入施工工序，确保施工质量、安全和进度。

3 地质描述在重大工程事故中的应用

襄渝二线蜀河隧道，穿过地层以云母片岩、炭质片岩为主的软岩段，出现大变形。根据地质描述线路走向与基岩走向大致平行，与断层交角很小，隧道开挖过程中遇到软弱地层时出现顺层变形情况，变形时间持续长。据统计，该隧道共出现23个软岩段，总长2km。通过细致的地质记录炭质极软岩主要以“厚层式带状”、“透镜体”和“薄层状”三种状态分布，层厚1～3m，最厚31m。大变形主要以水平位移为主，边墙收敛35～100cm，拱顶下沉30～40cm，

导致隧道支护开裂钢架变形严重。

通过地质描述进行归纳，有如下工程地质特征：（1）隧道围岩变形特征，该段隧道主要以软弱岩石为主，在外部荷载无变化的情况下，岩体变形随时间增长逐渐加大，直至破坏垮塌属于非稳定蠕变。通过记录该变形经历阻尼～均速～加速三个阶段，隧道开挖后20

天变形加速，35天破坏。（2）外部荷载分析，该隧道埋深超过200m，外部荷载主要为山体重力，软岩发生大变形。由此可知地应力达10～15mpa，而围岩强度小于5mpa时，围岩强度应力比极低，及可能造成大变形。（3）地质构造分析，该隧道走向与线路平行属顺层构造，是造成长大地段发生大变形的主要因素之一，再加上地下水的因素，降低了岩石层面结合强度，导致顺层滑动。

4 结语

优质高效的地质素描工作可进一步查清隧道开挖工作面前方的

工程地质与水文地质条件，为解释和分析地质构造运动现象和岩体工程长期稳定性预测提供的重要原始材料，指导工程施工的顺利进行，降低地质灾害发生的机率和危害程度，为正确选择开挖方法、支护措施，优化工程设计及施工方案提供地质依据；为编制竣工文件提供地质依据。

参考文献：

[1]铁道第一勘察设计院.铁路工程地质手册.北京：中国铁道出版社，1999.

[2]铁路隧道超前地质预报技术指南.北京：国铁道出版社，2008.