地质素描(工作)在隧道工程中的开展与应用

地质素描(工作)在隧道工程中的开展与应用

摘要：地质素描是隧道施工过程中必不可少的一个常规工作，介绍了其具体开展方法与应用，并阐明与围岩级别鉴定的内在关系。

关键词：隧道地质素描应用

隧道施工合同中，业主方均约定施工单位在规定时间提供地质素描成果。其中一个重要原因是地下工程前期地勘工作由于技术、经济、工期等问题，其勘探程度往往是不够的，不能全面真实地反映整个隧道各里程段及掌子面的地质情况。地质素描工作能补此不足。并能在较大程度上完善围岩类别的确定，从而给设计部门确定支护形式带来更加详尽准确的参数。目前，我国在隧道工程地质素描编制标准方面暂无相关的规范，笔者根据多年的隧道工程地质编录及教学经验，简单介绍地质素描（工作）在隧道工程中的开展与应用，供同好参考。

1 素描工作的对象和内容

地质素描工作是在施工现场直接观测各种地质现象，以文字、图表、照片以及实物方式收集起来，经综合归纳整理，编制为生产所需的地质资料的全部过程。隧道工程地质素描主要对象为整个开挖巷道，包括每个工作循环的掌子面、边墙、顶拱、底板等。具体的内容包括以下几个方面。

1.1 工程地质

工程地质素描内容主要描述隧道开挖后围岩的稳定关系，包括岩层层位、层序、岩层组合以及各类岩体的岩性、厚度、产出状态、风化程度、不利结构面的发育程度及性质，并据此观察描述隧道开挖后围岩的掉块、坍塌现象。对特殊岩层如软弱夹层、侵入体、隔水层、透水层等也应进行重点观测研究。

1.2 构造地质

构造地质素描的内容主要包括洞室开挖后出露的断层及其破碎带、剪切破碎带，层间褶皱（背斜、向斜），节理裂隙，岩溶（溶洞、溶隙）等的观测研究。掌握其性质、组成、发育程度、密度、与隧道的空间关系等，为确定围岩级别提供依据。

1.3 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。

2 地质素描的原则、标准及方法

地质素描在实施过程中，必须遵循统一性、正确性、及时性原则及相应的实施步骤。

2.1 地质素描的原则

(1)统一性

在素描工作中，每个人必须严格遵守统一的原则，对素描涉及的诸多具体问题按照统一的行规执行。如统一岩石的名称、地层划分

标准、统一比例尺、图例、图表格式、图幅、坐标、编录方法等。确保其通用性和可读性。

(2)正确性

文字描述和图件素描应正确反映实际地质情况，并且简明扼要，突出重点。

(3)及时性

素描必须根据现场的开挖情况及时进行，在每一开挖循环结束后应立即进行观测记录。洞室经安全喷护或永久支护后将无法再现原始地质现象。

2.2 地质素描常用标准

地质素描（现场）一般采用米格坐标纸绘制，电脑采用a3纸幅，纵向排列绘图面。展开方式依据巷道性质确定。如：水平巷道一般反映两壁一顶，多采用压平法；天井、竖井多采用四壁展开法，如图1所示。

地质素描比例尺统一采用1:100，特殊地质现象可采用1:50或更大比例尺。并采用统一的图例、地质符号及命名规则。

2.3 地质素描步骤

地质素描步骤包括现场准备工作、现场素描、后期数据处理及分析。

(1)地质素描准备工作

进行地质素描前，应准备好相应的工具。包括地质罗盘（或袖珍

型地质经纬仪）、地质锤、放大镜、矿灯（或手电）、坐标纸、绘图板（或地质记录簿）和铅笔、橡皮擦、钢卷尺、皮尺、数码相机等。准备好工具后，应结合施工图，了解一下上次素描的里程、地质条件，并初绘出本次素描隧道的展开图。

通知现场测量人员在工作段侧壁标明里程和高程，便于地质人员进行素描。

现场施工人员应对围岩面采用风或水进行必要的清洗，使地质人员能看清岩面层理、构造等地质现象。

(2)地质素描

到达工作地点后，首先找到标示的里程和高程，将皮尺拉开置于边墙下，确定地质素描段里程和高程。

素描前，应首先对隧道整体进行详细观察，了解其构造、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。

用坐标纸按统一的比例在相应的位置记录。记录好岩层、岩体、矿体分界线，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。在危险地段素描时，宜先进行拍照，再观测重点部位。

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；岩石强度或岩石坚固系数可依据地勘成果得出，如遇陌生岩体或需精确分级时可采集岩石样品到实验室进行饱和

单轴极限抗压强度测试（二者为10倍关系）；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。

(3)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，如图2所示。

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。

最后对每一次地质素描的结果均应及时整理，在一定里程段形成一份报告。如出现异常情况则应立即向主管领导汇报，报告内容应包括预测分析报告、素描图、素描图说明、围岩级别判定等。

3 地质素描与围岩级别

隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础，一个较好的符合地下工程实际的围岩分级，能优化支护形式，降低工程造价，