第十二讲 隧道工程地质问题公路工程地质勘察的阶段划分与内容
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若岩性均一，结构 致密，层间连接紧 密，节理不发育，
则开挖最好。
若洞室轴线与岩层夹角小， 岩性非均质，垂直或斜交 层面节理发育，则易发生洞 顶块石坍落。
1．岩层产状与隧道稳定性的关系
③隧道轴向与岩层走向垂直或大角度斜交，是 隧道在单斜岩层中的最好布置。 在这种情况下岩层受力条件较为有利，开挖后 易于成拱，同时围岩压力分布也较均匀，且岩
图8-14 崩塌落石地段隧道方案
图8-15 岩堆地区隧道位置选择
二、地下水、地温、瓦斯与岩爆问题
（一）地下水 1、隧道涌水：隧道涌水是指在富水的岩体中开挖隧道， 当遇到互相贯通又含水的裂隙时，大量的地下水就涌入洞 内，新开挖的隧道就成为排泄地下水的新通道。 2、隧道浸水与渗水：隧道位于地下特别是水下隧道， 隧道围岩常处于地下水的浸泡中。隧道渗水是指隧道建成 后，地下水顺洞身施工接缝或裂缝渗出的现象。 （二）地温： 对于深埋隧道，一般规定隧道内温度不应超 过25℃，超过这个温度就应采取降温措施。 （三）瓦斯：当隧道通过可能发生瓦斯的煤层时，必须有 安全可靠的措施，如通风、瓦斯检查、防火防爆等。 （四）岩爆：指在地下巷道工作面上发生的岩片爆裂、岩 块弹射或崩落掉块现象。
二、公路工程地质勘察的内容
（1）路线工程地质勘察 （2）特殊地质、不良地质地区（地段）的工 程地质勘察 （3）路基、路面工程地质勘察 （4）桥渡工程地质勘察 （5）天然建筑材料勘察 （6）隧道工程地质勘察
补充知识：公路工程地质勘察成果报告的内容
(1)勘察目的、要求和任务； (2)拟建工程概述； (3)勘察方法和勘察任务布置； (4)场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质、地 下水、不良地质现象的描述与评价； (5)场地稳定性和适宜性的评价； (6)岩土参数的分析与选用； (7)岩土利用、整治、改造方案； (8)工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题的预 测、监控和预防措施的建议； (9)必要的图件。
1．岩层产状与隧道稳定性的关系
①水平岩层中，由于洞室开挖失去支撑，常常发生拱 顶坍塌掉块。穿越水平岩层的隧道，应选择在坚硬、 完整的岩层中。在软硬相间的情况下，隧道拱部应尽 量设置在硬岩中。
②倾斜岩层中，沿岩层走向布置隧道一般是不利的， 易产生偏压，施工中还易产生顺层滑动和塌方。隧道 沿岩层走向通过不同岩性的倾斜岩层时，应选在岩性
隧道施工过程中塌方
这是2010年7月16日拍摄的广西宾阳新建南黎铁路那适1号(右)、2号隧 道。7月11日15时56分,新建南黎铁路那适2号隧道NGDK698+382仰拱 前方发生坍塌,10名工人被困。14日上午,发生事故的2号隧道再次发生 两次塌方。
（一）地质构造与岩层产状对隧道稳定的影响
（三）详细工程地质勘察（详勘）
目的：
根据已批准的初步设计文件中所确定的 修建原则、设计方案、技术要求等资料，有 针对性地进行工程地质勘察工作，为确定公 路路线、工程构造物的位置和编制施工图设 计文件，提供准确、完整的工程地质资料。
详勘工作可按准备工作、沿线工程地质调绘、
勘探、试验、资料整理等顺序进行。深度应满足 施工图设计的需要。
（二）初步工程地质勘察（初勘）
公路工程基本建设项目一般采用两阶段设计， 即初步设计和施工图设计。
目的：
根据合同或协议书要求，在工程可行性研 究的基础上，对公路工程建筑场地进一步做好 工程地质比选工作，为初步选定工程场地、设 计方案和编制初步设计文件提供必需的工程地 质依据。 初勘工作可按准备工作、工程地质选线、工程 地质调绘、勘探、试验、资料整理等顺序进行。
层倾角愈大，隧道稳定性愈好。
2．地质构造与隧道稳定性的关系
应当避免将隧道沿褶曲的轴部设置，该处岩层弯曲、 裂隙发育，岩石较为破碎。 在向斜轴部常是地下水富集之处，开挖后会造成大量 地下水涌出。 向斜轴部的岩层下部受拉，上部受压，裂隙将岩层切 割成上小下大的楔形体，隧道拱顶易于产生岩块坍落。 通常尽量将隧道设置在褶曲的翼部或横穿褶曲轴。垂 直穿越背斜的隧道，其两端的拱顶压力大，中部压力 小。隧道横穿向斜时，情况则相反。
第三节
隧道工程地质问题
一、隧道位置的选择与地质条件
隧道是整个公路中的组成部分，在一般情况下，隧道的位 置应当根据的走向来加以确定。 但对于长大隧道，特别是工程地质条件复杂的长大隧道， 其位置的选择往往取决于工程地质条件的优劣，即工程地 质条件决定隧道位置。 在各类地质条件中，地质构造与岩层产状、岩石类型及风 化程度、地下水条件、地质灾害等都会对隧道位置的选择 产生影响。 这里主要讨论在各类地质构造条件下和地质灾害地区隧道 位置的选择。
2、崩塌岩堆地区隧道位置的选择
（1）在崩塌、落石地区确定隧道位置时，必须查清岩体 中裂隙的产状，延伸长度，胶结情况及对公路可能构成的 危害。 一般小型崩塌、落石地区，可以清除危岩或嵌补裂隙处理。 如果裂隙延伸长度大，张开无胶结，岩体稳定性差，有 严重崩塌、落石隐患地段，应以长隧道通过。 （2）隧道通过岩堆地区时，必须查明岩堆的规模、范围， 岩堆的物质组成和密实程度及岩堆的稳定状态和发展趋势。 一般情况下，应避免在岩堆体内设置隧道。 隧道必须通过岩堆体时，必须放在岩堆体下一定深度的基 岩内，任何情况下都不可将隧道设在岩堆体与基岩接触 面上。
m
i
n
)
i i 1 n
i1
均方差（标准差）
f
1 2 [ i n1 i1
n
(
2
n
]
变异系数
f
m
思考题
1、地质构造与岩层产状对隧道稳定是如何影 响的？不良地质现象发育地区隧道位置的如何 选择？ 2、公路工程地质勘察可分为哪几个阶段，每 个阶段的工作要求如何？ 3、公路工程地质勘察的内容是什么？各有何 特点？
详勘任务：
1．在初勘的基础上，根据设计需要进一步查明建筑 场地的工程地质条件，最终确定公路路线和构造物的 布设位置。 2．查明构造物地基的地质结构、工程地质及水文地 质条件，准确提供工程和基础设计施工必需的地质参 数。 3．根据初勘拟定的对不良地质、特殊性岩土防治的 方案，具体查明其分布范围、性质，提供防治设计必 需的地质资料和地质参数。 4．对沿线筑路材料料场进行复核和补勘，最后确定 施工时所采用的料场。
初勘任务：
1．查明公路工程建筑场地的区域地质、水文地质、工程 地质、条件，并作出评价。 2．进行综合地质勘查，初步查明对确定工程场地的位置 起控制作用的不良地质条件、特殊性岩土的类别、范围、 性质，评价对工程的危害程度，提供避绕或治理对策的地 质依据。 3．初步查明场地地基的条件，为选择构造物结构和基础 类型提供必要的地质资料。 4．查明沿线筑路材料的类别、料场位置、储量和采运条 件。 5．查明公路工程建筑场地的地震基本烈度，并对大型公 路工程建筑物场地按设计需要进行场地烈度鉴定或地震安 全评价。 6．提供编制初步设计文件所需的地质资料。
详细勘察三个阶段。
公路工程地质勘察必须根据不同的勘察阶段，完成
各项勘察任务。各勘察阶段的工作内容和工作深度
应与公路各设计阶段的要求相适应。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不同勘察阶段对工程地质勘察工作有不同的要求。
一、公路工程地质勘察阶段
（一）可行性研究阶段
根据发展国民经济的长远规划和公路网建设规划及 项目建议书，对建设项目进行可行性研究。 公路可行性研究按其工作深度，分为①预可行性 研究和②工程可行性研究。 ①预可行性研究：收集、研究已有文献地质资料； ②工程可行性研究：踏勘，对各个可能方案作沿 线实地调查，对大桥、隧道、不良地质地段等重要 工点进行勘探（如物探），大致探明地质情况。
渗水，洞室易破坏。
2号位置： 相对有利，但断裂破碎带处岩层压力增加，
且可能遇到高压地下水。
2．地质构造与隧道稳定性的关系
断层对隧道工程，特别是对隧道施工会产生巨大不利影响。 断层破碎带内不仅岩层破碎严重，还常是地下水的储水空 间或集水通道，在断层破碎带内的隧道施工极易产生坍塌 和涌水。断层两侧的岩层中往往存在一定的残余地应力， 因而围岩压力较大。 在选择隧道位置时应尽量避开大规模断层，若不易避开时， 则应采用隧道轴线与断层线垂直或大角度通过。当隧道通 过几组断层时，还应考虑围岩压力沿隧道轴线可能重新分 布，断层形成上大下小的楔体，可能将自重传给相邻岩体， 使它们的地层压力增加。
（3）轴线穿越褶皱地层时；
向斜轴部地下涌水 和顶部岩石崩落。
较少发生洞顶坍塌， 但顶板破碎岩层易 发生小规模掉块。
1号位置：
相对3号有利，但应
注意轴部破碎带。
2号位置：
相对有利，但应注意 倾斜岩层可能滑动。 3号位置： 极为不利，易产生地下
涌水和坍塌现象。
（4）轴线穿过断层破碎带时；
1号位置： 极为有利，易产生
（二）不良地质现象发育地区隧道位置的选择
1、滑坡地区隧道位置的选择
小型滑坡一般对隧道洞口产生影响，大型滑坡不仅影响洞 口还会影响到洞身的稳定性。 当隧道需要在滑坡地区通过时，必须查清滑坡地区的岩性、 地质构造、水文地质条件，确定滑坡范围、滑动面的位置、 滑动方向及滑坡发生、发展的原因，才能判断滑坡的稳定 状态，以及将来可能发展的趋势。 一般情况下应避开滑坡体，必须在滑坡地区通过时，应将 隧道设在滑动面以外一定部位处。如果滑动面有可能继续 向深部发展，则隧道位置应选在可能形成新滑面以下一定 深度。 确认古滑坡体不会因隧道施工而复活，才能把隧道放在滑 坡体内通过。
第九章
公路工程地质勘探
公路工程地质勘察的目的
查明工程地质条件，研究各种地质现象 的性质、分布和规律，提出工程地质评价， 预测可能出现的工程地质问题，为工程选 址、设计和施工提供可靠的地质资料。
第一节
公路工程地质勘察的阶段与内容
公路工程地质勘察的工作内容按照规定的设计程
序分阶段进行，常分为可行性研究，初步勘察和
坚硬完整的岩层中，避免将隧道选在不同岩层的交界 处或有软弱夹层的地带。
（1）轴线平行于岩层走向时;
易选择层间连接紧密，厚度大、 不透水、裂隙不发育、又无断 裂破碎带的位置。
一般来说不利。洞室两侧 边墙所受侧压力不一致，易 造成洞室边墙变形。
不利，应分段开挖。
不能将洞室选在软
硬岩层的分界线上。
（2）轴线垂直正交于岩层走向时；
补充知识：
二、工程地质图表
1．综合工程地质平面图 2．勘探点平面布置图 3．地层综合柱状图 4．工程地质剖面图 5．土工试验成果表 6．现场原位测试图件 7．其它专门图件
多个钻孔柱状图工程地质剖面图
岩土参数的分析与选择
一般情况下，应提供岩土参数的平均值、标准差（均方差）、变异系数、 数据分布范围和数据数量。 n 平均值
则开挖最好。
若洞室轴线与岩层夹角小， 岩性非均质，垂直或斜交 层面节理发育，则易发生洞 顶块石坍落。
1．岩层产状与隧道稳定性的关系
③隧道轴向与岩层走向垂直或大角度斜交，是 隧道在单斜岩层中的最好布置。 在这种情况下岩层受力条件较为有利，开挖后 易于成拱，同时围岩压力分布也较均匀，且岩
图8-14 崩塌落石地段隧道方案
图8-15 岩堆地区隧道位置选择
二、地下水、地温、瓦斯与岩爆问题
（一）地下水 1、隧道涌水：隧道涌水是指在富水的岩体中开挖隧道， 当遇到互相贯通又含水的裂隙时，大量的地下水就涌入洞 内，新开挖的隧道就成为排泄地下水的新通道。 2、隧道浸水与渗水：隧道位于地下特别是水下隧道， 隧道围岩常处于地下水的浸泡中。隧道渗水是指隧道建成 后，地下水顺洞身施工接缝或裂缝渗出的现象。 （二）地温： 对于深埋隧道，一般规定隧道内温度不应超 过25℃，超过这个温度就应采取降温措施。 （三）瓦斯：当隧道通过可能发生瓦斯的煤层时，必须有 安全可靠的措施，如通风、瓦斯检查、防火防爆等。 （四）岩爆：指在地下巷道工作面上发生的岩片爆裂、岩 块弹射或崩落掉块现象。
二、公路工程地质勘察的内容
（1）路线工程地质勘察 （2）特殊地质、不良地质地区（地段）的工 程地质勘察 （3）路基、路面工程地质勘察 （4）桥渡工程地质勘察 （5）天然建筑材料勘察 （6）隧道工程地质勘察
补充知识：公路工程地质勘察成果报告的内容
(1)勘察目的、要求和任务； (2)拟建工程概述； (3)勘察方法和勘察任务布置； (4)场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质、地 下水、不良地质现象的描述与评价； (5)场地稳定性和适宜性的评价； (6)岩土参数的分析与选用； (7)岩土利用、整治、改造方案； (8)工程施工和使用期间可能发生的岩土工程问题的预 测、监控和预防措施的建议； (9)必要的图件。
1．岩层产状与隧道稳定性的关系
①水平岩层中，由于洞室开挖失去支撑，常常发生拱 顶坍塌掉块。穿越水平岩层的隧道，应选择在坚硬、 完整的岩层中。在软硬相间的情况下，隧道拱部应尽 量设置在硬岩中。
②倾斜岩层中，沿岩层走向布置隧道一般是不利的， 易产生偏压，施工中还易产生顺层滑动和塌方。隧道 沿岩层走向通过不同岩性的倾斜岩层时，应选在岩性
隧道施工过程中塌方
这是2010年7月16日拍摄的广西宾阳新建南黎铁路那适1号(右)、2号隧 道。7月11日15时56分,新建南黎铁路那适2号隧道NGDK698+382仰拱 前方发生坍塌,10名工人被困。14日上午,发生事故的2号隧道再次发生 两次塌方。
（一）地质构造与岩层产状对隧道稳定的影响
（三）详细工程地质勘察（详勘）
目的：
根据已批准的初步设计文件中所确定的 修建原则、设计方案、技术要求等资料，有 针对性地进行工程地质勘察工作，为确定公 路路线、工程构造物的位置和编制施工图设 计文件，提供准确、完整的工程地质资料。
详勘工作可按准备工作、沿线工程地质调绘、
勘探、试验、资料整理等顺序进行。深度应满足 施工图设计的需要。
（二）初步工程地质勘察（初勘）
公路工程基本建设项目一般采用两阶段设计， 即初步设计和施工图设计。
目的：
根据合同或协议书要求，在工程可行性研 究的基础上，对公路工程建筑场地进一步做好 工程地质比选工作，为初步选定工程场地、设 计方案和编制初步设计文件提供必需的工程地 质依据。 初勘工作可按准备工作、工程地质选线、工程 地质调绘、勘探、试验、资料整理等顺序进行。
层倾角愈大，隧道稳定性愈好。
2．地质构造与隧道稳定性的关系
应当避免将隧道沿褶曲的轴部设置，该处岩层弯曲、 裂隙发育，岩石较为破碎。 在向斜轴部常是地下水富集之处，开挖后会造成大量 地下水涌出。 向斜轴部的岩层下部受拉，上部受压，裂隙将岩层切 割成上小下大的楔形体，隧道拱顶易于产生岩块坍落。 通常尽量将隧道设置在褶曲的翼部或横穿褶曲轴。垂 直穿越背斜的隧道，其两端的拱顶压力大，中部压力 小。隧道横穿向斜时，情况则相反。
第三节
隧道工程地质问题
一、隧道位置的选择与地质条件
隧道是整个公路中的组成部分，在一般情况下，隧道的位 置应当根据的走向来加以确定。 但对于长大隧道，特别是工程地质条件复杂的长大隧道， 其位置的选择往往取决于工程地质条件的优劣，即工程地 质条件决定隧道位置。 在各类地质条件中，地质构造与岩层产状、岩石类型及风 化程度、地下水条件、地质灾害等都会对隧道位置的选择 产生影响。 这里主要讨论在各类地质构造条件下和地质灾害地区隧道 位置的选择。
2、崩塌岩堆地区隧道位置的选择
（1）在崩塌、落石地区确定隧道位置时，必须查清岩体 中裂隙的产状，延伸长度，胶结情况及对公路可能构成的 危害。 一般小型崩塌、落石地区，可以清除危岩或嵌补裂隙处理。 如果裂隙延伸长度大，张开无胶结，岩体稳定性差，有 严重崩塌、落石隐患地段，应以长隧道通过。 （2）隧道通过岩堆地区时，必须查明岩堆的规模、范围， 岩堆的物质组成和密实程度及岩堆的稳定状态和发展趋势。 一般情况下，应避免在岩堆体内设置隧道。 隧道必须通过岩堆体时，必须放在岩堆体下一定深度的基 岩内，任何情况下都不可将隧道设在岩堆体与基岩接触 面上。
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均方差（标准差）
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1 2 [ i n1 i1
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变异系数
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思考题
1、地质构造与岩层产状对隧道稳定是如何影 响的？不良地质现象发育地区隧道位置的如何 选择？ 2、公路工程地质勘察可分为哪几个阶段，每 个阶段的工作要求如何？ 3、公路工程地质勘察的内容是什么？各有何 特点？
详勘任务：
1．在初勘的基础上，根据设计需要进一步查明建筑 场地的工程地质条件，最终确定公路路线和构造物的 布设位置。 2．查明构造物地基的地质结构、工程地质及水文地 质条件，准确提供工程和基础设计施工必需的地质参 数。 3．根据初勘拟定的对不良地质、特殊性岩土防治的 方案，具体查明其分布范围、性质，提供防治设计必 需的地质资料和地质参数。 4．对沿线筑路材料料场进行复核和补勘，最后确定 施工时所采用的料场。
初勘任务：
1．查明公路工程建筑场地的区域地质、水文地质、工程 地质、条件，并作出评价。 2．进行综合地质勘查，初步查明对确定工程场地的位置 起控制作用的不良地质条件、特殊性岩土的类别、范围、 性质，评价对工程的危害程度，提供避绕或治理对策的地 质依据。 3．初步查明场地地基的条件，为选择构造物结构和基础 类型提供必要的地质资料。 4．查明沿线筑路材料的类别、料场位置、储量和采运条 件。 5．查明公路工程建筑场地的地震基本烈度，并对大型公 路工程建筑物场地按设计需要进行场地烈度鉴定或地震安 全评价。 6．提供编制初步设计文件所需的地质资料。
详细勘察三个阶段。
公路工程地质勘察必须根据不同的勘察阶段，完成
各项勘察任务。各勘察阶段的工作内容和工作深度
应与公路各设计阶段的要求相适应。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不同勘察阶段对工程地质勘察工作有不同的要求。
一、公路工程地质勘察阶段
（一）可行性研究阶段
根据发展国民经济的长远规划和公路网建设规划及 项目建议书，对建设项目进行可行性研究。 公路可行性研究按其工作深度，分为①预可行性 研究和②工程可行性研究。 ①预可行性研究：收集、研究已有文献地质资料； ②工程可行性研究：踏勘，对各个可能方案作沿 线实地调查，对大桥、隧道、不良地质地段等重要 工点进行勘探（如物探），大致探明地质情况。
渗水，洞室易破坏。
2号位置： 相对有利，但断裂破碎带处岩层压力增加，
且可能遇到高压地下水。
2．地质构造与隧道稳定性的关系
断层对隧道工程，特别是对隧道施工会产生巨大不利影响。 断层破碎带内不仅岩层破碎严重，还常是地下水的储水空 间或集水通道，在断层破碎带内的隧道施工极易产生坍塌 和涌水。断层两侧的岩层中往往存在一定的残余地应力， 因而围岩压力较大。 在选择隧道位置时应尽量避开大规模断层，若不易避开时， 则应采用隧道轴线与断层线垂直或大角度通过。当隧道通 过几组断层时，还应考虑围岩压力沿隧道轴线可能重新分 布，断层形成上大下小的楔体，可能将自重传给相邻岩体， 使它们的地层压力增加。
（3）轴线穿越褶皱地层时；
向斜轴部地下涌水 和顶部岩石崩落。
较少发生洞顶坍塌， 但顶板破碎岩层易 发生小规模掉块。
1号位置：
相对3号有利，但应
注意轴部破碎带。
2号位置：
相对有利，但应注意 倾斜岩层可能滑动。 3号位置： 极为不利，易产生地下
涌水和坍塌现象。
（4）轴线穿过断层破碎带时；
1号位置： 极为有利，易产生
（二）不良地质现象发育地区隧道位置的选择
1、滑坡地区隧道位置的选择
小型滑坡一般对隧道洞口产生影响，大型滑坡不仅影响洞 口还会影响到洞身的稳定性。 当隧道需要在滑坡地区通过时，必须查清滑坡地区的岩性、 地质构造、水文地质条件，确定滑坡范围、滑动面的位置、 滑动方向及滑坡发生、发展的原因，才能判断滑坡的稳定 状态，以及将来可能发展的趋势。 一般情况下应避开滑坡体，必须在滑坡地区通过时，应将 隧道设在滑动面以外一定部位处。如果滑动面有可能继续 向深部发展，则隧道位置应选在可能形成新滑面以下一定 深度。 确认古滑坡体不会因隧道施工而复活，才能把隧道放在滑 坡体内通过。
第九章
公路工程地质勘探
公路工程地质勘察的目的
查明工程地质条件，研究各种地质现象 的性质、分布和规律，提出工程地质评价， 预测可能出现的工程地质问题，为工程选 址、设计和施工提供可靠的地质资料。
第一节
公路工程地质勘察的阶段与内容
公路工程地质勘察的工作内容按照规定的设计程
序分阶段进行，常分为可行性研究，初步勘察和
坚硬完整的岩层中，避免将隧道选在不同岩层的交界 处或有软弱夹层的地带。
（1）轴线平行于岩层走向时;
易选择层间连接紧密，厚度大、 不透水、裂隙不发育、又无断 裂破碎带的位置。
一般来说不利。洞室两侧 边墙所受侧压力不一致，易 造成洞室边墙变形。
不利，应分段开挖。
不能将洞室选在软
硬岩层的分界线上。
（2）轴线垂直正交于岩层走向时；
补充知识：
二、工程地质图表
1．综合工程地质平面图 2．勘探点平面布置图 3．地层综合柱状图 4．工程地质剖面图 5．土工试验成果表 6．现场原位测试图件 7．其它专门图件
多个钻孔柱状图工程地质剖面图
岩土参数的分析与选择
一般情况下，应提供岩土参数的平均值、标准差（均方差）、变异系数、 数据分布范围和数据数量。 n 平均值