隧道工程地质及水文地质条件浅析

隧道工程地质及水文地质条件浅析

曾志斌＊，杨小双

（河南省地质工程勘察院，河南郑州４５０００１）

摘　要：通过采用遥感、工程地质调绘、物探、钻探等方法，对茶园隧道的工程地质及水文地质条件进行了综合分析，对隧道围岩类别进行了合理划分，提出了隧道设计、施工方案。

关键词：工程地质；水文地质；围岩类别；施工建议

中图分类号：Ｕ４５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４－５７１６（２０１３）０１－０１８４－０３

贵州省大兴（湘黔界）至思南高速公路是国家“７９１８”高速公路网中杭州至瑞丽国家高速公路在贵州境内的重要段落，同时也是贵州省规划的“３３８８”骨架公路网中的重要组成部分。茶园隧道即位于拟建高速公路Ｋ１１１～Ｋ１１６段。为给工程施工提供科学的方案及防治措施，本文特针对该段在工程地质及水文地质方面存在的问题进行了分析和研究。

本隧道勘察通过工程可行性研究阶段、初步设计勘察阶段及施工图阶段的勘察，基本查明了隧道区工程地质与水文地质条件，在围岩类别划分的基础上，提供了隧道设计施工所需地质资料，并对支护措施、进出口边坡稳定性进行了论述。

１　隧道工程地质条件

１．１　地形、地貌

拟建隧道区域为可溶岩及非可溶岩低山丘陵地貌区。区内冲沟发育，走向以北北东向为主。场地内山体总体延向约２１０°，隧道轴线通过地段地面标高为１２３５～７５４ｍ，相对高差约４８１ｍ，地形坡度约１５°～４５°。山坡植被发育，大部分基岩直接出露。

１．２　地层岩性

隧道区出露地层上部为第四系残坡积土，层厚较薄，零星分布于山坡表面及冲沟内；下伏志留系青灰色页岩、钙质泥岩及奥陶系灰岩、寒武系白云岩、白云质灰岩。

１．３　地质构造

１．３．１　区域地质构造

本区处于红拗向斜东南翼，向斜走向为ＮＮＥ向，倾向ＮＷ。

１．３．２　隧道区主要工程地质构造

受喜马拉雅运动影响，区内水平挤压作用强烈，次级褶曲发育。区内发育有压扭性破碎带，洞身Ｋ１１２＋４００、Ｋ１１３＋９５０～Ｋ１１４＋６００处分布有３条断层，其中Ｆ６１压扭性破碎带与隧道轴线夹角约１９°，于Ｋ１１４十７２０地段相交，总体走向１７０°～１８０°，倾向南东，倾角约为３０°。地表延伸长度不明，平均宽度约１０ｍ，影响范围约３０ｍ，断层影响带沿沟展布。

区内岩层总体倾向ＷＳ２７６°～ＷＳ２６６°，倾角２０°～２５°，岩层走向与隧道轴线呈大角度相交。

１．４　岩体结构

１．４．１　岩体结构面

隧道进口段主要发育两组节理，节理产状为１８°∠８２°、２９０°∠８０°；隧道出口段主要发育两组节理，节理产状为１３°∠８２°、９５°∠６９°；上述节理均较发育，上部微张，向下闭合。连通性较好，洞身岩体节理裂隙不甚发育。

１．４．２　岩体结构类型

由于受风化及构造作用的影响，洞体埋深不同，岩体结构也不同。有碎石状压碎结构、碎石状镶嵌结构、角砾、碎石状结构及块石状结构。

２　隧道水文地质条件

区内地表水体不发育，上部无积水。隧道进出口均为切割较深的沟谷地形，雨季有大量地表水汇入，因上部覆盖层较薄，岩石风化裂隙较发育，地表水易沿裂隙渗入洞室。

地下水主要为第四系残积层中的孔隙潜水和风化岩层中的裂隙潜水及岩溶水。受大气降水补给，基岩节理和层面裂隙是地下水的主要赋存场所和运动通道。地下水的流向受地形的控制，地形上的分水岭也是地下

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１ 西部探矿工程 ２０１３年第１期

＊收稿日期：２０１２－０４－１３

第一作者简介：曾志斌（１９７１－），男（汉族），湖南邵东人，工程师，现从事地质勘查工程技术工作。

水的分水岭，总体流向与现代水系的地表水流向基本一致，主要以渗水的形式排泄于沟谷。地下水量随季节变化较大。

根据水质分析结果判定该地区地表水及地下水对混凝土不具有腐蚀性，区内水文地质条件属一般类型。３　围岩物理力学指标及类别

３．１　岩体的纵波波速（见表１）

表１　岩土浅层地震解释综合表

层位

中风化基岩微风化基岩

长度

（ｍ）

波速Ｖ

Ｐ

（ｋｍ／ｓ）

长度

（ｍ）

波速Ｖ

Ｐ

（ｋｍ／ｓ）进口５０．００　４．２～４．４

左洞洞身９７９．００　３．０～４．４　２９０５．００　４．１～４．４出口６４．００　２．５～２．７

进口４８．０　４．２～４．４

右洞洞身９８８．００　３．０～４．４　２８９４．００　４．１～４．４出口５２．０　２．５～２．７３．２　围岩的物理力学指标（见表２）

３．３　围岩类别（见表３）

由表３可知，隧道区岩体较破碎，多为Ⅳ、Ⅴ类围岩，其工程性质较差。后期施工及洞壁维护较复杂。４　工程地质评价及设计、施工建议

４．１　区域稳定性评价

根据地质调绘及钻探资料，隧道进口段地势均较陡峭，坡角约４５°，基岩裸露。洞身段除覆盖少量第四系残坡积土外，大部分基岩直接出露，为奥陶系湄潭组（Ｏ

１ｍ

）生物碎屑灰岩及寒武系高台组（∈

１ｇ

）白云质灰岩。岩质较软，产状较缓。出口段覆盖少量厚度不大的第四系残坡积土。地下水为第四系松散堆积物孔隙水及下伏基岩裂隙水，水质较好，水量适中。勘探区内地层受挤压扭曲作用明显，仅有Ｋ１１４＋７２０地段一条压扭性破碎带与隧道轴线夹角约１５°相交，除此之外，勘探区内未见其它不良地质及新构造运动迹象，区域稳定性较好。

表２　围岩物理力学性质指标统计表

指标

密度

（ｋＮ／ｍ３）

饱和单轴极限抗

压强度（ＭＰａ）

干燥极限抗压

强度（ＭＰａ）

软化系数

泊松比

μ

饱和抗剪强度

ｃ（ＭＰａ）φ（°）

钙质泥岩中风化２．６４　５．３８　２０．６２　０．２６　０．２３

微风化２．６７　１５．５１　２０．０２　０．７８　０．２９　０．４　２１

灰岩中风化２．７７　８９．２０　０．３１微风化２．６７　６８．２３　６４．０７　１．０７　０．３８

白云质灰岩

中风化２．８２　２０．２１　２９．６８　０．６８　０．２８　１．２０　０．６７微风化２．７７　４９．４６　５８．４３　０．８５　０．２８　１．３９　０．６７

表３　围岩类别

区段

围岩

类别

岩体波速

ＶＰ（ｋｍ／ｓ）

岩体结

构类型

完整性

系数

ＲＱＤ

（％）

ＣＹＫ１１１＋５８７～ＣＹＫ１１１＋６３７Ⅴ４．２～４．４碎石状、块状结构０．３５　５２ＣＹＫ１１１＋６３７～ＣＹＫ１１２＋０９６Ⅳ４．２～４．４碎石状、块状结构０．４　５５ＣＹＫ１１２＋０９６～ＣＹＫ１１２＋１１６Ⅳ２．４～３．３碎石状、块状结构０．３５　３０ＣＹＫ１１２＋１１６～ＣＹＫ１１２＋１４６Ⅴ２．４～３．３碎石状结构０．１　２０ＣＹＫ１１２＋１４６～ＣＹＫ１１２＋１６６Ⅳ２．４～３．３碎石状、块状结构０．４　３０ＣＹＫ１１２＋１６６～ＣＹＫ１１３＋６５５Ⅲ４．１～４．４块状结构０．７　７８ＣＹＫ１１３＋６５５～ＣＹＫ１１３＋６７５Ⅳ３．３～３．５碎石状、块状结构０．４　３０ＣＹＫ１１３＋６７５～ＣＹＫ１１３＋７０５Ⅴ３．３～３．５碎石状结构０．１　２２ＣＹＫ１１３＋７０５～ＣＹＫ１１３＋７３５Ⅳ３．３～３．５碎石状、块状结构０．３５　３０ＣＹＫ１１３＋７３５～ＣＹＫ１１３＋９６０Ⅲ３．３～３．５块状结构０．７　８５ＣＹＫ１１３＋９６０～ＣＹＫ１１４＋１２０Ⅳ２．１～３．１碎石状、块状结构０．５　３０ＣＹＫ１１４＋１２０～ＣＹＫ１１４＋１５０Ⅴ２．１～３．１碎石状结构０．１　１８ＣＹＫ１１４＋１５０～ＣＹＫ１１５＋２０４Ⅳ２．１～３．１碎石状、块状结构０．５　３０ＣＹＫ１１５＋２０４～ＣＹＫ１１５＋４９７Ⅳ４．２～４．４碎块状结构０．４　７５ＣＹＫ１１５＋４９７～ＣＹＫ１１５＋５８９Ⅴ２．５～２．７碎块状结构０．２　７０

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２０１３年第１期 西部探矿工程