地貌學(xué)及地植物學(xué)在隧道地質(zhì)調(diào)繪中的應(yīng)用

嵇其偉 羅瑩路

1 概述

隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，交通運輸業(yè)迎來了大發(fā)展機會，山區(qū)公路建設(shè)越來越多，相應(yīng)隧道工程建設(shè)也越來越多。隧道建設(shè)離不開隧道勘察設(shè)計。從當(dāng)前隧道工程設(shè)計現(xiàn)狀來看，多數(shù)情況是依靠類比設(shè)計的，甚至有的學(xué)者提出“在隧道力學(xué)中不可能進(jìn)行計算，只能給以必要的假設(shè)”(Lombardi 1969年)，并指出“首先是提出一個大致簡化的力學(xué)模型，然后根據(jù)某些經(jīng)驗和工程師的直觀來判斷”。米勒更絕對地指出“通過大量的虛擬計算，說明我們的無知，這些雖然能夠使發(fā)包者得到安慰，也只是自欺欺人”。這些說法雖然有些絕對，但也說明計算的局限性。此外，地下工程本身是一個比較復(fù)雜的課題，長期以來多是依靠“經(jīng)驗”來解決的。“經(jīng)驗”是客觀的，也是主觀的，如果使客觀和主觀很好的結(jié)合在一起，“經(jīng)驗勘察設(shè)計”常常是極好的勘察設(shè)計。大量的實踐證實，這種“經(jīng)驗勘察設(shè)計”的方法是極有價值的。隧道圍巖判定在整個隧道設(shè)計中有著重要的作用，可以說沒有準(zhǔn)確的隧道圍巖的劃分就不存在隧道的精細(xì)設(shè)計，因此，隧道圍巖的準(zhǔn)確劃分是離不開運用了正確方法的工程地質(zhì)調(diào)繪，地貌學(xué)及地植物學(xué)觀測在隧道的工程地質(zhì)調(diào)繪中是一種最直觀的觀測方法，具有重要的作用。

2 工程實例

2.1 工程實例1

漢仙巖隧道為一單拱隧道，工程地質(zhì)條件為:隧道區(qū)位于丹霞地貌區(qū)，山體連綿起伏，山體植被較發(fā)育，山勢較陡峻，地下水貧乏，巖性單一，工程地質(zhì)條件簡單。在K1519+530～K1519+617處為白堊系上統(tǒng)贛州組(K2g)中風(fēng)化礫巖出露，ZK2號孔及CZK3鉆孔洞身附近巖芯較好，淺層地震在該位置處未發(fā)現(xiàn)異常(見圖1)。因此，在勘察設(shè)計時定義該段的圍巖分級與附近圍巖一致。但是，在這個位置附近的隧道開挖過程中，發(fā)現(xiàn)隧道左側(cè)為中風(fēng)化礫巖，右側(cè)為強風(fēng)化礫巖，實際等級比勘察設(shè)計時的圍巖等級低一級。在該段圍巖附近地形地貌為隧道右側(cè)處于一凹谷，且地形較陡峻，隧道右幅最邊緣處跟隧道中軸線附近的地形高差近16 m，且隧道軸線平行于地形等高線，地表杉木發(fā)育，其他位置是雜草較發(fā)育，紅砂巖地區(qū)地下水貧乏主要為基巖裂隙水。K1519+530～K1519+617段的溝谷地，杉木長勢良好且密集(見圖2)，說明該處地下水豐富，即巖體破碎，裂隙發(fā)育。

2.2 工程實例2

盤古隘隧道為連拱隧道，工程地質(zhì)條件為:隧道區(qū)位于一構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，山體連綿起伏，山體植被發(fā)育，地形起伏大，山勢較陡峻，巖體差異性風(fēng)化強(見圖3)。

隧道區(qū)內(nèi)地下水水量豐富，區(qū)內(nèi)微地貌發(fā)育，主要有山間沖洪積洼地及山間沖溝，主要為山間洪水及地下水的排泄通道。K1527+845～K1527+900段為前震旦系尋烏組(Pt2－3x)中風(fēng)化混合巖出露，ZK4號孔及ZK5鉆孔洞身附近巖芯較好，淺層地震在該位置處也未發(fā)現(xiàn)異常。K1527+730附近在實際開挖中發(fā)現(xiàn)巖體裂隙發(fā)育，部分掌子面坍塌(見圖4)。在該段變更處，隧道左側(cè)有一溝谷地，地表有軟土，常年流水。隧道右側(cè)溝谷地也有地下水出露，可知在地下水出露附近的巖體裂隙較為發(fā)育，且相互貫通，巖體較為破碎。

圖1 漢仙巖隧道工程地質(zhì)平面圖

圖2 漢仙巖隧道K1519+655附近杉木長勢良好

圖3 盤古隘隧道工程地質(zhì)平面圖

3 結(jié)語

從工程實例1可知在隧道工程地質(zhì)調(diào)查中，可采用地貌學(xué)和地植物學(xué)的方法觀察分析，在K1519+655附近丹霞地貌的溝谷地中生長有杉樹，比周圍植被長勢要好。一般在丹霞地貌區(qū)地下水是較為貧乏的，而杉樹是一種喜溫喜濕，怕風(fēng)怕旱的樹種，由此可知K1519+655附近右側(cè)溝谷地的巖體具有杉樹可良好生長的環(huán)境，即該處溝谷地地下水較為豐富，同時此處地下水主要為基巖裂隙水，因此該處溝谷地巖體破碎，裂隙發(fā)育，且已貫通，形成了一個地下水滲流通道，該段巖體應(yīng)比周圍巖體差，故該段的圍巖級別可在附近巖體圍巖級別的基礎(chǔ)上降一級處理，這樣與實際情況相吻合。

從工程實例2可知在隧道工程地質(zhì)調(diào)查中，可采用地貌學(xué)的方法來觀察K1527+700附近位于山的鞍部，該段右側(cè)有一溝谷地，地表有軟土，地下水呈面狀出露，常年流水;該段左側(cè)溝谷地地下水呈點狀出露，由于勘察期在3月份，且上覆第四系主要為含碎石黏土，為隔水層，富水貧乏，故地下水主要為基巖裂隙水，說明地下水出露附近的巖體裂隙較為發(fā)育，相互貫通，形成了地下水滲流通道。由此可知，K1527+730附近巖體的圍巖級別可在該處巖體圍巖級別的基礎(chǔ)上降一級處理，這樣與實際情況相吻合。

綜上所述，地貌學(xué)和地植物的方法觀察分析有關(guān)自然現(xiàn)象是隧道工程地質(zhì)勘察中的一種最直觀及有效的調(diào)繪方法，也是隧道勘察工作的必要手段及補充，前者根據(jù)地貌的形態(tài)特征，推斷其形成原因及條件，并評價其工程地質(zhì)條件;后者根據(jù)植物群落的種屬、分布及其形態(tài)特征，推斷當(dāng)?shù)氐臍夂颍临|(zhì)及水文地質(zhì)條件等。特別是隧道區(qū)山體的鞍部及溝谷地等容易產(chǎn)生隧道圍巖變化的地段，結(jié)合地貌學(xué)及地植物學(xué)進(jìn)行觀測并結(jié)合一定的勘察工作量如布置鉆孔或者物探等手段來進(jìn)行驗證，如果沒有布置勘探工作量應(yīng)結(jié)合附近的植被及地貌來進(jìn)行判定，如山體的鞍部或者溝谷地附近有地下水出露或者植被較其他地方好，且是喜濕的物種，那么說明該段圍巖較其他地段裂隙更發(fā)育，巖體更破碎，因此，該段圍巖應(yīng)在附近圍巖的基礎(chǔ)上降一級處理。

圖4 盤古隘隧道K1527+730附近開挖斷面處裂隙發(fā)育

隧道工程地質(zhì)勘測是一項科學(xué)性很強的工作，它集多學(xué)科知識于一體，需要博采眾長，在工程實踐中不斷提高、不斷完善。地貌學(xué)及地植物學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科，作為隧道巖土工程勘測的補充手段，將在隧道巖土工程勘測工作中發(fā)揮重要作用。

[1]《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]北京大學(xué).地貌學(xué)[M].北京:人民教育出版社，2006.

[3]陳洪凱.三峽庫區(qū)危巖鏈?zhǔn)揭?guī)律的地貌學(xué)解譯[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報，2007(27):91-95.