齊云山隧道工程地質條件的調查與評價

胡為然

1 概述

齊云山位于安徽省休寧縣城西15 km處，群山俊秀，奇峰挺拔，因其“一石插，直入云端與碧云齊”而得名。景區面積110 km2，分為月華街、樓上樓、云巖湖、橫江四大游覽區，是一處集丹霞地貌、道教文化、摩崖石刻，融山光水色于一體的國家重點風景名勝區。

由于旅游建設的需要，勘察設計周期較緊張，為了盡快完成設計任務，盡量保護生態環境，本次勘察工作收集了很多相關基礎資料，針對隧址區地質條件，地形地貌特征，采取以工程地質調繪為主，結合少量探坑、取樣測試及水質分析對隧道區進行綜合工程地質勘察。

2 隧址區域地質背景

2.1 地形地貌

齊云山位于風景秀麗的黃山市境內，東西長16 km，南北寬6.9 km，面積110 km2。以典型丹霞地貌為特色，其丹霞地貌類型齊全，屬峰叢式丹霞地貌，集奇、險、秀、美于一身，區內奇峰崢嶸、怪石嶙峋、丹崖赤壁危立、重巒疊嶂、千姿百態。總體來說丹霞地貌有三大特點:1)頂平:與水平巖層有關，露出的都是巖層面。2)身陡:陡崖較多，與垂直節理裂隙發育有關。3)麓緩:巖石崩塌，在山麓形成坡積裙，風化形成泥土，植物生長茂盛。

齊云山丹霞地貌是在漫長的地質歷史時期產生、演化而成。在距今9000萬年～6500萬年間的晚白堊世沉積了紫紅色礫巖、砂巖互層的淺湖相—山麓河流相沉積，構成了齊云山丹霞地貌的物質基礎，在新構造運動中，該區經歷了隆升過程，巨厚的白堊系沉積物變成了海拔500 m～600 m的山體。抬升過程中形成的斷裂、節理，形成了齊云山丹霞地貌的展布格局;近水平的地層產狀和巖性的差異，為平臺、崖洞等丹霞地貌景觀的形成提供了條件。地殼抬升、流水和重力作用是齊云山丹霞地貌景觀形成的直接因素。

2.2 地層

根據野外調查和勘探資料，隧址區地層主要有:

①全新統殘破積層(Qel+dl4):灰黃色，潮濕，稍密，為砂巖及礫巖風化殘積土夾碎石，主要分布于山麓，厚度2 m左右。

②白堊紀晚世齊云山組鈣質、泥質砂巖、礫巖交互層(K2q):紫紅色、磚紅色，碎屑結構，薄～厚層塊狀構造，巖層產狀近水平，鈣質膠結為主、泥質膠結為輔，全、強風化層薄，總體為中～微風化狀態，巖體較完整堅硬。

巖層中的碎屑物質有的大，有的小，而且交錯出現。地質學上將這種現象叫做“韻律層”。不同巖層中的碎屑物質有的大有的小，則稱做大型韻律層。如果在同一個巖層中，顆粒物質也出現顆粒大小的成層分布，則稱小型韻律層。

在沉積過程中地勢的影響是齊云山白堊系紅層出現大型韻律層的根本原因;沉積過程中洪水期和平水期交替出現是白堊系紅層小型韻律層產生的原因。這種長年累月的粗細交錯沉積，就是今日齊云山砂巖和礫巖互層出現的原因。

2.3 地質構造

隧址區位于揚子陸塊東南部，自中元古代以來，經歷了多期次的構造活動，主控構造為齊云山向斜、東閣向斜及鄭家塢斷層，走向東西。構造變形以脆性變形或斷裂為主，褶皺及疊加褶皺相對簡單，基本保持水平層理，垂直節理、裂隙發育。

地質調繪查明節理裂隙發育～不發育，均為張性節理。總體來看，巖體較完整。各主要觀測點節理統計見表1。

表1 隧址區各觀測點節理統計表

2.4 水文地質

1)地表水。隧址區地表水系屬長江水系，主要河流為新安江兩大支流——率水、橫江，從齊云山南北兩側流過，流向由西至東。區內河流為典型的山區河流，流域面積小，河谷狹窄，河流下切強烈;河床基巖裸露或覆蓋薄層的礫卵石、漂石;河谷縱坡比大，河流水流湍急。這些山區河流，暴雨和山洪同時發生。暴雨季節洪峰流量、水位猛漲陡落，在降雨發生后1 d～2 d或幾小時內，便可使河流徑流量猛增，出現很大的洪峰;隨著降雨中止，流量迅速下降，洪峰隨之消失。河流水位的變化對擬建工程無影響。

2)地下水。隧址區地下水水量較貧乏，屬水量較貧乏的塊狀巖類裂隙含水巖組，含水層巖性為白堊紀晚世齊云山組鈣質、泥質砂巖、礫巖交互層(K2q)，地下水賦存于風化裂隙及構造裂隙中，單井涌水量小于10 m3/d，地下水位埋深為5.0 m～15.0 m，礦化度 0.1 g/L ～0.3 g/L，pH 值 7.3，水質類型為 HCO3—Ca及HCO3—Ca·Na型。地下水的補給方式主要為大氣降水，排泄方式主要為地下泄流和地表蒸發。

3 工程地質條件綜合評價

3.1 圍巖級別確定

根據中華人民共和國行業標準JTG D70-2004公路隧道設計規范及交通部標準JTJ 064-98公路工程地質勘察規范，結合本次調繪、試驗等勘察成果，按圍巖或土體結構構造特征、受構造影響及節理裂隙發育程度等定性特征及圍巖基本質量指標BQ定量特征，綜合確定隧道圍巖級別。以隧道進洞口巖石為例，隧道圍巖物理力學指標見表2。

表2 隧道圍巖物理力學指標

根據上述試驗確定巖體(巖石)物理力學指標，初步確定圍巖級別，計算如下:

BQ=90+3Rc+250Kv=90+3 ×40.57+250 ×0.5=336.71。

為了準確確定圍巖級別，根據隧址區圍巖地質條件對巖體基本質量指標BQ進行修正:

［BQ］=BQ －100(K1+K2+K3)=384.4 －100 ×(0.2+0.2+0)=296.71。

計算結果表明，修正的圍巖基本質量指標［BQ］=296.71＞251，所以該段隧道圍巖級別應確定為Ⅳ級，隧道其他段落圍巖級別參照此計算結果，并結合調繪資料綜合確定，見表3。

表3 隧道圍巖分級一覽表

3.2 穩定性評價

隧道進出口基巖裸露，巖性為砂巖與礫巖互層，中～微風化。砂巖層厚40 cm～80 cm，礫巖層厚10 cm～40 cm，巖性堅硬，錘擊聲脆。節理裂隙發育～不發育，巖體破碎～較完整。自然邊坡基本穩定，建議早進洞，晚出洞，注意保護自然生態，確保仰坡穩定。由于位于低山埡口位置，地表水匯集，進洞口段容易產生沖刷滲漏，在雨季施工或不正確施工可能產生洞頂掉塊、坍塌現象，應加強防護，并采取防水、截流、疏排、堵漏措施。

隧道洞身巖體較完整，中厚層結構。成洞條件較好，利于施工，但由于巖層產狀水平，巖性脆，易產生垂直節理裂隙，開挖時應采用小劑量爆破，并注意支護。地下水水量較貧乏，屬水量較貧乏的塊狀巖類裂隙含水巖組，雨季時可能有點滴狀出水。

3.3 不良工程地質問題

1)坍塌。隧道進、出口段巖性為砂巖與礫巖互層，節理裂隙發育～不發育，巖體較完整，但由于巖層產狀水平，巖性脆，易產生垂直節理裂隙，開挖時應采取合適工藝，防止由于施工不當而造成巖體開裂，產生掉塊、坍塌現象，建議采取有效的工程防護措施。2)淺埋。隧道進、出洞口埋深較淺，且位于低山埡口位置，上部山坳有匯水面積，雨季地表水不及時疏排，容易滲漏滴水，在設計襯砌時，應予以充分考慮，施工時應做好防水、防漏工作。

4 結語

1)隧址區內巖性為白堊紀晚世齊云山組碎屑沉積巖，為典型丹霞地貌巖石，巖性單一，構造以升降運動為主，區域穩定性較好，巖石完整性較好。但由于巖層發育韻律層，所以巖石的強度指標應取砂巖、礫巖的平均值。2)隧址區內不良工程地質現象主要為巖層產狀水平，巖性脆，易產生垂直節理裂隙，隧道進、出口段開挖易掉塊、坍塌，對隧道施工特別在雨季施工影響較大。3)隧址區地下水水量較貧乏，為水量較貧乏的塊狀巖類裂隙水，對施工影響不大。地下水主要為大氣降雨補給，雨季時水量稍大，地下水對混凝土和鋼材無腐蝕性。

［1］JTJ 064-98，公路工程地質勘察規范［S］.

［2］JTG D63-2007，公路橋涵地基與基礎設計規范［S］.

［3］JTG D70-2004，公路隧道設計規范［S］.