淺談隧道工程地質(zhì)勘察與評價

貝史成

（重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局川東南地質(zhì)大隊 重慶 404100）

修建山嶺區(qū)公路隧道可縮短行車里程，提高公路通行效率，不僅節(jié)約了寶貴的土地資源，保護環(huán)境，并且從根本上免除了公路路線常見的地質(zhì)災(zāi)害，諸如滑坡、崩塌、泥石流、雪崩等道路病害。但是，隧道是地下隱蔽工程，其建設(shè)地質(zhì)環(huán)境條件難以完全查明，其穩(wěn)定性很難作出定量評價，施工中經(jīng)常會遇到塌陷、突泥、涌水、巖爆、有害氣體等不良地質(zhì)問題，對隧道工程地質(zhì)勘察質(zhì)量的要求很高。結(jié)合某高速公路巖質(zhì)隧道工程實踐，應(yīng)分階段勘察，初勘階段重點要查明對隧道有控制性的地質(zhì)問題(地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水、不良地質(zhì)及特殊地質(zhì)問題)，而工程地質(zhì)調(diào)繪結(jié)合勘探測試，是山嶺隧道勘探有效可行的方法。一般來說，初勘工作順序是先進行地質(zhì)調(diào)繪，再進行工程物探，根據(jù)調(diào)繪物探成果資料分析，針對性布置鉆探與測試工作，最后綜合分析評價。

1 區(qū)域自然地理特征

1.1 地形地貌

隧道通過區(qū)域主要為丘陵地貌及河流堆積地貌，最高海拔為398.3m，位于長江西北岸東側(cè)丘頂處，最低(長江河谷)為 164.8m，相對高差約為233.5m，隧道穿越地貌單元主要為：長江河谷漫灘、Ⅱ、Ⅲ級階地及丘坡 4個地貌單元。進口端(左岸洞口)位于丘包近低洼處的斜坡地帶，洞口高程為 337.44m，地形坡度約 15o-25o，洞口西北側(cè)為北東向展布的凹槽，寬約 60～80m，均為水田。出口端(右岸洞口)位于長江Ⅲ級階地較平緩頂部，洞口高程為230.13m。

1.2 氣象特征

隧道區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，具有冬暖、春旱、夏熱、濕度大、云霧多、日照少、無霜期長、秋多綿雨、冬短夏長、盛夏連晴、高溫、多伏旱等氣候特點。據(jù)氣象局1955年～2008年觀測資料統(tǒng)計，多年平均氣溫為18.3℃，極端最高氣溫41.3℃，最低為2.3℃。多年平均降水量為1013.4mm，多年平均蒸發(fā)量為1094.1mm；多年平均風(fēng)速2.9m/s，多年平均最大風(fēng)速18m/s。

2 勘察技術(shù)要求

采取綜合勘察手段，查明隧道通過區(qū)的巖層層理、片理、節(jié)理、軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀及組合形式，斷層、褶皺的性質(zhì)、產(chǎn)狀、寬度及破碎程度；查明洞身是否通過煤層、氣田、膨脹性地層、采空區(qū)、有害氣體及富集放射性物質(zhì)的地層等，并進行工程地質(zhì)條件評價。查明不良地質(zhì)、特殊巖土對隧道的影響，評價隧道可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，特別是對洞口及邊仰坡的影響，提出工程措施意見；查明深埋及構(gòu)造應(yīng)力集中地段，對堅硬、致密、脆性巖層應(yīng)預(yù)測巖爆的可能性，對軟質(zhì)巖層應(yīng)預(yù)測圍巖大變形的可能性；查明隧道通過地段的井、泉的情況，分析水文地質(zhì)條件，判明地下水的類型、水質(zhì)、侵蝕性、補給來源等，預(yù)測洞身最大及正常分段涌水量，并取樣作水質(zhì)分析。

3 區(qū)域地質(zhì)特征

3.1 地層巖性

本段地層地表為第四系全新統(tǒng)坡積碎石土，下伏基巖為石炭系灰?guī)r、砂巖、頁巖，泥盆系砂巖。

4 區(qū)域水文地質(zhì)特征

隧道區(qū)地下水的形成受地形地貌、巖性、構(gòu)造、植被、降水量等多種因素控制和影響，特別是在構(gòu)造作用下，斷層破碎帶、節(jié)理密集帶、巖性接觸帶，為地下水的貯存運移創(chuàng)造了良好的條件。地下水賦存類型主要為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水，與隧道關(guān)系較密切的為基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。本次主要采用地下徑流模數(shù)法進行計算，預(yù)測隧道正常涌水量3748m3/d，可能出現(xiàn)的最大涌水量32875m3/d。

5 工程地質(zhì)條件分析及評價

根據(jù)圍巖土體狀態(tài)或巖石的堅硬程度和完整程度、圍巖受地質(zhì)構(gòu)造影響程度、隧道埋深、巖體彈性波速及巖體完整性系數(shù)等，結(jié)合隧道工程的特點，充分考慮地下水狀態(tài)和初始地應(yīng)力狀態(tài)等必要因素對圍巖基本分級進行修正，采用定性劃分和定量評判相結(jié)合的方法綜合評判圍巖級別。按照上述圍巖級別劃分依據(jù)，隧道圍巖級別劃分為Ⅳ～Ⅵ級。隧道長度2032.17m，其中Ⅳ級圍巖長度1421.83m，占總長度的70.0%；V級圍巖長度583.19m，占總長度的28.7%；Ⅵ級圍巖長度27.15m，占總長度的1.3%隧道圍巖分級見表1。

表1 隧道圍巖分級

隧道處于丘陵地區(qū)，主要穿梭在泥巖及粉砂巖中，進口和出口淺埋段位于殘坡積層的粉質(zhì)黏土和卵石中，結(jié)構(gòu)松散，易出現(xiàn)大規(guī)模塌方和涌水；隧道洞身圍巖產(chǎn)狀較平緩，其中主要發(fā)育3組陡傾的節(jié)理、裂隙。陡傾裂隙易與巖層間的層間裂隙連接形成貫通性裂隙，造成硐室大規(guī)模涌水；同時，由于隧道是穿梭在泥巖及粉砂巖中，由于泥巖的易軟化、快速風(fēng)化、泥化及溶蝕，容易造成硐室發(fā)生塑性變形，硐室頂部剝落、脫層、塌方。綜合分析，隧道工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜。

[1]鐵道第一勘察設(shè)計院.鐵路工程地質(zhì)手冊[M].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]趙新文.綜合勘探在隧道工程地質(zhì)勘察中的應(yīng)用[J].鐵道勘察,2007(3).

[3]GB50218-94,工程巖體分級標準[S].

[4]常士驃.工程地質(zhì)手冊(第4版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.