淺談隧道工程地質勘察與評價

貝史成

（重慶市地質礦產勘查開發局川東南地質大隊 重慶 404100）

修建山嶺區公路隧道可縮短行車里程，提高公路通行效率，不僅節約了寶貴的土地資源，保護環境，并且從根本上免除了公路路線常見的地質災害，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，其建設地質環境條件難以完全查明，其穩定性很難作出定量評價，施工中經常會遇到塌陷、突泥、涌水、巖爆、有害氣體等不良地質問題，對隧道工程地質勘察質量的要求很高。結合某高速公路巖質隧道工程實踐，應分階段勘察，初勘階段重點要查明對隧道有控制性的地質問題(地層巖性、地質構造、地下水、不良地質及特殊地質問題)，而工程地質調繪結合勘探測試，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調繪，再進行工程物探，根據調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 區域自然地理特征

1.1 地形地貌

隧道通過區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

隧道區屬亞熱帶濕潤季風氣候區，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。據氣象局1955年～2008年觀測資料統計，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，多年平均蒸發量為1094.1mm；多年平均風速2.9m/s，多年平均最大風速18m/s。

2 勘察技術要求

采取綜合勘察手段，查明隧道通過區的巖層層理、片理、節理、軟弱結構面的產狀及組合形式，斷層、褶皺的性質、產狀、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、有害氣體及富集放射性物質的地層等，并進行工程地質條件評價。查明不良地質、特殊巖土對隧道的影響，評價隧道可能發生的地質災害，特別是對洞口及邊仰坡的影響，提出工程措施意見；查明深埋及構造應力集中地段，對堅硬、致密、脆性巖層應預測巖爆的可能性，對軟質巖層應預測圍巖大變形的可能性；查明隧道通過地段的井、泉的情況，分析水文地質條件，判明地下水的類型、水質、侵蝕性、補給來源等，預測洞身最大及正常分段涌水量，并取樣作水質分析。

3 區域地質特征

3.1 地層巖性

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

4 區域水文地質特征

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

5 工程地質條件分析及評價

根據圍巖土體狀態或巖石的堅硬程度和完整程度、圍巖受地質構造影響程度、隧道埋深、巖體彈性波速及巖體完整性系數等，結合隧道工程的特點，充分考慮地下水狀態和初始地應力狀態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合的方法綜合評判圍巖級別。按照上述圍巖級別劃分依據，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，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黏土和卵石中，結構松散，易出現大規模塌方和涌水；隧道洞身圍巖產狀較平緩，其中主要發育3組陡傾的節理、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、快速風化、泥化及溶蝕，容易造成硐室發生塑性變形，硐室頂部剝落、脫層、塌方。綜合分析，隧道工程地質條件較為復雜。

[1]鐵道第一勘察設計院.鐵路工程地質手冊[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勘察中的應用[J].鐵道勘察,2007(3).

[3]GB50218-94,工程巖體分級標準[S].

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