隧道地勘中的綜合地質(zhì)勘察方法

汪 輝

(貴州省銅仁公路勘察設(shè)計(jì)院，貴州 銅仁 554300)

隧道地勘中的綜合地質(zhì)勘察方法

汪 輝

(貴州省銅仁公路勘察設(shè)計(jì)院，貴州 銅仁 554300)

在公路隧道地勘中，綜合地質(zhì)勘察方法是最常用也較為有效的一種方法。在對(duì)該方法進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，需要從區(qū)域性地質(zhì)勘察現(xiàn)狀入手，結(jié)合地質(zhì)勘察指標(biāo)和應(yīng)用要求進(jìn)行落實(shí)，提升勘察效果。

公路隧道；地質(zhì)；勘察；方式

1 地質(zhì)概況

以貴州省茅臺(tái)高速公路ZK25+825～K27+905和YK25+185～K27+905段為例，隧道位置為高原區(qū)域，海拔在900 m以上，地表起伏強(qiáng)烈，海拔比較高，山體高大險(xiǎn)峻，溝壑縱橫。考慮到地質(zhì)情況的特殊性，在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中必須引起重視。根據(jù)區(qū)域勘察設(shè)計(jì)要求，山體走向?yàn)楸睎|～南西，坡度在30～40°之間，局部達(dá)到60～70°之間，山體南側(cè)為陡崖、中間為山嶺，根據(jù)山體的走向要求，在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中必須穿過(guò)山體，并綜合考慮各個(gè)方面因素進(jìn)行科學(xué)、合理設(shè)計(jì)。

該區(qū)域巖體比較復(fù)雜，以粘性土為主，包括白石巖、角礫巖、泥巖等，地層和巖性表現(xiàn)復(fù)雜。地質(zhì)構(gòu)造也比較特殊，呈現(xiàn)出變形現(xiàn)象，地層拉折現(xiàn)象明顯，甚至出現(xiàn)斷裂情況。隧道進(jìn)口有斷層通過(guò)，傾向東南，受到區(qū)域構(gòu)造以及巖石發(fā)育形式的具體影響，巖體完整性比較差，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。

水文地質(zhì)對(duì)地質(zhì)勘察也有重要影響，隧道區(qū)域靠近黔北高原烏江與赤水河分水嶺地區(qū)區(qū)域，地下水類型為碳酸鹽溶水，巖層裂隙水和第四系松散層，比較特殊，沿著走向分為不同的層面，呈現(xiàn)出帶狀高位產(chǎn)出。巖溶水以管道水為主，層間巖石以網(wǎng)狀格局的形式出現(xiàn)，補(bǔ)給范圍比較廣。基層巖石和第四系松散層以部分的形式存在，包括孔隙、延伸和補(bǔ)給等。隧道區(qū)域地下水位于山嶺兩側(cè)。

2 公路隧道地勘的綜合地質(zhì)勘察方式

2.1 前期準(zhǔn)備

為了了解隧道區(qū)域工程具體情況，包括水文地質(zhì)和不良地質(zhì)等，在后續(xù)應(yīng)用階段為設(shè)計(jì)和施工提供詳細(xì)的工程地質(zhì)資料，使其能夠結(jié)合要求確定方案。在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中，以遙感判定為基礎(chǔ)，采用工程地質(zhì)測(cè)繪、地質(zhì)鉆探以及高密度電法進(jìn)行勘察，整體應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，能夠滿足隧道施工的具體設(shè)計(jì)要求。

2.2 工程地質(zhì)測(cè)繪

本次研究中以貴州省地質(zhì)勘察為基礎(chǔ)，該區(qū)域?yàn)楦咴瓍^(qū)域，溝壑縱橫，地層變化多樣，巖性多變，呈現(xiàn)出斷裂發(fā)育，不良地質(zhì)影響比較大。因此在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中需要應(yīng)用路線穿越法和追索法，按照比例要求進(jìn)行控制。和原有單一方式相比，該地質(zhì)測(cè)繪模式應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，從整個(gè)地質(zhì)單元可知，能突破原有測(cè)繪模式的限制，保證測(cè)繪內(nèi)容更加完善和全面。通過(guò)有效的測(cè)繪可知，隧道區(qū)域地層從原有二層系上統(tǒng)龍?zhí)督M-武系中上統(tǒng)婁山關(guān)群都有出露，斷裂于隧道進(jìn)口段，不良地質(zhì)巖堆、軟土、危巖、地下水和瓦斯等均有分布。以大范圍測(cè)繪為例，如果沿著地層走向進(jìn)行，則在3.5km的桑樹(shù)灣處被另外一條斷層阻斷，形成巖溶區(qū)域。管道對(duì)隧道的影響比較大，一方面能使隧道施工產(chǎn)生突水，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同程度斷流的現(xiàn)象，影響周圍居民的日常用水。

2.3 地質(zhì)鉆探

隧道區(qū)域地層比較多，巖石比較特殊，在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中需要統(tǒng)一進(jìn)行布置，按照鉆探體系要求，平均每250 m有一個(gè)鉆孔，基本上每個(gè)地層都有1～2個(gè)鉆孔控制，根據(jù)現(xiàn)有鉆探機(jī)制以及應(yīng)用要求，需要做好鉆進(jìn)工作，避免出現(xiàn)反復(fù)循環(huán)鉆進(jìn)，增加鉆進(jìn)難度。鉆孔深度除了個(gè)別要求外，需要深入隧道進(jìn)行高度設(shè)計(jì)和優(yōu)化，以2～3 m適宜。鉆進(jìn)階段對(duì)速率有嚴(yán)格的要求，需要強(qiáng)風(fēng)化層、對(duì)破碎巖層進(jìn)行有效應(yīng)用，覆蓋層不能小于50%，完整巖石鉆進(jìn)不能小于80%，針對(duì)覆蓋層間控制要求，鉆進(jìn)階段要詳細(xì)測(cè)定地下水位，做好記錄工作，掌握巖層分布、鉆進(jìn)速度、地下水位等。

2.4 高密度電法物探

以隧道區(qū)域工程地質(zhì)測(cè)繪形式要求，在管道通過(guò)以及設(shè)定過(guò)程中，如果受到不良因素的影響，則可能對(duì)隧道產(chǎn)生不利影響。巖溶區(qū)域管道深度比較大，鉆探難度大。為了了解管道的位置，可以應(yīng)用物探新技術(shù)，根據(jù)施工要求進(jìn)行落實(shí)和應(yīng)用。本次研究中選擇先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，儀器為具有中國(guó)先進(jìn)水平的重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的WGMD-1型高密度測(cè)量系統(tǒng)，α排列方式進(jìn)行高密度數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理以國(guó)際先進(jìn)水平的surfer軟件和RES2DINV軟件為例，能對(duì)圖像進(jìn)行判斷，此外結(jié)合高密度電法成果，可以準(zhǔn)確的對(duì)區(qū)域概況進(jìn)行了解。

2.5 進(jìn)行巖石勘探

隧道區(qū)域巖層比較復(fù)雜，發(fā)育比較特殊，地表風(fēng)化現(xiàn)象比較強(qiáng)烈，鉆探過(guò)程中對(duì)巖石本身能產(chǎn)生影響，巖芯為砂狀或者碎狀，地質(zhì)人員要根據(jù)風(fēng)化程度對(duì)因素進(jìn)行對(duì)比，以人為因素為主，需要客觀的評(píng)價(jià)巖體的基本質(zhì)量，對(duì)隧道圍巖類型進(jìn)行判斷。此外在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用地震勘察設(shè)計(jì)形式，對(duì)巖體基本質(zhì)量進(jìn)行判斷，劃分隧道巖石的類別，在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中合理應(yīng)用地質(zhì)勘察技術(shù)、鉆孔技術(shù)和測(cè)試技術(shù)等。

2.6 水壓試驗(yàn)

隧道區(qū)域存在不同類型的山嶺，水文地質(zhì)單元比較復(fù)雜，存在多個(gè)隔水層，考慮到含水單元以及透水性差異要求，必須在第一時(shí)間對(duì)巖石透水性和裂隙性進(jìn)行評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)隧道的涌水量，鉆孔結(jié)束后進(jìn)行水壓試驗(yàn)。抽水和壓水試驗(yàn)應(yīng)用自制的高揚(yáng)程空氣壓縮機(jī)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定要求對(duì)不同水位進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢查。空氣壓縮實(shí)驗(yàn)檢測(cè)對(duì)巖層沒(méi)有嚴(yán)格的要求，通常是用在地下水位較深或暫時(shí)無(wú)地下水的巖層中，同時(shí)部分鉆孔還進(jìn)行了抽、壓水結(jié)合試驗(yàn)，可以將兩種方法對(duì)比分析。

2.7 瓦斯實(shí)驗(yàn)

在測(cè)控階段采用的是專門ZK11孔，儀器以采煤管為主，便攜式瓦斯應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。在后續(xù)實(shí)踐階段需要提前對(duì)鉆孔模式進(jìn)行分析，下煤管及時(shí)進(jìn)行灌注，在5 min內(nèi)開(kāi)始解吸，得出現(xiàn)場(chǎng)瓦斯解吸量，利用圖解法對(duì)瓦斯損失量進(jìn)行測(cè)定。此外根據(jù)隧道圍巖組件設(shè)定要求，對(duì)物理學(xué)指標(biāo)、勘察密度等進(jìn)行測(cè)定，掌握彈性模量、泊松比、縱坡波速，進(jìn)而提高勘察結(jié)果的精確性。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)公路地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)的具體要求，在后續(xù)應(yīng)用過(guò)程中必須進(jìn)行科學(xué)合理的安排和設(shè)計(jì)，并以區(qū)域性地質(zhì)測(cè)定形式為基礎(chǔ)，按照應(yīng)用要求進(jìn)行勘察和設(shè)計(jì)

[1] 張瑩,崔建宏,陳兵,張明紅.綜合地質(zhì)勘察方法在公路隧道地勘中的應(yīng)用[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2015,2(12):90-94.

[2] 楊勇.綜合物探方法在福建高速公路隧道勘察中的應(yīng)用[J].福建地質(zhì),2010,2(13):128-134.

[3] 郭小紅.公路水下隧道地質(zhì)勘察技術(shù)分析[J].隧道建設(shè),2016,10(3):1190-1195.

U456

C

1008-3383(2017)11-0140-02

2017-03-14

汪輝(1990-)，男，初級(jí)，研究方向：地質(zhì)工程。