地質災害調查評價項目中主要工程地質問題研究

陸 虎

（中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000）

作為擁有豐富地形地貌的國家，地質災害一直是影響國民經濟建設的重要因素。隨著現代地質勘察技術的快速發展，地質災害調查已經成為防治地質災害的重要舉措[1]。近年來，在新一輪的國土資源調查工作中，國家有關部門出資大力支持地質災害調查評價項目工程的開展。地質災害調查評價項目對于我國的國家可持續發展具有重要戰略意義，通過地質災害調查評價項目能夠對我國主要經濟區和大江大河等地質災害易發地區的地質災害類型分布進行基礎性的調查，通過基本查明地區的地質災害數據，為國家以及地區主管部門履行地區地質災害防治管理職能提供詳細數據資料，為公眾提供可公開查詢的地質災害信息，輔助地質生態環境保護工作，減少地質災害對生活秩序、社會發展的影響[2]。

在地質災害調查評價項目進行過程中，需要考慮多方面因素，其中工程地質問題是地質災害調查評價項目主要關注的問題點之一。工程建造是經濟發展的重要組成部分，工程施工作業過程中無法避免會人為對地區的 地質情況進行改造。由工程施工作業間接或直接而引發的地質災害是政府災害防治工作的重點，分析工程中的主要問題能夠指明災害防治工作的重點，提升地質災害調查評價完成質量[3]。因此，基于以上分析背景，本文將以某地區為研究對象，對地質災害調查評價項目中出現的主要工程地質問題進行研究，以期為后續的地質災害調查工作提供參考。

1 工程項目簡介

本次研究選擇的工程項目為某地區高速公路施工項目，選取該公路的山嶺隧道區段作為工程地質研究對象。高速公路全長1760公里，選取的隧道總長度為3084m。隧道施工選址區域屬于構造侵蝕-中山丘陵地貌，隧道設計施工走向復雜，走向隨山體坡度變化較大。隧道內線位相對高度差為853m，隧道所處山區植被發育情況良好，以灌木為主，局部存在少量喬木。

根據工程施工前的地質鉆探、物探結果，工程施工區域以黏土、砂石、粉砂為主要覆蓋層，山體基巖主要由大理巖、白云巖、安山巖、片巖以及花崗巖構成。隧道選址區域內露地層較多，地區地質構造比較復雜。山體形成過程中，受到地層的構造作用，存在24°～200°不同角度產狀的節理裂隙線，裂隙延伸長度不同，裂隙中混有泥質。

隧道選址區內水文地質條件較為復雜，地表水系發育情況較差，暴雨時短時匯聚產生的洪流對隧道使用無影響。隧道施工時，底層地下水以淋雨狀或涌流狀出水，影響施工。山體基巖構造間的裂隙以點滴狀出水，出水量較少。

以該隧道施工工程為研究對象，根據地質災害調查評價項目的具體要求，對施工過程中產生的主要地質問題進行分析研究。

2 地質災害調查評價項目中主要工程地質問題研究

根據地質災害調查評價項目的評價內容，該項工程施工中存在的主要地質問題分別為圍巖變形、突涌水、巖爆以及地基承載等問題。

2.1 圍巖變形

實際的隧道施工過程中，圍繞隧道結構的區域是圍巖應力變化的主要集中區域，即隧道的拱頂、仰拱、拱腳以及掌子面等區域的圍巖變形，都會導致出現地質災害。下圖為隧道圍巖的主應力分布云圖。

圖1 隧道圍巖的主應力分布云圖

在該項隧道施工工程中，樁號K90～K167長度約為156m的區段，為隧道的進口段。該段圍巖以粉質粘土為主，粉質粘土結構松散、潮濕，進口段坡度約為18°～26°。該區段圍巖受自重作用，出現大面積掉落現象。隧道內部地表多為灰巖、砂石等、局部出現少量的粉質粘土，施工作業面出現一定量的碎裂圍巖。

隧道中段作業面圍巖出現以大理巖、白云巖、安山巖、片巖為主的巖體，砂石成層性不明顯，卵石土以間斷性出露為主要特征。該段圍巖出現了一部分的巖體巖溶化破碎現象，散射狀的巖體碎屑在施工爆破作用下，出現大量掉落，從而形成大小形狀不同的巖腔。經過HSP聲波反射探測儀的探測，隧道中段圍巖裂隙發育，整體呈碎裂-散體狀，容易出現坍塌事故，需要及時使用管棚支護[4]。

隧道出口段地形坡度約為12°～34°，地表植被發育情況良好，表層沙土覆蓋層平均厚度為5m～8.6m。施工作業區域圍巖主要組成為片巖、安山巖以及花崗巖，挖掘時受到圍巖破碎影響，會出現滑坡災害。

隧道挖掘過程中，挖掘設備穿過山體的斷層破碎帶時，隧道圍巖的構造裂隙、圍巖結構的變化等，會導致圍巖松動、施工隧道坍塌等災害；設備通過節理密集帶時，設備作業時的抖動改變了圍巖的受力情況，引發圍巖剝落災害，繼而可能會產生大面積的塌方事故。此外，圍巖自穩能力也會導致圍巖變形，進而引發山體地質災害。因此，在施工前為圍巖變形留出足夠的空間，并做好相應的支撐防護準備。

2.2 突涌水

隧道施工作業過程中，會對含水圍巖造成破壞，導致出現新的導水通道。地下水通過新的導水通道涌入作業環境中，會產生突涌水災害。突涌水災害具有水壓大、突發性強等特點，對隧道的施工安全危害極大，同時還會影響工程施工進度[5]。

本工程施工作業過程中，隧道選址區域地下水文情況復雜，雖然地表水系較少，但是由于作業區域存在大量的裂隙以及部分區段圍巖結構的松散性，會導致施工作業時，產生突涌水通道。而在水壓的沖擊下，施工作業面會出現坍塌事故；同時，大量的地下水涌入施工環境中，對人員以及設備都會產生影響；此外，在水流的沖擊以及水流攜帶的砂石作業下，會進一步擴大導水通道，導致隧道洞壁坍塌，發生事故。

2.3 巖爆

巖爆是一種在強大應力作用下突然爆發的一種災害，巖爆主要發生在結構完整或較完整的花崗巖、片巖、砂巖、石灰巖等硬脆性圍巖中。在本工程施工過程中，由于隧道圍巖存在斷裂構造，施工作業時施加的外力，導致圍巖出現脆性斷裂，從而產生巖爆危害[6]。

突發的巖爆會使碎石飛出，對人員和設備安全造成危害；巖爆發生后的作業面結構發生變化，對后續的施工設備造成損傷；巖爆程度較大的災害發生時，會導致圍巖巖體出現大面積坍塌，拖緩工期。因此，在施工時，要充分利用巖爆預測技術，最大程度上降低巖爆對施工作業造成的危害。

2.4 地基承載

由于本工程施工區域存在大量的砂土覆蓋，砂土層區段的地基承載情況也會導致工程施工地質問題。砂土的承載能力有限，而砂土層下的安山巖、片巖構造裂隙較多，會導致隧道地基應力出現分散。下圖為地基達到臨界載荷時，對應的地基狀態。

圖2 臨界載荷時對應的地基狀態

當地基受力超出臨界載荷時，會導致底層結構出現變化，底層之間作用力增加，產生地基破裂或者對相鄰隧道施工區段的受力造成影響，進而出現連鎖反應，影響隧道地基的穩定性。因此，在施工時需要通過一定的技術手段對承載能力較差的區段進行改造，以提升區段的地基承載力。

至此，通過以上分析內容，完成了對地質災害調查評價項目中主要工程地質問題的研究。

3 結語

地質災害調查項目是以搜集災害防治基礎數據為目的的國家基礎性、公益性任務，對于降低地質災害損失，提升地區生產生活經營安全度、維護生態環境健康有重要意義。本文從歷史調查資料出發，對地質災害調查評價項目中存在的主要工程地質問題進行了分析研究，為接下來的地質災害調查評價任務提供了總結歸納資料。本次研究過程中，由于分析資料覆蓋面的限制，導致對部分工程地質問題分析相對較少，在今后的研究中將繼續搜集相關資料，豐富研究內容。