陳偉華/四川省核工業(yè)地質(zhì)局

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回龍隧道工程地質(zhì)評價分析

陳偉華/四川省核工業(yè)地質(zhì)局

【摘 要】在詳盡的野外地質(zhì)和工程勘查的基礎(chǔ)上，分析回龍隧道的基礎(chǔ)地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，探討不利地質(zhì)現(xiàn)象對隧道工程的影響。依據(jù)實地情況，分別對隧道洞口和兩側(cè)邊坡的穩(wěn)定進行評估，并提出了相應(yīng)的防治措施。

【關(guān)鍵詞】隧道；鉆探；水文地質(zhì)條件；工程地質(zhì)；評價

1.概述

回龍隧道位于重慶市西北部梁平縣境內(nèi)，為單洞隧道，設(shè)計隧道洞寬3.65m，高2.40m，屬礦山長隧道。

前期已進行工程地質(zhì)勘測工作，包括地質(zhì)、鉆探、測量、物探等專業(yè)技術(shù)人員對現(xiàn)場進行了踏勘及地面調(diào)繪等。外業(yè)深孔工作由XY-200型鉆機（1臺套）和XY-150型鉆機（2臺套）施工完成，主要實物工作量見表1。

表1　主要實物工作量統(tǒng)計表

2.工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

工作區(qū)最高點標高為719.7m，山體受構(gòu)造和地層影響，山脊、溝谷走向與構(gòu)造形跡一致，為東南向。區(qū)內(nèi)地形起伏較大，溝谷切割不強烈，溝谷多成“U”字型淺谷，溝谷兩側(cè)地形較陡，斜坡坡度一般在35°以上，局部呈陡崖狀。區(qū)內(nèi)地貌屬低中山地貌，以構(gòu)造作用為主，具有強烈的剝蝕作用，按構(gòu)造形式分類為褶皺山。

隧道穿越區(qū)為碳酸鹽巖及砂泥巖地層，進洞口位于山坡坡腳處，自然邊坡斜坡坡向約315°，坡腳下緩上陡，間有緩坡平臺。洞身段發(fā)育沖溝，呈“U”字形，底部寬緩，兩翼坡度25～40°，底部橫坡5～15°，切割深度約5～10m，縱坡差異大，上陡往下逐步變緩。

2.2氣象水文

工作區(qū)氣候?qū)儆谒拇ㄅ璧嘏瘽駚啛釒夂?，季風(fēng)氣候顯著，四季分明，氣候溫暖，雨量充沛，日照偏少。多年平均氣溫16.4℃，極端最低氣溫-6.6℃，極端最高氣溫40.10℃，年無霜期340～350d。降雨主要集中于每年4～9月，多大雨或暴雨，約占全年降雨量的75%。多年平均降雨量1246.6mm。

2.3地層構(gòu)造

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及鉆孔揭露，隧址區(qū)地層主要為第四系殘坡積層、侏羅系珍珠沖組和自流井組、三疊系雷口波組和須家河組，各層巖性由老至新為：（1）三疊系雷口波組，灰色頁巖夾泥質(zhì)灰?guī)r。頁巖分布于隧道進口段，泥質(zhì)灰?guī)r分布于隧道進口段、洞身段，對隧道影響大。頁巖鉆孔最大揭露厚度18.70m；泥質(zhì)灰?guī)r鉆孔最大揭露厚度38.80m。（2）三疊系須家河組，灰白色石英砂巖，長石亞巖屑砂巖夾頁巖，局部夾煤線。石英砂巖及頁巖分布于隧道洞身段，長石亞巖屑砂巖分布于隧道進口段、洞身段，對隧道影響大。石英砂巖鉆孔最大揭露厚度60.80m，長石亞巖屑砂巖鉆孔最大揭露厚度16.30m，頁巖鉆孔最大揭露厚度44.20m。（3）侏羅系珍珠沖組，深灰色頁巖夾砂巖。分布于隧道洞身段及出口段，對隧道影響大。砂巖鉆孔最大揭露厚度12.6m。（4）侏羅系自流井組，深灰色頁巖夾泥質(zhì)灰?guī)r，泥質(zhì)灰?guī)r層分布于隧道洞身段，對隧道影響大。頁巖鉆孔最大揭露厚度27.0m，未揭穿該層。（5）第四系殘坡積層，粉質(zhì)粘土，灰、灰黃色，可塑狀，含少量碎石及角礫。分布于調(diào)查區(qū)地形較為平緩及低洼的山頂平臺、洼地段和緩坡面上及進洞口段。鉆孔揭露最大厚度3.50m。

區(qū)域構(gòu)造單元為揚子準地臺上揚子臺坳重慶陷褶束。坳褶帶由一系列不對稱的背向斜組成，隧址區(qū)位于明月峽背斜東側(cè)與梁平向斜之間。明月峽背斜位于華鎣穹褶束的南東邊緣，軸線走向北東向，整體軸向N30°E，背斜南東翼傾角50°-80°；北西翼略緩，一般傾角30°-45°。在背斜南東翼則多發(fā)育次級褶皺。

根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》GB18306.B2—2001圖[1]，路段區(qū)設(shè)計地震基本加速度值為0.05g，抗震設(shè)防烈度為小于6度區(qū)。

3.水文地質(zhì)條件

工作區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水和碳酸鹽巖類管道水，前者主要分布于基巖強風(fēng)化帶裂隙及中等風(fēng)化帶構(gòu)造裂隙中，主要接受大氣降水補給。進出洞身段含松散巖類孔隙水，多在雨季、洪水期存在，徑流短，排泄快，水量變化大、具短時及季節(jié)性。

隧址區(qū)泥質(zhì)灰?guī)r、砂巖為強透水性，頁巖為弱透水性，經(jīng)地面地質(zhì)測繪，隧道區(qū)基巖主要接受大氣降水的補給，沿地表發(fā)育的層間面、構(gòu)造裂隙向地下滲透，對隧道圍巖地下水的補給有一定影響。對各施工鉆孔進行簡易水文地質(zhì)觀測，隧址區(qū)進出口地段不存在地下水，洞身局部地段具有地下水，隧址區(qū)周邊無河流通過。但部分鉆孔觀測而知地下水位較高，且地下水位多處于隧道頂板之上，且場地的2處泉點常年有水流，因此地下水對整個隧道有一定影響。此外，據(jù)本次水文地質(zhì)測繪，隧道區(qū)內(nèi)沖溝段見泉出露，其流量較小，一般在0.40～0.60L/S。

4.不良地質(zhì)構(gòu)造

前期資料及本次勘察結(jié)果顯示，隧址區(qū)未見滑坡、泥石流、危巖和巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象，不良地質(zhì)現(xiàn)象主要包括人類工程活動和潛在巖溶及巖溶水。

4.1人類工程活動

據(jù)走訪附近村民得知，解放前隧址區(qū)附近有一小型煤窯開采，后期對地下煤層進行開挖，最近一次人類小規(guī)模開采，70年代完全關(guān)閉。煤礦開采多為零星小量開采，年代久遠的小型無證煤礦，開采標高度和采空范圍不詳。據(jù)探測結(jié)果，其中一個采煤巷道的走向處于擬建隧址區(qū)的鉆孔段下方，因此，在隧道施工前應(yīng)進一步查明廢棄煤窯的開采標高及踩空范圍等，以防止采空區(qū)存在大量蓄水，并隨著隧道開挖而可能帶來突水、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。

4.2潛在巖溶及巖溶水

隧道依次穿越地層包括侏羅系新田溝組和自流井組頁巖、砂巖，三疊系須家河組長石巖屑砂巖、砂巖、頁巖夾煤線和雷口波組頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r。經(jīng)地表調(diào)查證實及鉆探資料、物探資料反映，隧道區(qū)泥質(zhì)灰?guī)r段巖溶不發(fā)育，中段經(jīng)壓水證實屬于弱透水性，隧址區(qū)附近無地表河流、水系經(jīng)過，故巖溶突水、突泥等不良地質(zhì)問題不突出。但隧道施工將破壞原有的水文地質(zhì)條件，改變原有地下水逕流和排泄條件，造成隧道區(qū)地表水漏失，潛在的巖溶及巖溶水可能對后期施工產(chǎn)生較大影響。

5.工程地質(zhì)評價

5.1進洞口

巖層在隧址區(qū)進口段巖層產(chǎn)狀為130°∠67°。存在兩組裂隙，Ⅰ組產(chǎn)狀為220°∠75°，裂隙面微張，張開2.0～4.0mm，裂隙間距1.2～5.0m，延伸5.0～8.0m，裂面較平直，結(jié)合程度差，壓扭性裂隙，為硬性結(jié)構(gòu)面。Ⅱ組產(chǎn)狀為270°∠15°，間距4.0～8.8m，延伸2.0～5.0m，閉合，裂面較平直，結(jié)合程度差，壓扭性裂隙，為硬性結(jié)構(gòu)面。斜坡表層為第四系全新統(tǒng)殘坡積土，厚0～3.5m，現(xiàn)狀整體穩(wěn)定，下伏巖性為泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖及長石巖屑砂巖。

進洞口仰坡目前無開裂變形、危巖及崩塌巖堆等現(xiàn)象，現(xiàn)狀穩(wěn)定。仰坡由粉質(zhì)粘土和泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖及長石巖屑砂巖組成，為巖土質(zhì)邊坡。該段邊坡高約8.4m，坡向315°，邊坡安全等級為二級。土巖接觸面陡，直立切坡土體不穩(wěn)定，易沿土巖接觸面滑移破壞。據(jù)赤平極射投影圖分析（圖1），邊坡與層面傾向相反，為逆向坡，L1與L2與邊坡大角度相切，兩組裂隙面傾向與邊坡傾向呈斜交，對邊坡的穩(wěn)定性影響較小，邊坡的穩(wěn)定性受巖體強度控制，直立開挖邊坡欠穩(wěn)定，易產(chǎn)生掉塊。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）[2]判定，邊坡巖體類型屬Ⅲ類，邊坡破裂角取60°，邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角取55°。建議清除表層土層后對巖質(zhì)段釆用錨桿擋墻支擋。

圖1　進洞口赤平極射投影圖

5.2兩側(cè)路塹邊坡

按設(shè)計標高進行洞口開挖，在隧道進口兩側(cè)將形成高度不等的人工邊坡，（1）左側(cè)人工邊坡高2～6.0m，形成的邊坡主要由粉質(zhì)粘土、中風(fēng)化頁巖、砂巖組成，粉質(zhì)粘土厚約1.5～2.0m，為巖質(zhì)邊坡，坡向224°，該邊坡安全等級為二級。土巖接觸面傾角為10°，直立切坡土體不穩(wěn)定，易沿土巖內(nèi)部產(chǎn)生圓弧形滑移破壞。巖層與坡向大角度相切，裂隙L1與邊坡小角度相交，為外傾結(jié)構(gòu)面，若直立切坡，巖塊易沿裂隙L1滑移失穩(wěn)，形成的邊坡穩(wěn)定性由L1組裂隙控制，直立開挖邊坡欠穩(wěn)定。根據(jù)《規(guī)范》[2]判定，邊坡巖體類型屬Ⅲ類，邊坡破裂角取60°，邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角取55°。（2）右側(cè)人工邊坡高2～7.5m，主要由粉質(zhì)粘土、中風(fēng)化頁巖、砂巖組成，粉質(zhì)粘土厚約1.5m，為巖質(zhì)邊坡，坡向38°，邊坡安全等等級為二級。土巖接觸面陡，直立切坡土體不穩(wěn)定，易沿土巖接觸面滑移破壞。邊坡內(nèi)無不利裂隙面，邊坡穩(wěn)定性由巖體強度控制，直立切坡邊坡基本穩(wěn)定。根據(jù)《規(guī)范》[2]判定，邊坡巖體類型屬Ⅲ類，邊坡破裂角取60°；邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角取55°。建議在兩側(cè)邊坡清除表層土層后，對巖質(zhì)段釆用重力式擋墻支擋。

參考文獻：

[1] 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》GB18306.B2-2001.2002.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部.《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）.中國建筑工業(yè)出版社（北京）.2013

作者簡介：1980.2，男，壯族，工程碩士，工程師，從事巖土勘察及地質(zhì)災(zāi)害研究,工作單位：四川省德陽市，二八二大隊，618000。