狮子山隧道工程地质勘察研究报告.doc

一．前言1、工程概况该工程位于四川省乐山市峨眉山市川主乡的川主河峨眉河交汇处的东南处，该隧道北坡（AK10+40）进洞，南坡（AK10+190）出洞。隧道全长150m.该隧道为单线隧道。2、实习工作概况本次勘察为定测阶段。由于该隧道工程地质条件十分复杂，线路方案平面位置在初测基础上做了大量优化工作。因此，本次地质地质调查是在详细分析利用初测资料的基础上，于2011年7月17日至2011年7月18日。做了详细的地质调查工作。在外业地质调查基础上，进一步揭示了该地区地层岩性、地质构造及水文地质特征。本次实习的主要内容有：隧道勘察、隧道围岩分级、实测隧道剖面等。通过这些内容的了解，掌握基础知识，达到学以致用，为今后工作做准备。二．隧道工程地质条件1、地形地貌该工程地貌狮子山西面，属于山区地形，狮子山隧道开挖处的高程大致约480m左右。隧道最高埋深50m。植被覆盖较好。 2、地层岩性该隧道洞身经过的的地层主要为第三系名山组砂岩。山坡表层覆盖有山坡表层覆盖有第四系全新统坡积黏质黄土，坡积、滑坡堆积粗角砾土、碎石土等。详述如下：名山组(E1-2)：下部以砖红色-厚层砂岩为主，夹薄层泥岩；上部以砖红色泥岩为主，夹粉砂岩及细砂岩。产介形类及孢粉分石。厚度约150m.第四系（Q4）：主要为冲积、洪积、坡积和残积物。3、地质构造及地震参数狮子山隧道工程主要为砂岩,该出有一向斜。向斜两翼的产状为：北翼135°∠46°,南翼255°∠21°。F5断层穿过狮子山，但其规模不大，为小断层，其走向与两侧岩层走向相交，为倾向断层。岩层破碎带宽约20-30cm,该处岩体节理裂隙发育，受构造应力的作用具有拉张破碎结构。特别是在隧道出口处岩体呈现散体状结构，节理发育尤为明显。根据《建筑抗震设计规范》GB50111－2006、《中国地震动参数区划图》GB18306－2001，地震基本烈度大于七度，地震对该区的影响作用不明显。4、水文地质条件乐山市年平均气温17.8ºC ,１月份平均气温8.2ºC，7月份平均气温25.9ºC，最高气温31ºC年平均降雨量1062毫米。主要包含两个方面： 4.1地表水特征该隧道区域内山体冲沟发育，沟床纵坡比降较大，但汇水面积较小，常年流水仅有4条沟，沟水流量随季节变化大。4.2地下水的类型、埋藏情况及其变化特征本区地下水类型为第四系松散层孔隙潜水和基岩裂隙水。①第四系松散堆积层内孔隙水第四系松散堆积层孔隙水主要分布在隧道通过区的沟谷中，含水层主要为洪积层，其透水性较好。孔隙潜水主要接受大气降水补给，自上而下径流，在低洼处以泉水的形式向沟谷排泄，但受季节影响较大。②基岩裂隙水隧道穿过区基岩的风化、构造裂隙、节理、层理等较发育—发育，连通性较好，为地下水的储存和运移提供了条件，地下水补给来源主要为大气降水及冰雪融水，局部地段为地表水入渗补给为主，涌水量随补给条件和储存条件的不同而差异较大。4.3水化学特征狮子山隧道的地层为第三系名山组砂岩、泥岩砂岩。地下水对对砼腐蚀等级为H1.4.4隧道涌水预测狮子山隧道的地层为第三系名山组砂岩、泥岩砂岩。该区大气降水是地下水的主要补给来源。地表地形较平缓；地下水以裂隙渗流为主，地下水基本连续；地表地下水出露头极少。向斜为储水构造，在其轴部含水量丰富，应进行加强检测并进行超前预报。 依据区域水文资料采用狭长水平廊道法，大气降水入渗系数对隧道正常涌水量进行预算，计算公式如下：①狭长水平廊道法：Q=Q：隧道涌水量（m3/d）B:隧道长度（m）K：渗透系数（m/d）H：水柱高度（m）,为天然状态地下水水位至隧道设计路面的平均水柱高度R:影响半径（m）,为隧道排水条件地下水影响半径，采用经验公式R=2H求取。②大气降雨入渗系数法：Q=Q：隧道正常涌水量（m3/d）F：汇水面积X：多年平均降雨量T：年时间K：入渗系数砂岩段以滴水为主，与裂隙和不同岩性接触带可能发生淋水及小股涌水，泥质段以渗水和滴水为主，局部可能发生淋水、小股状涌水；隧道开挖采取必要的措施及时对围岩进行封堵。5、不良地质及特殊岩土（一）特殊岩土 隧道进口端含有第四系坡积砂质黄土，厚约4-5m,承载力较低，为松软土，须处理。具有湿陷性.（二）不良地质该隧道经过区域不良地质发育，主要可能包括滑坡、泥石流和崩塌等，分述如下：1、滑坡隧道工程范围内三叠系砂岩,小区域断裂带F5及其次生断层影响，部分岩体破碎，沟坎陡坡坡积层极易失稳，滑坡极有可能发育，造成危害。2、泥石流由于隧道工程范围内各沟谷内谷坡坡积物较松散，降水集中的气候特点，区内各大支沟均有或大或小的泥石流发育。但隧道埋深较大，拱顶基岩厚度大于35m，沟内泥石流对隧道基本无影响。3崩塌由于隧道工程范围内有一部分岩石破碎，施工时可能有落石。三、隧道围岩分类结合该隧道通过的地层岩性、地质构造及水文地质特征等工程地质条件，对隧道洞身围岩做以下分级：序号长度（m）地层岩性 围岩级别地层时代岩体完整性13.2ⅣE1-2砖红色砂岩。中厚层较完整27.2ⅣE1-2砖红色砂岩。中厚层较完整3140-6ⅣE1-2砖红色砂岩。中厚层较完整6-8ⅣE1-2暗红色砂岩，巨厚层较完整410.5ⅣE1-2暗红色砂岩，巨厚层较完整517.50-14ⅣE1-2暗红色砂岩，巨厚层较完整14-17.5ⅢE1-2泥质砂岩，中厚层较完整618ⅢE1-2泥质砂岩，中厚层较完整712ⅢE1-2泥质砂岩，中厚层较完整815.6Ⅳ1E1-2含有泥质夹层，薄层较破碎916.50-9.5Ⅳ1E1-2较破碎 含有泥质夹层，薄层9.5-16.5Ⅳ2E1-2风化裂隙。泥质夹层，薄层破碎四、隧道工程地质问题分析1、隧道洞口边坡稳定性分析隧道进出洞口地层表层主要为第四系残坡积层，厚度为4-5m，呈蠕动松散状结构；隧道区内断裂构造发育，主要在隧道两端的冲沟地段，岩石节理普遍发育，区内节理以陡倾斜交为主，同时地势左高右低，地质条件较差，进洞口处砂岩，属于Ⅲ；出洞口为夹泥质砂岩，节理发育明显，部分呈散体状，属于Ⅳ2。综上洞口段支护结构设计采用超前支护，以稳定掌子面、控制地表下沉、减小对相邻结构物的影响为目的，超前支护分为混凝土拱壳方式、水平喷射注浆方式和长管注浆方式。2、隧道围岩稳定性分析围岩基本分级由坚硬程度、岩体完整程度2个因素决定。具体见下表岩石坚硬程度分类表坚硬程度坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩饱和单轴抗压fr＞6060≥fr＞3030≥fr＞1515≥fr＞5fr＜5 强度MPa岩石坚硬程度等级的定性分类坚硬程度等级定性鉴定代表性岩石硬质岩坚硬岩锤击声清脆，有回弹，震手，难击碎，基本无吸水反应。未风化~微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等。较硬岩锤击声较清脆，有轻微回弹，稍震手，较难击碎，有轻微吸水反应。1、微风化的坚硬岩石；2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白云岩、钙质砂岩等。软质岩较软岩锤击声不清脆，无回弹，轻易击碎，浸水后指甲可刻出印痕。1、中风化~强风化的坚硬岩或较硬岩；2、未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、泥灰岩、砂质泥岩等。软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后手可捏碎，辧开。1、；强风化的坚硬岩或较硬岩；2、中风化~强风化的较软岩；3、未风化~微风化的页岩、泥岩、泥质砂岩等。 极软岩锤击声哑，无回弹，有较深凹痕，浸水后手可捏成团。1、全风化的各种岩石；2、各种半成岩。完整程度结构面发育程度主要结构面的结合程度主要结构面类型相应结构类型组数平均间距m完整1~2＞1结合好或结合一般裂隙、层面整体状或巨厚层状结构较完整1~2＞1结合好或结合一般裂隙、层面块状或厚层状结构2~31~0.4结合差块状结构较破碎2~31~0.4结合差裂隙、层面、小断层裂隙块状或中厚层状结构≥30.4~0.2结合好镶嵌碎裂结构结合一般中、薄层状结构破碎≥30.4~0.2结合好或结合一般各种类型结构面裂隙块状结构≤0.2结合差碎裂状结构结合很差散体状结构 极破碎无序岩体完整程度的定性分类平均间距为主要结构面（1~2组）间距的平均值。岩体完整程度分类完整程度完整较完整较破碎破碎极破碎完整性指标＞0.750.75~0.550.55~0.350.35~0.15＜0.15注：完整性指数为岩体压缩波速度与岩块压缩波速度之比的平方。f干/f湿＜0.75为软化岩石。岩石质量按RQD分为：好的RQD＞90%；较好的RQD=75~90%；较差的RQD=50~75%；差的RQD=25~50%；极差的RQD＜0.25%。岩层厚度划分：巨厚层h＞1m；厚层1≥h＞0.5；0.5≥h＞0.1；h≤0.1。岩体结构类型划分岩体结构类型岩体地质类型结构体性状结构面发育情况岩土工程特征可能发生的岩土工程问题整体状结构巨块状 巨块状岩浆岩和变质岩,巨厚层沉积岩以层面和原生或构造节理为主，多闭合，间距大于1.5m，一般为1~2组，无危险结构。岩体稳定，可视为均质各向同性弹性体局部滑动或坍塌,深埋洞室的岩爆块状结构厚层状沉积岩，块状岩浆岩和变质岩块状柱状有少量贯穿性节理裂隙,结构面间距0.7~1.5m，一般为2~3组，有少量分离体结构面互相牵制，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体层状结构多韵律薄层、中厚层状沉积岩，副变质岩层状板状有层理、片理、节理，常有层间错动变形和强度受层面控制，为各向异性弹性体，稳定性较差可沿结构面滑塌，软岩可参生塑性变形碎裂状结构构造影响严重的破碎岩层碎块状断层、节理、片理层理发育，结构面间距0.25~0.5m，一般3组以上，有许多分离体整体强度很低，并受软弱结构面控制，呈弹塑性体，稳定性很差。易发生规模较大岩体失稳，地下水加剧失稳。。散体状结构碎屑状 断层破碎带、强风化及全风化带构造和风化裂隙密集，结构面错综复杂，多充填粘性土，形成无序小块和碎屑完整性受极大破坏，稳定性极差，接近松散体介质岩体质量基本分类完整程度坚硬程度完整较完整较破碎破碎极破碎坚硬岩AⅠAⅡAⅢAⅣAⅤA较硬岩BⅡBⅢBⅣBⅣBⅤB较软岩CⅢCⅣCⅣCⅤCⅤC软岩DⅣDⅣDⅤDⅤDⅤD极软岩EⅤEⅤEⅤEⅤEⅤE狮子山隧道围岩的分类见下表序号长度（m）围岩级别13.2Ⅳ 27.2Ⅳ3140-6Ⅳ6-8Ⅳ410.5Ⅳ517.50-14Ⅳ14-17.5Ⅲ618Ⅲ712Ⅲ815.6Ⅳ1916.50-9.5Ⅳ19.5-16.5Ⅳ23、隧道施工对地质环境的影响分析1施工环境影响因素分析隧道建设中产生的噪声、冲击、振动：废碴、废气；污水及生活垃圾等，对周围的动植物群、原有的地下设备(如排水管线、地下文物 古迹等)、水文地质等都会产生一定的影响甚至破坏。①噪声与振动由于在硬岩中修建隧道，从效率、经济、技术等各方面看，钻爆法都是开挖隧洞的主要方法之一。因此，爆破振动效应、爆破噪声和冲击波就成了隧道施工过程中噪声和振动的主要来源。②隧道排水隧道工程水质污染有2种，一是隧道内污水和混凝土搅拌厂的污水流入河流等公共水域，致使人们的生活用水PH料堆放区和办公生活区。作业区与办公生活区分开设置，并保持安全距离，办公生活区应设置于住建筑物坠落半径之外。应设置防护措施，划分隔离，以免人员误入危险区域。功能区的划分设置时还应考虑交通、水电、消防和卫生、环保等因素。五、工程措施建议1、初期支护的构造设计浅埋暗挖法软土隧道通常采用复合式衬砌：初期支护+二次衬砌。初期支护一般由喷射混凝土、钢筋网及钢架等组成。初期支护中的钢架与喷射混凝土共同作用，及时承受隧道开挖引起的松动压力，因而需要具有较大的支护强度和刚度，可选用型钢或钢筋格栅等材料制造。型钢拱架和格栅拱架均是比较有效的初期支护钢骨架，实际使用中如何选用应结合各种因素综合考虑。型钢拱架自身刚度大，可独立起到一部分承载作用，及时支护作用强；由于其与喷射混凝土结合不好，粘结力较小，尤其与围岩的接触面难以由喷射混凝土充填密实，因此设计时一般不宜计入喷射混凝 土的作用；另外型钢拱架自重大，加工、安装困难。格栅拱架与喷射混凝土的粘结握裹好，形成后不会因受力出现粘结面开裂和脱离的现象，两者能够共同承受围岩压力；格栅拱架重量轻，施工架设容易。2、超前支护设计在软土隧道施工中初期支护是主要承载构件，由于隧道围岩软弱且埋深浅，为保证土体开挖后和初期支护施作前洞体的稳定性，防止塌方，控制沉降，通常需要对前方的地层进行预支护和预加固，主要措施有小导管周壁预注浆、管棚、管幕等，设计施工中需根据工程的环境情况、围岩条件、隧道开挖尺寸等因素合理选择。六、结论及建议(1)隧道洞口的施工，合理的施工方式以及结构施做时间对洞口边坡的稳定性至关重要，应尽量减少对围岩的扰动，加强支护；(2)及时施做隧道洞口结构：初期支护、仰拱以及二村应及时施做，以形成合理的受力体系；(3)加强隧道进洞施工期间的施工监控，对边坡的稳定性分析以及发展，具有重要的指导意义。（4）及时对初期支护背后进行回填注浆十分重要：初期支护背后多数存在空隙，这些空隙如果不及时回填，将增加后期的地面沉降，更重要的是这些空隙的存在，使得隧道的实际受力状况与设计计算采用的受力模式发生变化，将可能导致隧道受力不合理，继而引起结构开裂。