安徽宁国市梅岭隧道工程地质问题研究

第22卷第4期安徽地质Vol_22No．42012年12月GeologyofAnhuiDecember2012文章编号：1005—6157(2012)04—281—5安徽宁国市梅岭隧道王程地质问题研究崔可锐，刘聪(合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥230009)摘要：通过对梅岭隧道方案3和梅岭隧道方案4的比较研究，从野外测量得出的数据分析了梅岭隧道及其周围的构造特征和变形特性。阐明了梅岭隧道所涉岩体的节理特征、断层特征以及围岩产状特征，从而分析它们对隧道稳定性的影响和由此可能产生的各种工程地质灾害，并且提出了在设计、施工梅岭隧道时应注意的几个问题。关键词：隧道；围岩；节理；断层；产状中国分类号：TU452．11文献标识码：A拟建场地位于绩溪复背斜的西北翼。由于该地区1工程概况经历了多次构造运动，岩层产状和地质构造显得复$323鸿旌段改建工程由安徽省交通勘察设计院于杂。2009年6月提供了($323鸿旌段改建工程初步设计方2．1褶皱对洞室稳定性的影响案》。方案中将隧道设计为单拱隧道，整体式路基调查区域内褶皱为绩溪复背斜的西北翼，各时代段；隧道位于直线段，设计速度：60km／h，净高：地层内的地层产状基本一致或有较小的变化。从区域5．Om，净宽：10．5m，隧道路面横坡为2％的双面坡，构造分析和野外外围调查分析，拟建场地内的地层产通风方式为机械通风。全线有梅岭隧道方案3长状基本稳定，因而褶皱的影响和围岩产状对隧道的影920m，梅岭隧道方案4长1095m。响相同。拟建场地内主要的岩类为硬质岩石。在隧道的进出口的山脚下及河沟里可见小部分第四系松散覆盖物，其岩性为粉土质粉质粘土和砂砾，厚度较薄，仅0．2～1．5m。隧道山体表面为岩石风化层，平均厚约0．2～0．5m。拟建场地内基岩共分7层，其中①层为脉体；②～④层属志留系霞乡组，⑤～⑦层属奥陶系新岭组。拟建场地内没见岩浆岩岩体出露。2宁国市梅岭隧道主要工程地质问题及评价宁国地区大地构造单元隶属于扬子地块的江南隆图l围岩中节理起带(Ⅱ)，北部为皖南坳陷(I)，主要发育震旦一Fig．1Jointinwallrock中三叠世的沉积盖层，南部为钱塘坳陷(Ⅲ)，主要2．2节理对洞室稳定性的影响发育震旦一中三叠世的沉积盖层及中生代的火山沉积(1)梅岭隧道方案3：拟建场地围岩中节理发育岩系。(图1)，代表性节理主要有4组：收稿Et期：2012—02—20作者简介：崔可锐(1956一)，男，安徽芜湖人，教授，主要从事构造地质和岩土工程教学和科研工作。 第22卷第4期崔可锐，等：安徽宁国市梅岭隧道工程地质问题研究283有一定的影响，因此在施工过程中，应加强观察及对隧道方案4的影响不大。该部位进行锚固。隧道北侧和西侧的志留系霞乡组(Slx)中的断层2．3断层对洞室稳定性的影响均为小断层，它们距离梅岭隧道较远，故对隧道的稳定性和施工没有影响。2．4围岩产状对洞室稳定性的影响拟建场地隧道围岩主要为奥陶系新岭组，岩性为砂质页岩、粉砂岩和钙质页岩，一般为中～厚层状产出。为了便于分析和评价，我们对围岩产状作了赤平投影，作出了等密图(图5l0)求出了平均产状(图1)，各段围岩产状不一，结合图表，详述如下：A．梅岭隧道方案3进口：该隧道进口围岩走向和隧道轴线走向夹角为28。，岩层产状基本稳定，未发现有大的产状变化。围岩以细砂岩为主。从整体上来看，该处围岩走向与隧道走向夹角中等偏小，地层倾角以2l。左右为主，对隧道的稳定性是有利的，但在设图4梅岭隧道工程地质图Fig．4EngineeringgeologymapoftheMeilingtunnel计时，应考虑到隧道西南侧倾斜岩层产生的偏压影响。梅岭隧道拟建场地内，出现F1和F2断层(见图B．梅岭隧道方案3中段：该隧道中段围岩走向和4)，它们对隧道洞室的影响如下：隧道轴线走向夹角为17。，岩层产状基本稳定，除个F1断层：为一条区域性断层(梅林脚断层)，长6别地段有较小变化外，总体未发现有大的产状变化。公里。在拟建场地内，位于梅岭隧道方案3的出口和围岩以细砂岩、页岩为主。从整体上来看，该区段围梅岭隧道方案3的F—E横剖面上，走向南东东94。，岩走向与隧道走向夹角较小，地层倾角以27。左右为主，对隧道的稳定性是有利的，但在设计时，应考虑与隧道走向夹角为1O。，断层面北倾，倾角5O。，断层到隧道西南侧倾斜岩层产生的偏压影响。带宽约lm。断层后期没有被充填，本身性质是逆断C．梅岭隧道方案3出口：该隧道出口围岩走向和层，兼具平移断层性质，断层带内岩石破碎，破裂带宽约20cm，岩石呈大小不等的碎块或构造透镜体，岩隧道轴线走向夹角为15。，岩层产状基本稳定，除断层附近有轻微扰动外，未发现有大的产状变化。围岩块大小540cm，因此，该断层的工程稳定性不好，但由于该断层和隧道方案3之间有一定的距离，在以细砂岩为主。因而总体上来看，围岩走向与隧道轴CK8+340一K8+400段距离最近，离隧道的中心线大线走向夹角偏小，地层倾角以24。左右为主，对隧道的稳定性的影响不大，同样在设计时，应考虑到隧道约有40m左右，故建议在CK8+340一K8+400段施工南侧倾斜岩层产生的偏压影响。时要密切注意隧道南侧的岩层变化，最好在该段施工表1梅岭隧道方案3和方案4围岩平均产状一览表时采取增加钢网支护或钢支架措施，防止地表水顺断Table1Listofwallroekoeeurreneesinaverageforscheme3and层下渗以及断层本身造成的掉块和塌方。总体评价：该4oftheMeilingtunne断层对梅岭隧道方案3的影响较小。F2断层：该断层位于梅岭隧道方案4出口端的南隧道名称围岩平均产状隧道轴线走向暑嘉蠢器妻譬侧，在拟建场地内F2断层产状为342。／78。，断层走向和隧道中心线相交于DK8+580处。虽然断层性质为正断层，且断层发育1030cm宽的断层破碎带，但由于断层规模较小，延伸不长，故对梅岭隧道方案4的影响不是很大。但建议：在梅岭隧道方案4的DK8+580段施工时要密切注意。最好在该段施工时采取增加钢网支护或钢支架措施，防止地表水顺断层下渗以及断层本身造成的掉块和塌方。总体评价：该断层对梅岭 第22卷第4期崔可锐，等：安徽宁国市梅岭隧道工程地质问题研究285组合，常年出水，水量较大。此外产状为125。20。，(7)围岩产状对梅岭隧道方案3稳定性的影响较面上有波痕特征的层面，也控制基岩裂隙水，并形成小，但在设计时，应考虑到隧道西南侧倾斜岩层产生泉眼，但出水量小，仅在雨后几天内出水。的偏压影响。(4)影响梅岭隧道方案3稳定性的节理有2组，(8)围岩产状对梅岭隧道方案4稳定性的影响也产状为220。L72。和44。61。。前者对隧道的进口稳较小，同样在设计时，应考虑到隧道东南侧倾斜岩层定性有影响，后者对隧道全线有较小的影响。此外这产生的偏压影响。两组节理配套后形成的共轭节理对隧道的稳定性也有参考文献：一定的影响，隧道施工时可产生落石和掉块以及滴水【1】陈秋南．隧道工程【M】．北京：机械工业出版社，2007：8～1．和雨后涌水。[2]朱志澄，构造地质学【M]．武汉：中国地质大学出版社，2006：5～1．(5)影响梅岭隧道方案4稳定性的节理有l组，[3】刘正峰．水文地质手册【s】．北京：银声音像出版社，2005．f4J崔可锐．岩土工程师实用手册【s】．北京：化学工业出版社，2007：产状为65。L74。，可产生落石和掉块。此外②组和④8～1．组两组配套的共轭节理对隧道方案4的稳定性也有一[5]俞鸿年，卢华复．构造地质学【M】．北京：地质出版社，2002：3～1．定的影响，应加强观察及对该部位进行锚固。[6]ZhangGuoan．TheRiskAnalysisandEvaluationofShanghaiChan~i—angTunnelandBridgeEngineeringProjects[C]#．InternationalConfer-(6)F断层对梅岭隧道方案3的CK8+340一enceonInnovativeComputing&Communicationand2010Asia—Pacif-CK8+400段的稳定性有较小的影响，F断层对梅岭icConferenceonInformationTechnology&OceanEngineering．隧道方案4的DK8+580处的稳定性有一定的影响，(CICC—ITOE)．2010．[7】HashashYMA．Comparisonoftwoinverseanalysistechniquesforlearn-隧道在该处施工时可产生碎石甚至塌方，应增加钢网ingdeepexcavationresponse[J]．Computersandgeotechnics，2010．支护或钢支架措施，并在隧道上方该破碎带出露处用【8JPetelin，S，Luin，B，Vidmar，P．RiskAnalysisMethodologyforR0adTunnelsandAlternativeRoutes[J]．strojniskivestnik-journalofmechan·混凝土封闭，以减轻地表水顺断层下渗以及断层本身icalengineering，2010．造成的掉块和塌方。StudyongeologicalissueswiththeMeilingtunnelworks，Ningguo，AnhuiCUIKe—rui，LIUCong2(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineenng,HefeiUln】versityofTechnology,Hefei,Anhui230009,China)Abstract：Bycomparingscheme3andscheme4fortheMeilingtunnel，withmeasureddatafromthefield，thispaperanalyzedstructuralanddeformationalfeaturesoftheMeilingtunnelanditsneighborhood，describedthejoint，faultandwallrockoccurrencefeaturesofintrusionsitinvolves．thendiscussedtheireffectonthetunnelstabilityandpossibleen—gineeringgeologicalhazardsthatmayoccurastheresult，finallyputforwardseveralissuesneedingattentionindesignandconstructionofthetunne1．Keywords：tunnel；wallrock；joint；fault；occurrence