江西湖口隧道工程地质条件评价

地质学刊第35卷第2期doi：10．3969／j．issn．1674-3636．2011．02．188江西湖口隧道工程地质条件评价赵中省(江苏省水文地质工程地质勘察院，江苏淮安220005)摘要：论述了江西湖口隧道场区的地层岩性条件。根据断层、层面、节理结构而的组合赤平投影图，判定了隧道西洞口与东洞I=I自然斜坡的稳定性，以及隧道西洞口、东洞口SW、东洞口NE路堑坡的稳定性。F：、F：’、F，断层横切洞体，断层与洞体交汇处及软岩分布区，围岩不稳定，易出现掉块及小塌方。提出了短开挖、弱爆破、强支护、先排水隧道的施工方案。关键词：隧道；工程地质；边坡；结构面；赤平投影；江西湖口中图分类号：P642文献标识码：A文章编号：1674—3636(2011)02—0188—030引言江西隧道西与湖口大桥相连，隧道是湖口大桥的重要组成部分。设计隧道长约890m，桩号为K7+20一K8+879，隧道方向SE68。；东、西洞口设计标高分别为44．6m、35．36m，高差9．24m。1场地条件地貌以丘陵为主，丘陵最高峰147．2m，丘陵由泥盆系上统五通组石英砂岩、泥质粉砂岩组成：具西坡缓(顺层坡)、东坡陡(逆层坡)的特征，坡角一般30。，部分坡角500一600。基岩之上多由1m～2．5m坡洪积含碎石粘土覆盖。丘陵间冲沟多为泥质粉砂岩分布。抗震设防烈度为6度，基本地震加速度值为0．059。2工程地质特征2．1地层该隧道洞身经过地层均为泥盆系上统五通组(D，W)地层，自新至老呈粗细相间4个韵律层，岩性如下。D，。W中粗石英砂岩夹砾岩；灰白色，厚层、块状，节理发育，Ⅲ类坚硬岩。晶=55MPa。厚度40m～57m。D，，叫长石细砂岩夹含砂质泥岩：灰绿色夹紫红色，中一薄层状，节理发育，地表中一强风化，Ⅳ类较软岩。60=15．4MPa。厚度24m～55m。D，。W粗一中粗石英砂岩夹细砾岩：灰白色，厚层，“x”型节理发育，节理平直延伸长，Ⅳ类坚硬岩。氐=50．8MPa。厚度35m～100m。D，，W含粉粒细砂岩夹薄层页岩：灰绿色，风化呈灰黄色，中一薄层状，地表中、强风化，节理发育，V类软岩。磊=3．9MPa。厚度15m一50m。D舛W含砾中一粗石英砂岩：灰白一紫红色，中厚层状，垂直节理发育，Ⅲ类坚硬岩。6。=97．5MPa。厚度40m一100m。D，，W石英细砂岩夹页岩薄层：灰绿色、紫红色，中一薄层状，节理发育，地表中一强风化，Ⅲ类坚硬岩。6n=19．87MPa。厚度15m～95m。D，：W中粗粒石英砂岩夹砾岩：灰白一紫红色，厚层状，节理发育，Ⅲ类坚硬岩。60=46．6MPa。厚度42m～110m。D，。W泥质粉砂岩夹石英细砂岩及页岩：灰绿色、紫红色，中层状，节理发育，V类软岩。6。=2．58MPa。厚度约38m。收稿日期：20LO一12—22；修订日期：20LO一12—31；编辑：侯鹏飞作者简介：赵中省(1957一)，男，高级工程师，长期从事水文地质工程地质工作，E—mail：skyzzs@rip．sina．corn 第35卷赵中省：江西湖口隧道工程地质条件评价2．2结构面特征区内对隧道稳定有影响的结构有断层、岩层面及节理裂隙。2．2．1断层隧道区发育4条断层。其中，F。为张扭性断层，NEA0。方向延伸，断层带由角砾岩组成；F：、F2’(为F：的伴生小断层)、F，为压扭性断层，NE向延伸，倾向SW。压扭性断层面呈舒缓波状，糜棱状压碎岩、透镜体发育。压扭性断层带，硬质石英砂岩破碎，节理发育；软质岩牵引变形，出现小型褶皱，岩层产状小范围内差异大，倾向不稳定。各断层特征见表l。2．2．2岩层面隧道岩石产状基本稳定。走向多NE30。～390、NE500～590，倾向NW；岩层倾角平缓，岩层间胶结性差，其中倾角小于19。占32．39％、200～290占40．85％，大于40。者仅占8．45％。平缓倾角与高角度断层、节理组合，当有临空面(如隧道洞顶、洞壁)易造岩体滑动失稳。尤其是页岩夹层，处于洞顶时，围岩稳定性差。2．2．3节理硬质石英砂岩NW510～800、NE200～40。节理发育，常以“x”型共轭出现(图1、表2)，节理壁面平直闭合、无充填、延伸长，节理倾向NW、SW，倾角陡；长石砂岩及页岩，NW500～600、NE20。～300节表1断层特征统计表理发育，节理微张开、泥质充填、延伸短。麓婺表2岩石节理统计表图1D，W岩石节理走向玫瑰图3隧道工程地质评价3．1自然斜坡稳定性评价K7+20一K7+140斜坡为隧道西洞口坡。斜坡倾向NW，坡角约30。，由D38W中粗石英砂岩夹砾岩及D，7W长石细砂岩夹含砂质泥岩构成，属顺岩层坡。据赤平投影图(图2—1)评价，节理与层面交点赤平投影线在斜坡线内，判定在隧道西洞口坡自然斜坡为不稳定坡，在边坡开挖后，结构面及岩层面易把岩体切割成大小不一的楔形体，可能沿陡倾结构面倾倒破坏产生滑坡。为K8+770一K8+879斜坡为隧道东洞口坡。斜坡倾向SE，坡角440，由D，1W泥质粉砂岩夹石英细砂岩及页岩构成，属逆岩层坡，节理与层面交点赤平投影线在斜坡线外，判定隧道东洞口自然斜坡为基本稳定坡(图2-2)，在软硬岩石相间构成的陡坡处，有岩石崩塌的可能。3．2洞口接触处路堑稳定性评价隧道西洞口处路堑：岩性为D38W中粗石英砂岩夹砾岩，地层产状NE300，NW￡190，与隧道轴线夹角82。，节理发育，自然斜坡为不稳定坡，预计路堑最大开挖深度4．65m，设计路堑坡角为600，判定 地质学刊2011年6月囝E◇ES◇◇ES固斜坡面E刁岩层面匠j节理面囝路堑坡困轴线图2边坡稳定性分析赤平投影图隧道西洞口处路堑坡(图2．3)较不稳定。隧道东洞口处路堑：岩性为D，1W泥质粉砂岩夹石英细砂岩及页岩，地层产状NE640，NWL360，与隧道轴线夹角350，节理发育，自然斜坡基本稳定。判定隧道东洞口处路堑SW坡(图24)不稳定、NE坡较不稳定。3．3洞体稳定性评价隧道洞身经过地层均为泥盆系上统五通组，岩性石英砂岩夹砾岩及石英细砂岩及页岩，Ⅲ一V类围岩，岩石软化系数0．401～0．817。节理发育，岩层倾角19。～42。；F：、F：’、F，断层横切洞体。断层与洞体交汇处及软岩分布区，围岩不稳定，断层面倾向均大于隧道围岩倾角，隧道开挖洞顶、壁形成临空面，断层软弱结构面可构成滑动面，造成洞顶崩方、洞壁挤压变形。其他洞段，由于区内节理不连续，延伸距离相对短，围岩相对稳定；若采用人工钻爆法开拓隧道，隧道爆破、开挖，可使闭合节理张开、节理相互贯通、隐陛节理转为显节理，它与低倾角平缓层面组合，在洞顶形成小型岩石分离体，易出现掉块及小塌方。洞体D，W地层为相对隔水层，虽然地层富水性差，但在雨节断层带的导水作用，避免出现涌水。4隧道施工建议西洞口处自然斜坡、隧道路堑坡及东洞口处NE路堑坡不稳定，在开挖时，应及时护坡，避免滑坡产生。隧道开挖后，应及时完成喷锚支护或喷锚网联合支护，避免岩石分离体塌落；在F：、F：7、F，断层处及软岩分布区，围岩破碎，应采取短开挖、弱爆破、强支护、先排水的施工方法，避免围岩失稳塌方。参考文献：崔光辉．2008．长大隧道工程地质条件分析[J]．山西建筑，34(12)：332—333．刘长平．2010．山岭隧道工程地质勘察评价方法[J]．工程与建设，24(2)：195—197．齐传生，谭天鲲．2006．铁路隧道的主要工程地质问题与施工对策[J]．铁路地下工程学报，(增刊)：298—307．卿春和，巫春霖，康胜，等．2009．南干线西段泸州长江隧道工程地质分析[J]．天然气与石油，27(1)：55—58．吴东海，尤汉，张希．2004．盾构法隧道施工纵向地表沉降的随机预测[J]．岩土工程界，7(12)：64—66．赵中省，董洪信，邵景林．2006．西气东输管道通过长江三江口方案工程地质条件评价[J]．地质学刊(原《江苏地质》)，30(3)：191—195．张天宝，周良慧．2009．马岭头隧道膨胀性围岩的工程地质分析与治理[J]．中外公路，29(3)：149—151．EvaluationontunnelengineeringgeologicalconditionsinHukouofJiangxiZHAOZhong·sheng(ExplorationInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology，JiangsuProvince，Human220005，Jiangsu)Abstract：Thestrataandrockconditionsaroundthetunnelareaweredepictedinthetext．TheauthordeterminedthatthenatundslopearoundthemouthofthewestcaveoftunnelWaSunstablebasedonthestereographicprojectionofthesurroundingfaults，planesandjointstructuralplane，whilethenaturalslopearoundtheeastmouthofthecaveWaSstable．F2，F2’，F3faultscrossedthecaveandthesoftrockdistributiona／-e／ts．Theauthorproposedaconstructionplanofshortexcavation，weakexplosion，strongtimberinganddrainageinadvance．Keywords：Tunnel；Engineeringgeology；Slope；Structuralplane；Stereographicprojection；Hukou，Jiangxi