隧道工程地质勘察报告.pdf

荔波县茂兰生态旅游区建设项目通村通组路工程表1工作量汇总表序号项目单位数量备注必几隧道1地质调绘km20.501:20002钻孔放样个3（中心桩号：K0+357）3钻探进尺m/孔72.6/3施工图设计阶段工程地质勘察报告4断面测量m9805声波测试m170.2m1前言6岩样试验件12中风化灰岩1.1任务依据、工程概况贵州省公路勘察设计院有限公司受荔波漳江实业有限责任公司委托，对拟建荔波县茂兰2工程地质条件生态旅游区通村通组路工程必几隧道进行施工图设计阶段工程地质勘察，公司将该勘察任务2.1地形、地貌交由地质勘察设计分院执行。场区地处黔南山地东南部，隶属荔波县茂兰镇所辖，隧道进出口附近有山间公路通过，必几隧道为单幅隧道。起讫桩号为K0+232.00～K0+482.00，全长250.00m，最大埋深交通条件较好。32.80m。隧道进口底板标高500.06m，出口底板标高498.81m。隧道横穿山体，进出口地形较平缓，植被较发育。隧址区附近海拔497.70～766.50m，设计标准：双向两车道公路；单洞室净宽：1x净11m；设计速度20km/h；荷载等级：相对高差268.30m。隧道轴线通过地段的地面高程为503.26～539.49m，相对高差36.23m，公路－II级。地貌类型为溶蚀型低山地貌。1.2勘察目的、方法及设备2.2水文、气候本次勘察按照部颁《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）和《公路隧道设计规范》场区属珠江流域龙江水系。场区地表水体不发育，仅分布季节性冲沟。（JTGD70—2004）中的隧道施工图设计阶段工程地质勘察要求及本公司技术主管部门和设场区属于中亚热带季风湿润气候区。气温分布的总趋势是南高北低。地势每升高100计部门提出的技术要求执行。米，气温大致下降0.55℃；河谷地带比同高度的山地，东西向槽谷比南北向槽谷，南坡比北本次勘察目的：查明址区工程地质条件和存在的不良地质现象，确定隧道围岩级别及力坡，封闭型谷盆地比同高坡地气温高。年平均气温18.3℃,年降雨量1205.1~1656.8mm,，日学指标，为隧道施工图设计提供可靠的工程地质资料。最大降雨量为178mm，年日照数1272.8小时，年无霜期316天。本次勘察采用了地质调绘、钻探、物探、取样室内试验等方法。钻探采用XY－100型2.3地质构造钻机1台，工程测量采用GPS（灵锐S86）1台套。场区属于华南褶皱带。场区未见断层通过，岩层总体呈单斜产出，综合产状70°∠27°，勘察中所用1/2000地形图、隧道方案、线位轴线图、BM点位置及高程均系设计单位所节理主要有J1：300～324°∠80～82°，J2：243°～312°∠80°～88°两组，节理间距100～提供。300mm。中风化层内节理面较为平滑，多呈闭合状；强风化层中节理裂隙多呈张开状，局部1.3起讫时间、完成工作量见粘土及碎石充填，无胶结，结合差，岩体被节理裂隙、切割成碎块、碎石状。勘察于2016年6月20日组织人员及设备进场，2016年7月3日结束外业勘探工作，2.4地层岩性历时13天。完成的工作量见表1。场区上覆土层为第四系崩塌堆积层残（Qc）块石土及坡积、残坡积层（Qel+dl）粘土；下伏基岩为石炭系中、上统黄龙、马平群（C2-3hn+mp）灰岩。2.4.1岩土构成第1页共5页 综合地质调绘、钻探资料，场地岩土构成自上而下为：（2）地下水的补给、迳流、排泄（1）覆盖层隧道区地下水靠大气降水补给，大气降雨时，雨水下渗后赋存于基岩风化裂隙及溶蚀孔块石土（Qc）：灰黄色、灰色，块石成分为灰岩，块径为200～2000mm，含量60%～洞中，其水量受气候影响较大。雨水下渗后地下水沿基岩裂隙、岩层层面、溶蚀孔洞运移，70%，其间充填粘土，稍湿，松散。分布隧道进出口冲沟附近，厚0.0～3.0米。地下水向地势低洼处散流排泄，进出口外侧冲沟地势较低，受排泄基面影响，场区地下水位粘土（Qel+dl）：灰褐色，可塑状，表层0.3m见植物根系。分布于地势低洼及缓斜坡地埋藏深，均位于隧道底板以下，据观测，钻孔中未见稳定地下水位。带，一般厚0.0~2.0m，隧道洞身段山顶及陡坡基岩出露。2.5.3隧道涌水量预测（2）基岩（1）降水入渗法强风化灰岩：灰色、灰黄色，中厚层状，节理裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈短柱状、根据隧道地形及水文地质条件，采用《铁路工程地质手册》中降水入渗法进行估算，公碎块状、块状，厚0.3～1.0m。式如下：中风化灰岩：灰色，中厚层状，节理发育，岩体较破碎，岩芯呈块状、柱状、短柱状。Q=1000α·W·AA=L·B2.4.2岩石物理力学性质指标式中：Q—隧道涌水量（m3／d）；α—为降水入渗系数，W—日最大降雨量（mm）取根据初步设计阶段取样试验，岩体物理力学试验指标结果如表2。178mm；A—隧道通过含水体的地下集水面积（km²）；L—隧道通过含水体地段的长度（km）；表2岩体物理力学试验指标统计表B—L长度内对隧道两侧的影响宽度（km）。标样品名统计参数最大值最小值平均值准修正变异标准样备注本次勘察在平塘县气象站收集的日最大降雨量178mm，该降雨量具有较广泛的代表性，称系数系数值本差此次用大气降雨渗入法计算见表3。密度(g/cm3)2.752.702.7212中风化饱和抗压强度MPa45.8033.2039.935.030.910.1335.7812表3降水渗入法预测隧道涌水一览表灰岩纵波波速(m/s)5186.004768.005015.3312涌水（C2-3hn+单元弹性模量(GPa)52.1033.1039.6512降雨入渗长度L影响宽度量Qmp）里程桩号含水岩组面积泊松比0.280.260.2712系数α(km)B（km）（m3/(km²)d）K0+232～K0+482灰岩0.20.2500.230.057520472.5水文地质条件（2）柯斯嘉科夫2.5.1地表水隧道区位于无限潜水含水层中，两侧进水，地下水渗流状态为层流，因此按地下水动力隧道区无地表河流，仅风化基岩裂隙水汇聚形成为山间季节性溪流，流量小，枯水期近学中柯斯嘉科夫公式进行计算，公式如下：于干枯。2aKBH2.5.2地下水QlnRlnr（1）地下水的类型及埋藏条件Ha场区地下水类型主要第四系松散裂隙水、基岩裂隙水、岩溶裂隙水。2R式中：Q—隧道涌水量，m3/d；松散孔隙水位于第四系松散土层内，以上层滞水形式赋存，水量小，埋藏浅；基岩裂隙a—修正系数；水赋存于岩体节理裂隙内，水量稳定，为强含水岩组。岩溶裂隙水赋存于灰岩溶蚀裂隙及溶K—岩土层的渗透系数，m/d；蚀孔洞中，富水性极不均一。B—隧道的长度，m；第2页共5页 H—隧道含水层厚度m；B2崩塌堆积体：位于K0+454～K0+507中轴线及其左侧附近，长轴近北东向，长约98m，R—隧道涌水量影响半径，m；宽约50m，崩积层物质成分为灰岩块石，结构松散，根据钻探及地调资料显示，其最大厚度r—为隧道宽度的一半，m；为3m，目前该崩塌体处于自然稳定状态。对进口洞门及洞外引道有影响。根据《工程地质手册》第三版透水性岩体（1～10）取K=1.5，B=250m、H=8.7m（隧道3岩土体工程地质特征及隧道围岩级别划分高度）、R=250m、r=5.8m、经计算a=1.605m，带入公式，经计算得隧道涌水量Q=2783m3/d。3.1岩土体工程地质特征通过以上涌水量进行计算，预测涌水量Q=2047～2783m3/d。3.1.1土体的工程地质特征根据区域水文地质资料及水质分析报告，场区水质类型为[C]CaⅠ型，即为碳酸盐钙质水；崩塌堆积层（Qc）块石土：红褐色，块石成分为灰岩，块径200～2000mm，含量60%～据JTGC20-2011标准，场区水体对钢筋混凝土结构具有硫酸盐、镁盐、氯盐和侵蚀性CO270%，其间充填粘土，结构松散，稍湿。的微腐蚀性。残坡积层(Qal+dl)粘土：褐黄色，可塑状，厚度约为0～2m。2.6地震及区域稳定性3.1.2岩体的工程地质特征根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），场区地震动反应隧道区地层为石炭系中上统黄龙、马平群（C2-3hn+mp）灰岩。强风化层节理裂隙发育，谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度值小于0.05g，对应地震基本烈度小于Ⅵ度。岩体破碎，呈碎裂状结构；中风化层岩体较破碎、呈镶嵌碎裂状结构，岩体较完整，呈块石场区无断层通过，区域稳定，场地整体稳定。镶嵌结构。2.7不良地质现象3.1.3声波测试场区不良地质主要有岩溶及崩塌堆积体。波速测试是岩土工程勘察工作的组成部分，对钻孔进行波速测试工作，其任务为：（1）2.7.1场区岩溶表现形式主要为岩溶洼地：计算岩体的完整性系数，根据完整性系数的大小划分岩体的完整程度；（2）根据完整性系数岩溶洼地Y1：位于K0+123左7m处，呈不规则方形，长约23m，宽约11m，被粘土覆与岩石单轴饱和抗压强度指标确定岩体的基本质量级别等。盖，现为耕地，洼地内未见明显落水洞，为洼地附近地表水的主要排泄通道。距隧道进口有按《公路工程地质勘察规范》（JTGC20—2011）、《工程岩体分级标准》（GB50218-94）、一定距离，对隧道无影响。《公路工程物探规程》（JTG/TC22-2009）中的工程地质勘察及院技术主管部门提出的要求，岩溶洼地Y2：位于K0+171左23m处，呈不规则圆形，直径约24m，被粘土覆盖，现进行钻孔声波测试工作，提供岩体的相关物理参数。为耕地，洼地内未见明显落水洞，为洼地附近地表水的主要排泄通道。距隧道进口有一定距本次勘察对该隧道钻孔测试了声波，其结果见“声波测试原始数据表”。根据岩样测试及离，对隧道无影响。各钻孔波速结果计算，测区岩体声波分析如表3。场区岩性为可溶岩，地表溶沟、溶槽、洼地发育，本次勘察未揭露岩溶，但隧道开挖过表3岩体声波测试分析结果表程中仍存在揭露潜在溶洞的可能，遇溶洞易形成突水或突泥等危害，对隧道建设影响较大。灰岩（中风化）备注参数因此必须加强隧道超前地质预报及施工监控，同时做好支护处理预案。岩体岩样平均波速Vp（m/s）367750192.7.2崩塌堆积体完整系数Kv0.54B1崩塌堆积体：位于K0+211～K0+250中轴线及其左侧附近，长轴近北东向，长约103m，根据钻孔声波资料结合岩石试验成果分析：中风化灰岩，进出口段岩体破碎，隧道中部宽约70m，崩积层物质成分为灰岩块石，结构松散，根据钻探及地调资料显示，其最大厚度岩体较破碎。为3m，目前该崩塌体处于自然稳定状态。对进口洞门及洞外引道有影响。3.2隧道围岩分级第3页共5页 根据围岩岩体的完整程度、风化状态、结构、构造、节理裂隙发育情况及水文地质等定（3）K0+382～K0+482段，长100m，顶板厚0～28.1m，隧道围岩为松散状块石土、可性特征，结合基本质量指标BQ计算值（公式为BQ=90+3Rc+250Kv，其中Rc为单轴饱塑状粘土及强、中风化中厚层状灰岩，岩体节理裂隙发育，岩体破碎，KV=0.22，Rc=35MPa，和抗压强度指标；Kv为岩体完整性系数），同时根据修正系数K1、K2、K3，对BQ无自稳能力，无支护时受震动易产生大规模的崩塌及掉块、甚至冒顶。值进行了修正，得出修正后的[BQ]，计算公式为[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3）。地下水主要为溶隙水及基岩风化裂隙水，水量受大气降水影响明显，围岩富水性不均各级围岩BQ、[BQ]值及计算参数取值详见表4。一，含水性中等，隧道开挖时可能产生呈淋雨状、涌流状出水，丰水期易涌水。地下水影响表4各级围岩BQ、[BQ]计算参数取值一览表修正系数K1=0.7，主要软弱结构面产状影响修正系数K2=0.2，[BQ]=160，应按Ⅴ级围岩衬围岩级别围岩Rc（MPa）KvBQK1K2K3[BQ]砌支护，隧道洞门覆盖层及强风化层段岩体结构松散，成洞困难，应加强隧道及边、仰坡支段落划分级别必K0+232～K0+317350.222500.40.2/160Ⅴ护。。同时考虑偏压设计，隧道围岩为可溶岩,地表溶沟溶槽发育,隧道可能存在隐藏溶洞，并几K0+317～K0+382350.543300.40.2/270Ⅳ隧加强隧道监测及超前地质预报。道K0+382～K0+482350.222500.40.2/160Ⅴ3.3围岩级别及设计参数取值建议注：表中Rc—饱和单轴抗压强度；Kv—岩体完整性系数；K1—地下水影响修正系数；K2—主要软弱表5推荐隧道各段岩土体物理力学指标表结构面产状修正系数；K3—初始应力状态修正系数；BQ、[BQ]—围岩基本质量指标及修正值段长围岩γkECφ起讫桩号μ(m)级别（kN/m³）（MPa/m）（GPa）(MPa)(°)3.2.1隧道工程地质评价K0+232～K0+31785Ⅴ201401.20.400.123必（1）K0+232～K0+317段，长85m，顶板厚0.0～28.1m，隧道围岩为松散状块石土、几K0+317～K0+38265Ⅳ222601.30.350.327隧可塑状粘土及强、中风化中厚层状灰岩，岩体节理裂隙发育，岩体破碎，KV=0.22，Rc=35MPa，道K0+382～K0+482100Ⅴ201401.20.400.123无自稳能力，无支护时受震动易产生大规模的崩塌及掉块、甚至冒顶。γ—重度φ—内摩擦角E—变形模量μ—泊松比C—粘聚力k—弹性抗力系数地下水主要为溶隙水及基岩风化裂隙水，水量受大气降水影响明显，围岩富水性不均4隧道进出口工程地质评价一，含水性中等，隧道开挖时可能产生淋雨状、涌流状出水，丰水期易涌水。地下水影响4.1隧道进洞口边、仰坡稳定性评价修正系数K1=0.7，主要软弱结构面产状影响修正系数K2=0.2，[BQ]=160，应按Ⅴ级围岩衬上覆松散结构块石土，厚约3m，下伏强、中风化灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎～较砌支护，隧道洞门覆盖层及强风化层段岩体结构松散，成洞困难，应加强隧道及边、仰坡支破碎。进口段边坡中线最大挖方深度3.7m，为土质边坡，边坡开挖极易发生坍塌。进口段护。同时考虑偏压设计，隧道围岩为可溶岩,地表溶沟溶槽发育,隧道可能存在隐藏溶洞，并仰坡自然坡角为10°，开挖高度较低，但由于覆盖层为松散状块石，开挖易发生坍塌。加强隧道监测及超前地质预报。综上所述，隧道出口地形较平缓，隧道埋深浅，但覆盖层为松散状块石，下伏强、中风（2）K0+317～K0+382段，长65m，顶板埋深27.1～32.8m。隧道围岩为中风化中厚层化灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎～较破碎，隧道洞门及进口段大规模开挖易产生坍塌失稳，状灰岩，岩体节理发育，岩体较破碎，呈镶嵌碎裂结构，KV=0.54，Rc=35MPa，无支护时应加强边坡仰坡的防护设计。受震动易产生松动变形、挤压破坏和坍方。4.2隧道出洞口边、仰坡稳定性评价地下水主要为溶隙水及基岩风化裂隙水，水量受大气降水影响明显，围岩富水性不均上覆松散结构块石土，厚约3m，下伏强、中风化灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎～较一，含水性中等，隧道开挖时可能产生呈点滴状、淋雨状出水，丰水期易涌水。地下水影响破碎。出口段边坡中线最大挖方深度4.5m，为土质边坡，边坡开挖极易发生坍塌。出口段修正系数K1=0.4，主要软弱结构面产状影响修正系数K1=0.2，[BQ]=270，应按Ⅳ级围岩进仰坡自然坡角为7°，开挖高度较低，但由于覆盖层为松散状块石，开挖易发生坍塌。行衬砌支护。隧道围岩为可溶岩,地表岩溶洼地及溶沟溶槽发育,隧道可能存在隐藏溶洞，应综上所述，隧道出口地形平缓，隧道埋深浅，但覆盖层为松散状块石，下伏强、中风化加强隧道监测及超前地质预报。第4页共5页 灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎～较破碎，隧道洞门及出口段大规模开挖易产生坍塌失稳，应加强边坡仰坡的防护设计。5隧道施工对环境影响评价隧道施工产生的环境问题主要是弃渣引起的危害。隧道进出口位于一冲沟中上侧，地形为单一斜坡，斜坡坡度7～10°，地表覆盖层结构松散，隧道施工产生的弃渣如果就近堆放于洞口段，降雨时，表层松散层极易发生滑动及坍塌对下方耕地产生破坏。6结论与建议6.1结论（1）拟建隧道下伏基岩连续稳定，隧道区为可溶岩，隧道上方分布有岩溶洼地，隧道开挖可能揭露隐伏岩溶，经处治后可以建设。（2）场区地震基本烈度小于Ⅵ度。（3）场区地表水、地下水对钢筋混凝土具微腐蚀性。6.2建议（1）B1及B2崩塌堆积体对进出口及引道路基边坡稳定性有影响。建议对放缓边坡坡率，采用锚杆+格构梁防护，加强排水措施。（2）场区基岩为碳酸盐岩，岩溶发育，隧道洞身开挖到隐伏岩溶的可能性较大，建议加强超前地质预报和隧道底板地质雷达探测工作，防止突水、突泥及坍塌的危害。若遇溶洞时视具体情况采取相应的辅助工程措施，确保洞室稳定。（3）进出口坡体上影响施工和运营安全的大块石，应予清除。（4）由于地质情况的复杂性，施工中如发现新的地质问题，请及时反馈我公司，以便及时汇同有关部门协商解决。第5页共5页