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摘要：通過(guò)地質(zhì)勘察，查明隧址區(qū)地形地貌、地層巖性、構(gòu)造、地震、地下水等工程地質(zhì)條件，通過(guò)分析圍巖力學(xué)性質(zhì)、完整性、地下水、地應(yīng)力等影響因素對(duì)圍巖等級(jí)評(píng)級(jí)，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)和建議，指導(dǎo)工程施工。

關(guān)鍵詞：公路隧道；工程地質(zhì)條件；地下水；圍巖特征；圍巖分級(jí)

1概況

某高速公路搖金溝隧道全長(zhǎng)699m，為分體式，左右幅相距30m，直線型。勘察工作采取了資料收集、地質(zhì)測(cè)量、工程物探、工程鉆探、原位測(cè)試、室內(nèi)土工及巖石力學(xué)試驗(yàn)等綜合手段。工程區(qū)地貌單元屬龍崗山脈北側(cè)丘陵區(qū)，低山丘陵向盆地過(guò)渡地帶。海拔標(biāo)高300.0～800.0m。隧道區(qū)段海拔高度380.0～500.0m，高差120.0m。山體坡角8～20°，南側(cè)進(jìn)口邊坡8～15°，北側(cè)出口邊坡8～13°。本區(qū)氣候類型屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫3.7～5.2℃，年平均降水量576.3～737.7mm，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度1.70m，最大凍土深度1.95m。南北兩側(cè)洞口部位為山前溪水源頭。通常情況下，僅有少量泉水溢出，暴雨時(shí)匯水形成短時(shí)急流。

2工程地質(zhì)條件

2.1地層

上覆第四系殘坡積粉質(zhì)粘土、碎石，結(jié)構(gòu)松散，由坡頂向坡腳逐漸增厚。下伏奧陶系三個(gè)頂子組大理巖，風(fēng)化相對(duì)微弱，薄層狀構(gòu)造，層理、節(jié)理發(fā)育，巖體較破碎，巖層產(chǎn)狀225°∠65°，節(jié)理產(chǎn)狀150°∠62°，65°∠42°；中侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎呈鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙產(chǎn)狀40°∠68°、110°∠70°、260°∠75°，二者侵入接觸，接觸部位巖體破碎，并賦存地下水，水量一般。

2.2物探反映特征

采用了高密度電法和淺震法，解譯結(jié)果詳見圖1、圖2。通過(guò)測(cè)試成果可以看在K344+680處高密度電法反演斷面處電阻率82.0～181.0Ω•m，異常寬度40m左右。結(jié)合鉆探資料和現(xiàn)場(chǎng)踏勘推測(cè)異常部位為大理巖與花崗閃長(zhǎng)巖巖性接觸帶，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石破碎、充水。

2.3巖體風(fēng)化特征

巖體風(fēng)化程度不均，總體由山頂向兩側(cè)山腳風(fēng)化逐漸強(qiáng)烈，層厚變大，風(fēng)化層厚3～10m，局部受節(jié)理發(fā)育程度和巖性接觸控制。節(jié)理密集部位風(fēng)化層垂向厚度可達(dá)20～30m，巖性接觸部位風(fēng)化層厚度可達(dá)50m，區(qū)內(nèi)中風(fēng)化帶巨厚。

2.4構(gòu)造與地震隧址區(qū)構(gòu)造單元屬于小

綏河-呼蘭中間凸起，屬清源-敦化-密山巖石圈深大斷裂影響帶，該斷裂帶全新世以來(lái)活動(dòng)不明顯，但造成區(qū)內(nèi)巖體破碎，局部風(fēng)化強(qiáng)烈。本區(qū)屬淺源地震區(qū)，最大震級(jí)5級(jí)。地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震動(dòng)加速度反組。勘察發(fā)現(xiàn)隧道進(jìn)口處發(fā)育1處構(gòu)造破碎帶，沿破碎帶可見侏羅紀(jì)花崗閃長(zhǎng)巖侵入。K344+640～K344+700區(qū)段為大理巖與花崗閃長(zhǎng)巖巖性接觸部位，巖性接觸帶傾向東南，傾角60～70°，接觸帶上下巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎帶松散并賦水，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育特征和公路走向關(guān)系，繪制赤平極射投影圖分析：（1）在進(jìn)口和洞身段部位，J1、J2和洞壁切割的楔形體不利洞體左側(cè)洞壁穩(wěn)定，三者所切割的巖塊易沿J1和J2交線順線楔形滑落。（2）在出口部位，J1、J2和洞壁切割的巖塊不利左側(cè)洞壁穩(wěn)定，易沿J1和J2交線發(fā)生順線楔形滑落；J3不利洞壁右側(cè)穩(wěn)定，易產(chǎn)生沿J3滑落。

2.5洞體圍巖物性特征及完整性

對(duì)隧道底板之上三倍洞徑范圍內(nèi)大理巖、花崗閃長(zhǎng)巖采取巖塊進(jìn)行物理力學(xué)和完整性測(cè)試，具體結(jié)果詳見表1。

3水文地質(zhì)特征

3.1水文地質(zhì)條件

地下水主要賦存大理巖溶隙、裂隙中，平時(shí)水量較小，雨季水量中等。兩側(cè)洞口部位水位埋藏較淺，水位埋深2～5m，洞身部位水位埋藏較深，水位埋深5～30m。接受大氣降水補(bǔ)給，以地下徑流和補(bǔ)給下游溝谷方式排泄，巖溶裂隙發(fā)育不均勻，徑流條件受其影響較大。地下水化學(xué)類型HCO3-Ca型，pH=7.96～8.15，礦化度191.96～270.06mg/L，侵蝕性CO2為0.00mg/L，在Ⅱ類環(huán)境下對(duì)砼微腐蝕性。

3.2涌水量估算

本次洞室內(nèi)最大涌水量估算采用地下水水平廊道法[3]計(jì)算。雨季汛期洞體最大涌水量為724.5m3/d，平時(shí)枯水期和旱季洞體涌水約為豐水期的1/5～1/3，涌水量145～245m3/d。計(jì)算過(guò)程如下：B－隧道長(zhǎng)度（690m）；k－滲透系數(shù)（0.50m/d）；L－含水層厚度（35.0m）；h0－地下水疏干后含水層厚度（0.0m）；L－洞體排水影響一側(cè)的寬度（293m）；q－單寬涌水量（1.05m3/d•m）；Q－洞體涌水量（724.5m3/d）。

4圍巖分級(jí)及評(píng)價(jià)

根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD70-2004）綜合考慮隧道底板標(biāo)高以上洞身及三倍洞徑范圍內(nèi)的圍巖工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件，結(jié)合物探和巖土體物理力學(xué)性質(zhì)等資料計(jì)算圍巖質(zhì)量指標(biāo)BQ（BQ=90+3Rc+250kV），采用修正的圍巖質(zhì)量指標(biāo)[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3）對(duì)隧道圍巖進(jìn)行初步的工程地質(zhì)分級(jí)。修正值主要考慮地下水影響、軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響和初始應(yīng)力狀態(tài)影響，參照現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄A中表A.0.2-1.2.3進(jìn)行取值。K1（地下水影響修正系數(shù)）-依據(jù)BQ計(jì)算值和地下水出水狀態(tài)取相應(yīng)值。K2（主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)）-根據(jù)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與洞軸線組合關(guān)系為其他組合關(guān)系取相應(yīng)值。K3（初始應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)）-本地區(qū)為非高應(yīng)力和極高應(yīng)力區(qū)，K3取值為0，施工過(guò)程中圍巖體不會(huì)有巖暴發(fā)生。Ⅴ級(jí)圍巖：分布在K344+300-K344+400及進(jìn)出口段，強(qiáng)～中風(fēng)化大理巖、強(qiáng)～中風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖，圍巖結(jié)構(gòu)破碎松散，巖體發(fā)育的三組節(jié)理不利邊坡和洞壁穩(wěn)定，洞體開挖時(shí)滲水為主，雨季可能出現(xiàn)小股涌水，頂板無(wú)自穩(wěn)能力，Rc=27.07～35.10MPa，Kv=0.15，K1=0.3，K2=0.3，[BQ]=149～173，洞口部位圍巖自穩(wěn)能力差，不易成洞，建議明洞開挖，并注意加固路基；若采用人工切坡宜引起滑塌，建議施工時(shí)做好防護(hù)工作。隧道開挖時(shí)，建議施工時(shí)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，施工時(shí)分層開挖，雙層注漿小導(dǎo)管或長(zhǎng)管棚支護(hù)。Ⅳ級(jí)圍巖：分布在K344+245-K344+300、K344+400-K344+460、K344+620-K344+650區(qū)段，中風(fēng)化大理巖，巖體較破碎，洞體開挖時(shí)可能沿裂隙出現(xiàn)滲水，兩組節(jié)理不利洞體左側(cè)洞壁穩(wěn)定，頂板自穩(wěn)能力差。Rc=32.30MPa，Kv=0.50，K1=0.2，K2=0.2，[BQ]=262，建議按Ⅳ級(jí)相應(yīng)復(fù)合式襯砌標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。Ⅲ級(jí)圍巖：分布在K344+460-K344+620區(qū)段，中風(fēng)化大理巖，巖體較完整。洞體開挖時(shí)沿裂隙滴水。頂板較不穩(wěn)定。Rc=48.70MPa，Kv=0.60，K1=0.1，K2=0.2，[BQ]=356，建議按Ⅲ級(jí)相應(yīng)復(fù)合式襯砌標(biāo)準(zhǔn)防護(hù)。

5結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）公路隧道圍巖分級(jí)主要受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、巖性接觸和斷裂關(guān)系、風(fēng)化狀態(tài)、巖體強(qiáng)度、節(jié)理組合關(guān)系、完整性、地下水、地應(yīng)力等多種因素影響。在分級(jí)評(píng)價(jià)時(shí)對(duì)上述因素綜合分析。（2）搖金溝隧道圍巖主要受巖體強(qiáng)度、節(jié)理組合與公路走向關(guān)系、巖性接觸和斷裂關(guān)系三個(gè)因素影響。（3）Ⅴ級(jí)圍巖段開挖時(shí)可采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法施工并輔以長(zhǎng)管棚支護(hù)，并注意地質(zhì)超前預(yù)報(bào)；Ⅳ級(jí)圍巖段開挖時(shí)可采用正臺(tái)階法施工，Ⅲ級(jí)圍巖段開挖時(shí)可采用全斷面法施工。

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作者：陳洋 黎奇 單位：吉林省地礦勘察設(shè)計(jì)研究院