狮子山隧道工程地质勘察报告

狮子山隧道工程地质勘察 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(E):下部以砖红色-厚层砂岩为主，夹薄层泥岩;上部以砖1-2 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(Q):主要为冲积、洪积、坡积和残积物。 4 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?。F断层穿过狮子山，但其规模5 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 ,,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。 ?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。 ?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: 2BKH**? 狭长水平廊道法:Q= R 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。 H*K F*T*K?大气降雨入渗系数法:Q= T 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) 围岩级地层地层岩性 岩体完整 别 时代 性 1 3.2 ? E砖红色砂岩。中厚较完整 1-2 层 2 7.2 ? E 砖红色砂岩。中厚较完整 1-2 层 3 0-6 ? E 砖红色砂岩。中厚较完整 1-2 14 层 6-8 ? E 暗红色砂岩，巨厚较完整 1-2 层 4 10.5 ? E 暗红色砂岩，巨厚较完整 1-2 层 5 17.5 0-14 ? E 暗红色砂岩，巨厚较完整 1-2 层 14-17.5 ? E 泥质砂岩，中厚层 较完整 1-2 6 18 ? E 泥质砂岩，中厚层 较完整 1-2 7 12 ? E 泥质砂岩，中厚层 较完整 1-2 8 15.6 ?E 含有泥质夹层，薄较破碎 1 1-2 层 9 16.5 0-9.5 ? E 含有泥质夹层，较破碎 11-2 薄层 9.5-16.5 ?E 风化裂隙。泥质破碎 2 1-2 夹层，薄层 四、隧道工程地质问题分析 1、隧道洞口边坡稳定性分析 -5m，呈蠕动隧道进出洞口地层表层主要为第四系残坡积层，厚度为4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?;出洞口为夹泥质砂岩，节理发育明显，部分呈散体状，属于?。综上洞口段支护结构设计采用2 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f,6060?f,30?f,15?f,f,5 rrrrr 抗压 30 15 5 强度 MPa 岩石坚硬程度等级的定性分类 坚硬定 性 鉴 定 代 表 性 岩 石 程 度等 级 坚 锤击声清脆，有回未风化~微风化花岗岩、闪长岩、辉绿岩、硬 硬 弹，震手，难击碎，玄武岩、安山岩、片麻岩、石英岩、石 岩 基本无吸水反应。 英砂岩、硅质砾岩、硅质石灰岩等。 质 较 锤击声较清脆，有1、微风化的坚硬岩石; 硬 轻微回弹，稍震2、未风化的大理岩、板岩、石灰岩、白岩 岩 手，较难击碎，有云岩、钙质砂岩等。 轻微吸水反应。 较 锤击声不清脆，无1、中风化~强风化的坚硬岩或较硬岩; 软 软 回弹，轻易击碎，2、未风化微风化的凝灰岩、千枚岩、泥 岩 浸水后指甲可刻灰岩、砂质泥岩等。 质 出印痕。 软 锤击声哑，无回1、;强风化的坚硬岩或较硬岩; 岩 岩 弹，有较深凹痕，2、中风化~强风化的较软岩; 浸水后手可捏碎，3、未风化~微风化的页岩、泥岩、泥质 辧开。 砂岩等。 极软锤击声哑，无回1、全风化的各种岩石; 岩 弹，有较深凹痕，2、各种半成岩。 浸水后手可捏成 团。 完结构面发育程主要结构面 主要结相 应 结 构 类 整 度 的结合程度 构 型 程面类型 组平均间 度 数 距m 1~2 完,1 结合好或结合裂隙、层整体状或巨厚层整 一般 面 状结构 1~2 较,1 结合好或结合裂隙、层块状或厚层状结完 一般 面 构 整 2~3 1~0.4 结合差 块状结构 2~3 1~0.4 较结合差 裂隙、层裂隙块状或中厚破 面、小断层状结构 碎 层 0.4~0.2 ?3 结合好 镶嵌碎裂结构 结合一般 中、薄层状结构 0.4~0.2 破?3 结合好或结合各种类裂隙块状结构 碎 一般 型结构 ?0.2 结合差 面 碎裂状结构 极无结合很差 散体状结构 破序 碎 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 0.75~0.55 0.55~0.35 0.35~0.15 完整性指,0.75 ,0.15 标 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/f,0.75为软化岩石。岩石质量按RQD分为:好的RQD,90%;干湿 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 岩体岩体地 结构结构面发育情况 岩土工程特可能发生结 质类型 体 征 的岩土工构类性状 程问题 型 整体巨块状巨块以层面和原生或岩体稳定，可 状结岩浆岩状 构造节理为主，多视为均质各 构 和变质闭合，间距大于向同性弹性局部滑动 岩,巨厚1.5m，一般为1~2体 或坍塌, 层沉积组，无危险结构。 深埋洞室 岩 的岩爆 块状厚层状块状 有少量贯穿性节结构面互相结构 沉积岩，柱状 理裂隙,结构面间牵制，岩体基 块状岩距0.7~1.5m，一般本稳定，接近 浆岩和为2~3组，有少量弹性各向同 变质岩 分离体 性体 层状多韵律层状 有层理、片理、节变形和强度可沿结构结构 薄层、中板状 理，常有层间错动 受层面控制，面滑塌， 厚层状为各向异性软岩可参 沉积岩，弹性体，稳定生塑性变 副变质性较差 形 岩 碎裂构造影碎块断层、节理、片理整体强度很 状结响严重状 层理发育，结构面低，并受软弱构 的破碎间距0.25~0.5m，结构面控制，易发生规 岩层 一般3组以上，有呈弹塑性体，模较大岩 许多分离体 稳定性很差。 体失稳， 地下水加散体断层破碎屑构造和风化裂隙完整性受极 剧失稳。 状结碎带、强状 密集，结构面错综大破坏，稳定 构 风化及复杂，多充填粘性性极差，接近。 全风化土，形成无序小块松散体介质 带 和碎屑 岩体质量基本分类 完整 程完 较较破 极 度 整 完破碎 破 坚硬 整 碎 碎 程度 坚硬岩A ??? ? ?A A AA A 较硬岩B ?????B B B B B 较软岩C ?????C C C C C 软 岩D ?????D D D D D 极软岩E ?? ? ? ? E EEEE狮子山隧道围岩的分类见下表 序号 长度(m) 围岩级别 1 3.2 ? 2 7.2 ? 3 0-6 ? 14 6-8 ? 4 10.5 ? 5 17.5 0-14 ? 14-17.5 ? 6 18 ? 7 12 ? 8 15.6 ?1 9 16.5 0-9.5 ? 1 9.5-16.5 ?2 3、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。 ?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。 ?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。