某隧道地質(zhì)調(diào)查成果與評(píng)價(jià)

王小林 蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730000

某隧道地質(zhì)調(diào)查成果與評(píng)價(jià)

王小林 蘭州鐵道設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730000

為了研究某隧道的穩(wěn)定性情況，針對(duì)該隧道工程地質(zhì)情況進(jìn)行了調(diào)查，并給出穩(wěn)定性評(píng)價(jià)情況，結(jié)果表明：圍巖巖性為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)板巖，巖體不完整，巖質(zhì)軟。自穩(wěn)能力無(wú)～較差，穩(wěn)定性差，易發(fā)生坍塌事故，建議適當(dāng)調(diào)整路線縱坡坡率。

隧道；地質(zhì)調(diào)查；穩(wěn)定性

引言

隧道工程地質(zhì)調(diào)查是隧道穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容[1,2]，某隧道為一連拱式淺埋短隧道，起止樁號(hào)為：K63+905～K64+075，全長(zhǎng)170.0m，最大埋深約47.66m，進(jìn)、出口設(shè)計(jì)高程352.72～355.52m，設(shè)計(jì)縱坡為單向坡，坡率：1.6%，軸線方位角220°。為了研究該隧道的穩(wěn)定性情況，針對(duì)該隧道工程地質(zhì)情況進(jìn)行了調(diào)查，并給出穩(wěn)定性評(píng)價(jià)情況。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

場(chǎng)區(qū)地貌上屬于剝蝕構(gòu)造低山丘陵地貌。位于會(huì)同縣林城鎮(zhèn)小茶溪村東北，隧道橫穿一呈近東西走向的山體鞍部，隧道走向與山體走向大致垂直，地形起伏較大，山高坡陡。隧道軸線通過地面標(biāo)高為353.85～401.98 m，相對(duì)高差約44m，山體自然坡度25～32°，地表植被較發(fā)育；進(jìn)口端地處南北方向的沖溝上部，地形較陡，覆蓋層較薄，出口端地處南北方向的沖溝頂部，地形陡，覆蓋層較薄。

1.2 地層巖性

通過實(shí)地地質(zhì)調(diào)查及對(duì)已有工程地質(zhì)勘察、設(shè)計(jì)資料的分析，認(rèn)為該隧址區(qū)地層自上而下依次為：上覆土層為第四系更新統(tǒng)殘坡積成因黏土，下伏基巖為上元古界板溪群漠濱組淺變質(zhì)巖，巖性為砂質(zhì)板巖；各巖土層基本特征如下：

黏土：棕紅色，稍濕，可塑，土質(zhì)不均勻，以粘粒為主，含少量砂質(zhì)板巖角礫，厚度0.6～1.8m，分布于山體斜坡及表層；

全風(fēng)化砂質(zhì)板巖：棕紅色，巖石風(fēng)化呈土狀，原巖結(jié)構(gòu)基本被破壞，夾少量強(qiáng)風(fēng)化碎塊，揭露厚度0.7m，分布于整個(gè)隧址區(qū)；

強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖：棕紅、淺灰黃色，淺變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙特別發(fā)育，節(jié)理面有較多黑色鐵錳質(zhì)浸染，巖石不完整，巖質(zhì)極軟～較軟，揭露厚度7.4～14.5m，分布于整個(gè)隧址區(qū)；

中風(fēng)化砂質(zhì)板巖：淺灰色，淺變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，裂隙較發(fā)育，部分裂面有少量鐵錳質(zhì)浸染，巖體較完整，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖性較脆。該層未揭穿，揭露最大厚度13.3m，分布于整個(gè)隧址區(qū)。

1.3 巖層產(chǎn)狀及節(jié)理分布情況

隧址區(qū)巖層（砂質(zhì)板巖）為單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為196°∠6°，節(jié)理裂隙較發(fā)育，多為“X”形剪節(jié)理，并垂直巖層層面發(fā)展：

進(jìn)口段發(fā)育節(jié)理2組，分別為：J1 45°∠10～25°，節(jié)理間距1.0～1.5m，延伸長(zhǎng)度3.0～5.0m，節(jié)理面平直，閉合，裂隙間無(wú)充填物，節(jié)理密度5條/m；J2 320°∠57～88°，節(jié)理間距0.5～1.5m，延伸長(zhǎng)度5.0～10.0m，節(jié)理面平直，閉合～微張，裂隙間無(wú)充填物，節(jié)理密度8條/m。

1.4 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地下水由上部土層孔隙潛水和下部基巖裂隙水組成，均接受大氣降水補(bǔ)給。上部土層與地下水聯(lián)系密切，補(bǔ)給源為大氣降水和地下水側(cè)向補(bǔ)給；基巖裂隙水受控于風(fēng)化層厚度及節(jié)理裂隙的閉合程度，透水性及富水性均較好，補(bǔ)給源為大氣降水，受季節(jié)影響，水量變化大。

2 隧道圍巖穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

2.1 隧道進(jìn)口段穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

洞口地處山體斜坡地帶，為重丘坡地地貌單元，里程樁號(hào)為K63+905，洞口底板標(biāo)高為352.72m，地面高程為355.64m，自然坡度約25°，植被發(fā)育，圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，具碎石狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差，成洞較困難。巖性為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖，覆蓋層較薄，巖層產(chǎn)狀為196°∠6°，巖層傾向與坡向大角度相交，傾角較緩，成逆向坡，對(duì)洞口段圍巖穩(wěn)定較有利，但強(qiáng)風(fēng)化巖層厚度較大，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體破碎，穩(wěn)定性差；隧道開挖后，在巖層面及節(jié)理裂隙J1的共同切割作用下，易沿節(jié)理裂隙產(chǎn)生“追蹤性”破壞，并形成不穩(wěn)定的“楔形體”，洞頂易產(chǎn)生坍塌。

2.2 隧道洞身段穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

該段屬重丘山頂?shù)孛矄卧?，地形起伏稍大，地表植被較發(fā)育，洞身頂板圍巖厚度18～47m，巖性為強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)板巖，板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)較軟，巖體較破碎，巖體多呈碎裂～塊狀結(jié)構(gòu)，屬Ⅴ～Ⅳ級(jí)圍巖，穩(wěn)定性較差，一般無(wú)自穩(wěn)能力，數(shù)日～數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)變形、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中～大塌方。

2.3 隧道出口段穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)

洞口地處山體沖溝頂部，為丘陵坡、谷地地貌單元，里程樁號(hào)為K64+075，洞口底板標(biāo)高為355.52m，地面高程為359.56m，自然坡度20～40°，地表植被發(fā)育，圍巖等級(jí)為Ⅴ級(jí)，具碎石狀結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性差，成洞較困難；巖性為強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖，覆蓋層薄，巖層產(chǎn)狀為196°∠6°，其走向與線路呈大角度相交，傾向與坡向相同，形成順向坡，巖層傾角較緩，對(duì)圍巖的穩(wěn)定極為不利，隧道走向與節(jié)理裂隙J1近平行或小角度相交，對(duì)隧道洞壁穩(wěn)定極為不利，在其他裂隙的組合下易產(chǎn)生順?biāo)淼雷呦虻摹白粉櫋毙推茐?，圍巖破壞形態(tài)多呈楔形體塊狀不穩(wěn)定體。

2.4 隧道水文地質(zhì)評(píng)價(jià)

隧道進(jìn)、出口均處于山坳斜坡地勻，起到類似篩網(wǎng)的作用，減緩了由于粗骨料的快速失水所產(chǎn)生的裂縫，延緩了第一條塑性收縮裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。同時(shí)，在混凝土開裂后，纖維的抗拉作用阻止了裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，從而能較大幅度提高混凝土的抗?jié)B性和抗裂性。

三、聚合物溶液

一般為有機(jī)乳液，顆粒較小，粒徑小于1μm，不到水泥顆粒的1/10，有利于集料表面的緊密堆積。此外，乳液均勻分布于水相中，隨著水分減少而漸漸靠近，最后相互擴(kuò)散而成為薄膜，因此，水分多的地方，聚合物顆粒也多，所以聚合物會(huì)在集料表面富集，聚合物本身具有良好的變形能力，使其能夠在界面過渡區(qū)形成良好的、具有高度抗?jié)B性的薄膜，從而提高了混凝土的抗?jié)B性和耐久性。

四、摻入多種材料進(jìn)行復(fù)合改性

主要是根據(jù)前面所講的三種摻和材料的特性，針對(duì)不同的施工工藝和建筑物環(huán)境使用的要求，對(duì)混凝土進(jìn)行復(fù)合改性，改善混凝土界面區(qū)的組成、結(jié)構(gòu)與性能，擬提高混凝土物理性能、力學(xué)性能和耐久性。

眾所周知混凝土是一種多相復(fù)合材料，也是世界上最廣泛采用的建筑材料，其性能取決于水泥漿基體、骨料及其兩者界面結(jié)合的性能。大量的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明：在混凝土中摻入以上一種或幾種摻和料，可以有效地改善混凝土的物理力學(xué)性能，滿足某些特殊工程的要求，也是當(dāng)今混凝土應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

[1] P·梅泰;祝永年等譯.混凝土的結(jié)構(gòu)、性能與材料[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社.1991年

[2] 楊坪，彭振斌.硅粉在混凝土中的應(yīng)用探討[J].混凝土.2002，1

[3] 蒲心誠(chéng),等.高效活性礦物摻料與混凝土的高性能化[J].混凝土,2002，2

[4] 鐘世云,等.聚合物改性水泥砂漿界面過渡區(qū)的交流阻抗譜研究[J].硅酸鹽學(xué)報(bào).2002，4

[5]黃從運(yùn),等.聚合物改性水泥混凝土[J].房材與應(yīng)用.2002，10

Results and Assessment for a Tunnel Geological Situation

Wang XiaoLin
Lanzhou Railway Survey and Design Institute Co., Ltd,Lanzhou 730000,China

In order to study the stability of one tunnel, the engineering geological situation is investigated, to give out the stability assessment situation. The investigation results show that, the surrounding rock mass is high to middle weathered slate, the rock mass is incomplete with soft characteristic.The stability of the tunnel is poor, which is easy to lead to the collapse failure, it is recommend to adapt the slope of the cutting plane.

tunnel; geological investigation; stability

TU457

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.08.050

張文恩(1977-),男, 大學(xué)本科，建筑工程專業(yè),建筑施工工程師。