綜合地質(zhì)勘察方法在巖溶區(qū)隧道工程中的應(yīng)用

摘 要：本文以黔江-張家界-常德鐵路某隧道工程的勘察工作為例，針對巖溶區(qū)工程地質(zhì)特點，采用了包括地面地質(zhì)調(diào)查、物探、鉆探等手段的綜合地質(zhì)勘察方法，查明了隧道工區(qū)巖溶發(fā)育及分布規(guī)律，為工程設(shè)計提供了較為祥實可靠的勘察資料。

關(guān)鍵詞：綜合地質(zhì)勘察 巖溶 巖溶分布規(guī)律

中圖分類號：U212 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0068-02

巖溶是由于地表水及地下水活動所引起可溶巖石的溶蝕作用，以及由這種作用所形成的各種地表和地下溶蝕現(xiàn)象的總稱。

我國巖溶分布廣泛，當(dāng)鐵路以隧道形式通過巖溶區(qū)時，可能遇到各種危害：如溶洞填充物坍塌，突然涌水、涌泥，下伏溶洞使隧道襯砌發(fā)生不均勻沉降，造成襯砌開裂或失穩(wěn)等。因此，查明巖溶洞穴和巖溶水的分布規(guī)律和巖溶發(fā)育程度，為鐵路選線、設(shè)計提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。

1 工程概況

黔江-張家界-常德鐵路臥云界隧道位于湖南省桑植縣山區(qū)。該隧道為雙線隧道，貫通線里程為DK147+280～DK152+340，隧道總長5060 m，隧道為“人”字坡，坡度為3.5～17.8‰，進口高程408.93 m，出口高程351.61 m，最大埋深449.5 m。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)概況

2.1 地層巖性及水文地質(zhì)特征

本工程主要涉及地層有第四系沖積、坡積粉質(zhì)黏土，三疊系中統(tǒng)灰?guī)r夾白云巖，下統(tǒng)灰?guī)r，二疊系上統(tǒng)灰?guī)r夾炭質(zhì)頁巖，下統(tǒng)灰?guī)r、灰?guī)r夾炭質(zhì)頁巖，泥盆系上統(tǒng)砂巖夾頁巖，中統(tǒng)砂巖和志留系上統(tǒng)頁巖夾粉砂巖。

灰?guī)r：淺灰-青灰色為主，局部為灰白色，弱風(fēng)化為主，隱晶質(zhì)構(gòu)造，中厚層-厚層狀構(gòu)造，成份以方解石為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，其裂隙面局部可見銹黃色水漬銹斑。弱風(fēng)化層，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，局部可見小中型溶洞，洞中無水無充填物。

白云巖：灰白色或肉紅色為主，局部為褐黃色，礦物成份以方解石為主，微晶結(jié)構(gòu)，厚層-巨厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，隙面偶見少量輕微溶蝕現(xiàn)象，局部有0.7～0.8 m厚強風(fēng)層，裂隙面不新鮮，溶蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重，巖芯較破碎，巖質(zhì)略硬；弱風(fēng)化，溶蝕現(xiàn)象發(fā)育，局部可見小中型溶洞，其呈水平狀或為串珠狀，巖芯較完整，巖質(zhì)較硬。

地下水發(fā)育，地下水類型為巖溶水，含水巖組為二疊系灰?guī)r、灰?guī)r夾炭質(zhì)頁巖和三疊系灰?guī)r、灰?guī)r夾白云巖，主要受大氣降水補給。巖溶地貌類型為溶丘槽谷、斜坡溝谷和溶丘洼地。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

工程場地主要地質(zhì)構(gòu)造為二戶溪背斜褶皺構(gòu)造。二戶溪背斜核部在線路里程DK147+400附近，背斜軸向N60°E，軸面直立，西北翼地層產(chǎn)狀N10°～20°W40°～45°S，東南翼地層產(chǎn)狀N5°～15°W/30°～45°N。隧道工程場地位于二戶溪背斜的核部及東南翼。場址區(qū)域巖層總體沿N-S走向，地層為整合接觸，巖層產(chǎn)狀變化不大，局部有揉皺，扭曲現(xiàn)象。

3 綜合地質(zhì)勘察方法的應(yīng)用

主要采用地面地質(zhì)調(diào)查、物探和鉆探等方法進行巖溶區(qū)的工程地質(zhì)勘察工作。

3.1 地面地質(zhì)調(diào)查

為了查明本工區(qū)巖溶發(fā)育情況，以便為線路合理選線提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，本次調(diào)查期間對擬定線路通過區(qū)寬2.6 km、面積為13 km的地區(qū)進行了詳細的地質(zhì)調(diào)查，查明了線路通過區(qū)地層巖性、地層產(chǎn)狀、地表巖溶分布等情況。

通過地面地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)了一個面積約1 km的巖溶洼地，地表巖溶發(fā)育，且發(fā)育一條暗河。若線路以隧道形式通過此處極為不利，因此線路選擇繞避該巖溶洼地。如圖1所示。

3.2 物探及鉆探

為了探測隧道通過區(qū)域的巖溶發(fā)育情況，在充分分析地面地質(zhì)調(diào)查成果的基礎(chǔ)上，布置了若干物探斷面。本次調(diào)查采用了高密度電法，得到典型物理場異常區(qū)，如圖2所示。

利用鉆探手段，揭示物探異常區(qū)的地質(zhì)情況，從而對物探成果進行合理的地質(zhì)解譯，確定工區(qū)巖溶發(fā)育情況及分布規(guī)律。通過鉆孔對物探異常區(qū)的揭示，確定了本地區(qū)視電阻率在200～500 Ω·m范圍為巖溶發(fā)育區(qū)，溶洞為粉質(zhì)黏土全填充；500～1000 Ω·m為輕微溶蝕灰?guī)r區(qū)，大于1000 Ω·m為完整灰?guī)r區(qū)。

通過對物探成果的地質(zhì)解譯，得到隧道洞身巖溶發(fā)育分布圖（圖3）。

4 結(jié)論

通過綜合地質(zhì)勘察方法可以得出該工區(qū)的巖溶發(fā)育程度和分布規(guī)律如下。

（1）地形地貌、巖層產(chǎn)狀控制巖溶發(fā)育程度及分布。被河流切割形成溝谷的可溶巖地區(qū)巖體破碎，水循環(huán)強烈，巖溶發(fā)育。巖溶發(fā)育的形態(tài)一般受巖層產(chǎn)狀控制，角度與巖層傾角一致。

（2）可溶巖與非可溶巖接觸帶巖溶發(fā)育，巖溶發(fā)育的位置受接觸帶產(chǎn)狀控制。非可溶巖相當(dāng)于隔水底板，當(dāng)可溶巖與非可溶巖接觸帶傾向與山坡傾向相反時，地下水沿山坡向山腳徑流時受阻，從而在接觸帶上形成富水區(qū)，因此巖溶發(fā)育；反之當(dāng)接觸帶傾向與山坡傾向一致時，水流順暢，巖溶發(fā)育較少。

（3）巖性造成的巖溶發(fā)育，如灰?guī)r、白云巖區(qū)巖溶集中發(fā)育。

綜上所述采用綜合地質(zhì)勘察方法對可溶巖地區(qū)進行工程地質(zhì)調(diào)查，可以由地面地質(zhì)調(diào)查指導(dǎo)物探的布置，由鉆探對物探成果進行解譯和驗證，使各種手段都能經(jīng)濟合理的發(fā)揮作用，點面結(jié)合、由淺入深地認識該地區(qū)巖溶發(fā)育特征和分布規(guī)律，為隧道選線提供地質(zhì)依據(jù)，為隧道設(shè)計提供地質(zhì)參數(shù)，為施工方法的選擇、隧道排水方案的制定提供指導(dǎo)。

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