隧道施工地質(zhì)ppt課件

.,隧道地質(zhì)及施工地質(zhì),中鐵西南科學(xué)研究院有限公司何發(fā)亮教授級(jí)高工、碩導(dǎo)王石春顧問、研究員,.,隧道地質(zhì),1.概述隧道是修建于巖土體中的地下工程。隧道工程的設(shè)計(jì)和施工必須以工程巖體（圍巖）的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件為主要依據(jù)。合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)和施工方案應(yīng)該與工程場(chǎng)區(qū)的巖土體地質(zhì)條件相匹配，對(duì)場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)是否清楚和掌握，是隧道工程建設(shè)成敗的關(guān)鍵之一。2.巖類2.1沉積巖沉積巖是母巖（沉積巖、火成巖和變質(zhì)巖）風(fēng)化作用、生物作用、剝蝕作用（破巖作用）和某種火山作用產(chǎn)物經(jīng)風(fēng)、水的搬運(yùn)（搬運(yùn)作用）后由于搬運(yùn)營(yíng)力的減弱在一定環(huán)境條件下經(jīng)過沉積、固結(jié)成巖作用形成的巖石。一般來(lái)說，未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)的沉積巖巖層基本為水平巖層或傾角較緩，層理構(gòu)造是沉積巖的基本構(gòu)造特征，主要為水平層理、沙紋狀理面、交錯(cuò)層理面結(jié)構(gòu)，波痕、干裂、縫合線、疊層和鮞狀構(gòu)造，主要結(jié)構(gòu)面為層面。,.,沉積巖有碎屑巖（砂巖、泥（頁(yè)）巖、礫巖等）和碳酸鹽巖（灰?guī)r、白云巖等）是分布較廣的兩類沉積巖2.2火成巖火成巖分侵入巖和噴出巖（火山巖）。前者是地球深部高溫高壓巖漿或熔巖流沿地殼內(nèi)薄弱地帶、構(gòu)造通道等向地殼深、淺部侵入形成，多呈巖脈、巖墻、巖床、巖蓋(巖盤)、巖盆、巖脊、巖基狀，由于侵入巖是高溫高壓巖漿冷凝而成，因此未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)的侵入巖往往具有原生冷凝收縮節(jié)理(橫節(jié)理、縱節(jié)理和水平節(jié)理)，主要原生節(jié)理走向往往平行巖體的長(zhǎng)軸方向，此外在侵入巖邊界外存在一定范圍的原巖變質(zhì)，變質(zhì)程度自邊界往外由強(qiáng)變?nèi)?。侵入巖按性質(zhì)可分酸性、中性、基性和超基性等侵入巖。噴出巖是由地球深部高溫高壓巖漿或熔巖流沿火山口通道噴溢出地面冷凝形成，多呈巖被、巖錐、火山口和火山通到。流動(dòng)構(gòu)造和原生節(jié)理是火成巖特有的構(gòu)造特征。,.,2.3變質(zhì)巖母巖在特定地質(zhì)和物理化學(xué)條件下經(jīng)過轉(zhuǎn)變?cè)僭熳饔?變質(zhì)作用)形成的具有新的礦物組合和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖石。在變質(zhì)巖中，絹云母、綠泥石、蛇紋石和滑石等變質(zhì)礦物是變質(zhì)巖礦物成分的基本特征，變余、變晶、交代和碎裂結(jié)構(gòu)是變質(zhì)巖特有的結(jié)構(gòu)，變質(zhì)巖構(gòu)造主要以變余構(gòu)造和變成構(gòu)造為主。變質(zhì)巖中包括淺變質(zhì)巖，如千枚巖、板巖、變質(zhì)砂巖等；深變質(zhì)巖，如片巖混合巖、混合片麻巖。3.地層和地質(zhì)構(gòu)造3.1地層地層的劃分，根據(jù)其生成時(shí)間（年代）從老到新，劃分為太古界、元古界、古生界（寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)）、中生界（三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)）和新生界（第三紀(jì)、第四紀(jì)）。一般來(lái)說，除特殊巖類地層外，年代越老的地層巖石成巖程度越高，密度越大；年代越新的地層巖石，成巖程度越低，密度越小，第三、四系地層中的巖石，多呈半成巖狀態(tài)或松散狀態(tài)。,.,3.2地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造是由各種內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用導(dǎo)致的巖石變形的產(chǎn)物，具體表現(xiàn)為巖石的褶皺、斷裂、劈理、節(jié)理以及其它的面狀、線狀構(gòu)造等。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是地球內(nèi)部應(yīng)力集中釋放的過程，地震、地殼表面的隆起(造山運(yùn)動(dòng))、板塊的漂移碰撞等無(wú)一例外都是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的型式。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和外營(yíng)力作用(地表巖石的風(fēng)化、剝蝕等)的結(jié)果，即我們今天所看到的地球表面和地質(zhì)構(gòu)造。與隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造主要包括：（1）水平巖層：巖層的層面基本上是一個(gè)水平面，即巖層的同一層面基本處于同一海拔高度。水平巖層主要分布在受地殼運(yùn)動(dòng)影響較輕微的地區(qū)。其特征是上新下老、地層界線與地形等高線平行或重合、巖層厚度即巖層頂?shù)酌娓叱滩?、露頭寬度與地面坡度成反比。（2）傾斜巖層：由于受地殼運(yùn)動(dòng)或巖漿活動(dòng)影響，原來(lái)的水平巖層產(chǎn)狀發(fā)生變化，形成在一定地區(qū)內(nèi)具有大致相同的傾向、傾角的一系列巖層，即傾斜巖層。,.,（3）褶皺：巖層受力作用發(fā)生彎曲即褶皺。巖層向上彎曲，核心部位巖層老，兩側(cè)巖層較新，稱為背斜；反之，巖層向下彎曲，核心部位巖層新，兩側(cè)巖層較老，稱為向斜。背斜和向斜是褶皺的兩種基本形態(tài)類型。由系列向斜和背斜組成的背斜稱為復(fù)式背斜，由系列向斜和背斜組成的向斜稱為復(fù)式向斜。（4）斷層及節(jié)理：巖層受力作用發(fā)生斷裂變形，斷裂變形階段產(chǎn)生的構(gòu)造統(tǒng)稱斷裂構(gòu)造。一般地說，沿?cái)嗔褍蓚?cè)巖層未發(fā)生明顯位移或位移極小的斷裂稱為節(jié)理；沿?cái)嗔褍蓚?cè)巖層發(fā)生明顯位移的斷裂稱為斷層。根據(jù)節(jié)理與所在巖層產(chǎn)狀要素的關(guān)系可分為走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜向節(jié)理，根據(jù)節(jié)理與區(qū)域褶皺樞紐方向、主要斷層走向及其他線狀構(gòu)造延伸方向的關(guān)系可分為縱節(jié)理、橫節(jié)理、斜節(jié)理，按節(jié)理的力學(xué)成因可分為剪節(jié)理、張節(jié)理、扭節(jié)理。,.,斷層按斷盤的移動(dòng)可分為正斷層、逆斷層和平移斷層，按斷層的走向與區(qū)域構(gòu)造線（如褶皺軸向）的關(guān)系可分為縱斷層、橫斷層和斜斷層，按斷層與地層產(chǎn)狀的關(guān)系可分為走向斷層、傾向斷層、斜向斷層和順層斷層，按斷層產(chǎn)生的力學(xué)性質(zhì)可分為壓性斷層（層間斷層）、張性斷層和扭性斷層。3.3其它構(gòu)造：如穹窿構(gòu)造、火長(zhǎng)巖原生構(gòu)造（侵入巖的破裂構(gòu)造、錐狀巖席及環(huán)狀巖墻，火山巖的破裂構(gòu)造及火山構(gòu)造等）.3.4構(gòu)造特別是節(jié)理、斷層作用的最終結(jié)果是使巖體破碎甚至泥化、糜棱巖化，造成破碎巖體的強(qiáng)透水性和泥化、糜棱巖化巖體的隔水特性。工程地質(zhì)工作者，應(yīng)著重研究斷層，節(jié)理的上述作用對(duì)工程巖體強(qiáng)度、完整狀態(tài)、巖體質(zhì)量及穩(wěn)定性的影響。,.,4.地下水在隧道工程施工中，地下水的作用非?；钴S：本身可造成隧道涌水；可軟化泥化巖石，增大圍巖的變形；降低結(jié)構(gòu)面的內(nèi)聚力，造成不利組合巖塊的塌落甚至引起大的坍方；加劇構(gòu)造巖、風(fēng)化巖、破碎巖、粘土砂及泥夾塊石類巖溶充填物活動(dòng)性，引發(fā)隧道洞內(nèi)坍方、泥石流、巖溶涌突泥災(zāi)害；隧道工程遇到的地下水類型主要有：第四系松散巖類孔隙水、基巖裂隙水、巖溶地下水、破碎巖富水帶等。第四系松散巖類孔隙水主要引起第四系松散巖類的變形坍塌；基巖裂隙水軟化泥化巖石增大圍巖的變形，降低結(jié)構(gòu)面的內(nèi)聚力造成不利組合巖塊的塌落甚至引起大的坍方；破碎巖富水帶多造成涌水和構(gòu)造巖、風(fēng)化巖、破碎巖的失穩(wěn)坍方、泥石流；巖溶地下水則造成隧道巖溶涌水、涌突泥等災(zāi)害。,.,5.特殊巖類及其工程地質(zhì)特性5.1構(gòu)造巖主要是指由于密集節(jié)理切割造成破碎巖體、斷層錯(cuò)動(dòng)形成的斷層破碎巖、斷層糜棱巖和斷層泥等。密集節(jié)理切割和張性斷層錯(cuò)動(dòng)形成的破碎巖體，由于破碎塊體間空隙大，破碎巖體帶往往是地下水良好的富集、運(yùn)移通道，同時(shí)由于破碎塊體間結(jié)合力低或無(wú)結(jié)合力，極易形成坍方；而壓性斷層擠壓錯(cuò)動(dòng)形成的主干斷層帶斷層泥和糜棱巖帶，則具有隔水的特點(diǎn)，主干斷層帶兩側(cè)破碎巖體，盡管破碎塊體間存在少量的細(xì)粒充填物，但仍具有密集節(jié)理切割和張性斷層錯(cuò)動(dòng)形成的破碎巖體所具有的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)特性。5.2軟巖按工程巖體分級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，巖石單軸抗壓（干）30Mpa的巖石統(tǒng)稱為軟質(zhì)巖。隧道在軟巖中施工的主要工程地質(zhì)問題是圍巖的變形。5.3膨脹巖土膨脹巖是指礦物成分中含有強(qiáng)親水礦物(蒙脫石、伊利石等)，遇水具漲縮性能的巖石。主要為粘土類巖石，此類巖石通常具性脆、色淺和貝殼狀斷口等特點(diǎn)。隧道施工遇此類巖土，圍巖多出現(xiàn)大的變形問題。,.,5.4鹽溶角礫巖主要指石膏、碳酸鹽巖、芒硝等巖石地層在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過程中由于自身性脆或地層擠壓錯(cuò)動(dòng)造成破碎而后重新膠結(jié)、半膠結(jié)或未膠結(jié)形成的角礫巖，未膠結(jié)角礫巖中多充填粘土。半膠結(jié)和未膠結(jié)角礫巖中的隧道施工，往往易出現(xiàn)圍巖的變形坍塌。5.5煤系地層（煤層）煤系地層本身除了因節(jié)理裂隙發(fā)育造成圍巖體巖質(zhì)較軟，易風(fēng)化破碎易出現(xiàn)圍巖的變形坍塌外，主要工程地質(zhì)問題是煤層中所含瓦斯的富集溢出、燃燒、爆炸及煤層采掘廢棄礦巷雍水的突出和回填及坍塌體的坍塌對(duì)隧道施工帶來(lái)的危害。5.6含鹽層石膏、巖鹽等易溶解，具強(qiáng)腐蝕性及膨脹性上述特殊巖類，由于工程地質(zhì)特殊性是隧道地質(zhì)勘查調(diào)查的重點(diǎn)，查明其性狀外，必須專門對(duì)某些特殊巖類、對(duì)其穩(wěn)定性和對(duì)隧道設(shè)計(jì)和施工的影響作出評(píng)價(jià)。,.,6.不同結(jié)構(gòu)類型巖體變形破壞特征及主要工程地質(zhì)問題6.1水平巖層中的隧道工程水平巖層中的隧道工程施工，主要有厚層或巨厚層水平巖層、厚層夾?。ㄜ洠铀綆r層、薄層水平巖層中的隧道工程施工。不考慮巖石中節(jié)理的影響，水平巖層中的隧道施工的主要工程地質(zhì)問題是薄層狀水平巖層（包括軟夾層）隧道起拱線以上部分的坍方和拱頂板狀坍方、厚層夾薄層中的薄層位于隧道頂部時(shí)的小板狀坍方6.2傾斜巖層中的隧道工程地質(zhì)問題傾斜巖層特別是陡傾巖層，巖層走向與隧道軸線間交角越大，越有利于隧道的施工開挖。不考慮巖石中節(jié)理的影響，傾斜巖層中隧道工程可能施工遇到的主要工程地質(zhì)問題是順層錯(cuò)動(dòng)破碎帶圍巖的穩(wěn)定性、軟巖的變形和失穩(wěn)破壞問題和脆性巖層在邊墻和拱部的張拗折坍落問題,.,6.3斷層中的隧道工程地質(zhì)問題壓性和壓扭性斷層主干斷層帶中部多有斷層泥或斷層糜棱巖且具隔水特性，上盤富水；張性斷層主干斷層帶則由張裂角礫巖組成，具有良好的導(dǎo)水特性。斷層（斷裂）及其破碎帶是隧道工程施工中遇到的最常見的也是最為復(fù)雜的不良地質(zhì)體之一，在斷層（斷裂）及其破碎帶中發(fā)生的隧道洞內(nèi)工程地質(zhì)問有主干斷層帶上盤側(cè)過飽水?dāng)鄬幽嗉捌扑閹r夾粘土坍塌涌泥和構(gòu)造巖（動(dòng)力變質(zhì)巖，包括構(gòu)造角礫巖、碎裂巖、糜棱巖及片理化巖）的失穩(wěn)坍方和變形問題，嚴(yán)重地威脅隧道的施工和隧道施工人員的人身安全。一般來(lái)說，壓性和壓扭性斷層主干斷層帶中部多有斷層泥或斷層糜棱巖且具隔水特性，上盤富水。其主要工程地質(zhì)問題是破碎圍巖的變形、失穩(wěn)坍方、揭穿主干斷層帶斷層泥或斷層糜棱巖進(jìn)入上盤破碎帶的涌水、由于過飽水致使靠上盤側(cè)斷層泥或斷層糜棱巖及破碎圍巖穩(wěn)定性極差造成的坍塌和涌泥。,.,對(duì)于張性斷層而言，斷層（斷裂）破碎巖體中很少含粘土質(zhì)物質(zhì)，導(dǎo)水性良好，隧道施工揭穿張性斷層（斷裂）破碎帶極易發(fā)生坍方和涌水?；鸪蓭r地區(qū)的斷層（斷裂）及其破碎帶，往往帶有構(gòu)造變質(zhì)現(xiàn)象，在斷層（斷裂）及其破碎帶的兩側(cè)，巖體多發(fā)生蝕變；在斷層（斷裂）及其破碎帶內(nèi)，破碎巖體的蝕變則更加重了巖體的破碎，嚴(yán)重的如花崗巖地層中斷層（斷裂）及其破碎帶內(nèi)巖體手抓即成一把砂子，富水坍塌嚴(yán)重者甚至形成泥砂石流，隧道圍巖無(wú)穩(wěn)定性可言；蝕變的輝綠巖脈則遇水變軟。早期斷裂形成的碎裂巖和糜棱巖的變質(zhì)和混合巖化作用的結(jié)果，則形成變質(zhì)和混合巖化的碎裂巖和糜棱巖，圍巖或穩(wěn)定性差，或變形大。,.,6.4節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面的不利組合及節(jié)理密集帶的工程地質(zhì)問題巖層層面、節(jié)理面、斷層面、巖性分界面等不連續(xù)結(jié)構(gòu)面在巖體中的分布組合，有時(shí)與隧道周邊一道構(gòu)成對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定不利的組合體。當(dāng)隧道施工通過時(shí)，這些結(jié)構(gòu)面的不利組合體或自動(dòng)坍落，或在水及施工擾動(dòng)作用誘發(fā)下坍落；有時(shí)這種結(jié)構(gòu)面的不利組合體的坍落往往帶來(lái)較大規(guī)模的隧道圍巖坍方。任何節(jié)理都是在一定條件下巖體受力作用產(chǎn)生的。受剪應(yīng)力作用產(chǎn)生的剪節(jié)理產(chǎn)狀穩(wěn)定、節(jié)理面平直光滑、延伸較長(zhǎng)、發(fā)育較密，易形成節(jié)理密集帶。在節(jié)理密集帶內(nèi)，巖體一般較破碎至破碎，隧道施工穿越節(jié)理密集帶時(shí)，極易發(fā)生圍巖的失穩(wěn)坍方。此外，強(qiáng)烈剪性節(jié)理密集帶中的破碎巖體中由于受壓力作用往往含粘土等物質(zhì)，不利地下水的運(yùn)移，隧道施工穿越強(qiáng)烈剪性節(jié)理密集帶中的破碎巖體一般僅見滲水而無(wú)大的涌水。受拉應(yīng)力作用產(chǎn)生的張性節(jié)理產(chǎn)狀不穩(wěn)定、節(jié)理面粗糙不平、延伸短，積少形成節(jié)理密集帶，但形成節(jié)理密集帶時(shí)，極易發(fā)生隧道圍巖的失穩(wěn)坍方，且由于張性節(jié)理密集帶破碎巖體導(dǎo)水性良好易發(fā)生隧道施工時(shí)的涌水。,.,6.5向斜構(gòu)造中的隧道工程地質(zhì)問題褶皺是巖層受力作用彎曲的產(chǎn)物。巖層在受力彎曲的過程中，形成向、背斜構(gòu)造內(nèi)部小構(gòu)造，在堅(jiān)硬脆性巖層中易形成縱張節(jié)理和縱（走向）斷裂，在軟硬相間巖層中則易形成硬巖層中的縱張節(jié)理、軟巖層中的錯(cuò)動(dòng)擠壓，在向斜的核部甚至存在巖層間的滑脫現(xiàn)象。向斜構(gòu)造盆地往往為儲(chǔ)水構(gòu)造，其內(nèi)部縱張節(jié)理和縱（走向）斷裂往往具有良好的導(dǎo)水特性，利于大氣降雨、表水和地下水向深部運(yùn)移，隧道施工揭穿縱張節(jié)理密集發(fā)育帶和縱（走向）斷裂破碎帶往往發(fā)生嚴(yán)重的隧道涌水災(zāi)害和圍巖的變形失穩(wěn)破壞。在巖溶地區(qū)，沿縱張節(jié)理和縱（走向）斷裂破碎帶及向斜的核部存在的巖層間的滑脫帶往往是深部巖溶的強(qiáng)發(fā)育帶；當(dāng)?shù)貙又写嬖谙鄬?duì)隔水層時(shí)，隧道施工揭穿縱張節(jié)理和縱（走向）斷裂破碎帶或沿縱張節(jié)理、縱（走向）斷裂破碎帶及向斜的核部存在的巖層間的滑脫帶發(fā)育的深部巖溶造成的隧道涌水往往具有承壓特點(diǎn)；深部巖溶泥石充填物的涌出則更造成隧道洞內(nèi)泥石流和突泥災(zāi)害。武廣鐵路大瑤山隧道中段、渝懷鐵路園梁山隧道中段都穿過向斜儲(chǔ)水構(gòu)造，施工中發(fā)生了突水災(zāi)害。,.,7.巖溶工程地質(zhì)問題7.1概述據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至1998年底，我國(guó)已建鐵路公路隧道工程80%以上在施工和運(yùn)營(yíng)過程中出現(xiàn)各種各樣、程度不同的地質(zhì)災(zāi)害，而巖溶地區(qū)隧道又以充填粘土、粘土夾塊石地段的圍巖變形破壞、巖溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭最為突出。巖溶地區(qū)鐵路隧道地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，施工期往往造成洞內(nèi)隧道、施工機(jī)具和運(yùn)輸軌道的被掩埋或淹沒，施工中斷，工期延誤，洞外則因洞內(nèi)巖溶涌水涌泥涌沙造成地表塌陷和地表水源枯竭，進(jìn)而引發(fā)地表生態(tài)環(huán)境災(zāi)害；運(yùn)營(yíng)期往往造成掩埋或淹沒隧道，中斷行車。在建渝懷鐵路武隆隧道巖溶涌水、圓梁山隧道巖溶涌水和涌泥不僅給施工造成巨大的困難和財(cái)產(chǎn)損失，而且對(duì)施工人員的生命造成了巨大危害。隨著我國(guó)交通建設(shè)的發(fā)展，隧道修建技術(shù)水平的提高，在巖溶地區(qū)修建鐵路、公路隧道越來(lái)越多，新近開始建設(shè)的宜萬(wàn)鐵路200余公里隧道除一座不通過碳酸鹽巖地層外其余隧道均在碳酸鹽巖地層中通過，預(yù)計(jì)巖溶地質(zhì)災(zāi)害將較過去修建的任何一條鐵路都要復(fù)雜且嚴(yán)重。,.,截止至1998年底，我國(guó)巖溶地區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道共26座，其中南方巖溶區(qū)17座，北方巖溶區(qū)8座，西部巖溶區(qū)僅1座。隨著近年來(lái)渝懷、遂渝和宜萬(wàn)鐵路的相繼開工，南方巖溶區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道數(shù)量急劇增加，到宜萬(wàn)全線開工，南方巖溶區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道將增加22座。迄今為止，已建和在建巖溶地區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道中：南方巖溶區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道23座發(fā)生過較大巖溶涌水災(zāi)害13座，占56.52%；涌泥涌沙災(zāi)害8座，占34.78%；地表塌陷5座，占21.74%；地表水源流失或枯竭5座，占領(lǐng)21.74%。北方巖溶區(qū)發(fā)生過較大巖溶涌水災(zāi)害2座，占25%；地表水源流失或枯竭1座，占領(lǐng)12.5%。7.2巖溶發(fā)育的一般規(guī)律7.2.1可溶巖可溶性巖石是巖溶發(fā)育的前提條件。巖石的可溶性越強(qiáng)，就越有利于巖溶發(fā)育。在常見的碳酸鹽類巖石中，純石灰?guī)r比白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖易受溶蝕；白云巖比硅質(zhì)灰?guī)r易受溶蝕。在各種碳酸鹽類巖石分布地區(qū)，巖溶主要在厚層純灰?guī)r中發(fā)育。,.,在碳酸鹽類巖石中，不溶于酸的物質(zhì)（粘土、二氧化硅、瀝青等）含量越多，巖石的可溶性就越低，巖溶就不易發(fā)育。由于這些非可溶物質(zhì)的存在，阻礙了水同巖石中可溶成份的接觸，尤其是這些非可溶物質(zhì)呈分散狀態(tài)或以膠結(jié)構(gòu)形式存在時(shí)，更是如此?？扇苄詭r石按巖溶發(fā)育程度可分為五類：a.質(zhì)純厚層石灰?guī)r巖溶最發(fā)育，多以溶隙和中小型溶洞為主，并有一定數(shù)量的大型溶洞；b.白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖巖溶次之；c.大理巖巖溶發(fā)育較弱；d.泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r及泥質(zhì)、白云質(zhì)角礫巖巖溶發(fā)育很弱；e.蝕變灰?guī)r、矽卡巖巖溶發(fā)育甚微。需指出的是，巖溶多沿著可溶巖層與非可溶巖層接觸帶分布。碳酸鹽類巖石與非可溶性巖層或巖體的接觸帶，常是地下水運(yùn)動(dòng)匯集的地方，由于地下水流常常在這里集中并沿著接觸帶流動(dòng)，巖溶常沿著可溶巖層與非可溶巖層的接觸帶一側(cè)的可溶巖中發(fā)育。,.,當(dāng)產(chǎn)狀傾斜的可溶巖層與上覆和下伏的非可溶巖層接觸時(shí)，常在其上覆接觸帶形成一系列溶井，落水洞等垂直形態(tài)的巖溶，在下伏接觸帶常形成系列巖溶接觸泉。7.2.2地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造因素對(duì)巖溶發(fā)育的影響主要是通過巖體破裂和變形形成的結(jié)構(gòu)面表現(xiàn)出來(lái)的，構(gòu)造裂隙的延伸方向常?？刂浦叵聨r溶的發(fā)展方向?？扇苄詭r石中的構(gòu)造裂隙，為地下水的運(yùn)動(dòng)提供了空間，地下水不斷沿著巖石裂隙運(yùn)移，對(duì)可溶巖進(jìn)行化學(xué)溶蝕，形成空洞。地質(zhì)構(gòu)造對(duì)巖溶發(fā)育的影響主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：a.巖溶沿?cái)鄬悠扑閹Оl(fā)育b.斷層與裂隙是巖體在構(gòu)造應(yīng)力作用下形成的破裂構(gòu)造形跡，它對(duì)巖溶發(fā)育起著控制作用。c.可溶巖層的斷層破碎帶，特別是張性斷層破碎帶，利于地下水的運(yùn)移，地下巖溶特別發(fā)育，常發(fā)育有地下暗河等大型巖溶，在斷層交叉的部位常形成大型溶洞、地下河天窗及地下湖泊等。,.,d.巖溶沿著褶皺軸部發(fā)育在褶曲構(gòu)造的軸部，縱張裂隙（斷層）較多，有利于地下水活動(dòng)，地下水易沿著張裂隙溶蝕擴(kuò)展，形成溶蝕裂隙和溶洞，進(jìn)一步發(fā)展成為大型巖溶或暗河。e.巖溶沿著層面構(gòu)造裂隙發(fā)育在原狀水平巖層褶皺過程中，巖層往往發(fā)生層間錯(cuò)動(dòng)或滑動(dòng)，在層間可產(chǎn)生層面張裂隙或?qū)用媾ち严叮瑸榈叵滤顒?dòng)提供運(yùn)移通道，易發(fā)育順層巖溶。7.2.3地下水的動(dòng)力條件在具備前兩個(gè)條件基礎(chǔ)上，只有在地下水的溶蝕、溶解或沖蝕等水動(dòng)力作用，才可能發(fā)生巖溶，所以說，地下水動(dòng)力條件與可溶巖、構(gòu)造條件是巖溶發(fā)育的三個(gè)必要條件。因此，巖溶發(fā)育往往具有以下規(guī)律：a.受可溶巖與非可溶巖接觸帶位置控制b.受構(gòu)造控制：巖溶地下暗河受斷層破碎帶控制c.溶洞洞壁受巖層層面或垂直節(jié)理面控制,.,7.3巖溶地質(zhì)災(zāi)害縱觀巖溶地區(qū)隧道地質(zhì)災(zāi)害，主要以充填粘土、粘土夾塊石地段的圍巖變形破壞、巖溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭為主。巖溶地質(zhì)災(zāi)害是巖溶隧道經(jīng)常碰到的問題。對(duì)地質(zhì)工作者而言，應(yīng)根據(jù)巖溶發(fā)育的程度，洞穴規(guī)洞穴的充填性質(zhì)和情況，巖溶水動(dòng)力條件，以及巖溶洞穴在隧道工程中出現(xiàn)的部位，可分別采用繞避、加固、封堵、引排、跨越等措施通過。（1）巖溶充填物圍巖變形：巖溶地區(qū)隧道圍巖大變形主要發(fā)生在充填粘土、粘土夾塊石巖溶地段，由于巖溶中充填的粘土、粘土夾塊石往往含水，自穩(wěn)能力極差，隧道開挖后因初期支護(hù)不及時(shí)或支護(hù)強(qiáng)度不足，圍巖或變形直至失穩(wěn)破壞，或變形造成初期支護(hù)的變形破壞。,.,（2）巖溶涌水：巖溶涌水是巖溶地區(qū)隧道施工中最常見的地質(zhì)災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在在建和已建鐵路隧道中，80%以上的隧道在施工過程中遭遇過涌水災(zāi)害，至今仍有30%的隧道工程處于地下水的威脅中，巖溶隧道更以涌水量大且突然著稱。巖溶涌水主要是隧道施工揭穿充水巖溶和巖溶水突破隧道洞壁與充水巖溶壁間隔水巖層所致。（3）巖溶涌泥：可以說，涌泥是巖溶地區(qū)鐵路長(zhǎng)隧道特有的一種地質(zhì)災(zāi)害，巖溶洞穴中充填的粘土、粘土夾石為這種災(zāi)害的發(fā)生提供了必不可少的物質(zhì)條件。,.,巖溶發(fā)育與構(gòu)造的關(guān)系,.,8.采空區(qū)及廢棄礦巷、煤層、瓦斯軟夾層采空巷道主要指在采金屬、非金屬礦巷，廢棄；礦巷包括廢棄的礦巷、工程坑道。第一種情況：由于礦產(chǎn)開采，巷道中不存在雍水和坍塌物；在采煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)嚴(yán)格，即便隧道施工揭穿，亦無(wú)因巷道雍水造成的隧道涌水、礦巷坍塌物坍塌和瓦斯?jié)舛冗^大自燃爆炸的問題，但當(dāng)?shù)V巷位于隧道底下方時(shí)，存在隧道底板安全厚度問題；第二種情況：由于處于無(wú)管理狀態(tài)，特別是非國(guó)有礦，廢棄巷道中雍水、坍塌及廢棄煤礦巷道中瓦斯積聚在所難免，因此隧道施工若揭穿廢棄礦巷，因巷道雍水造成的隧道涌水、礦巷坍塌物坍塌和廢棄煤礦巷積聚的瓦斯突出自燃爆炸等災(zāi)害事故均有可能發(fā)生。,.,煤層是隧道施工過程中瓦斯的源地層，瓦斯突出、燃燒、爆炸是煤系地層中隧道施工的大敵，煤層在隧道中的出露位置是瓦斯相對(duì)集中之所在。因此確定煤層在隧道中的出露位置是煤系地層隧道施工期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。值得提出的是，在深埋隧道還原環(huán)境條件下泥炭質(zhì)頁(yè)巖中，也存在瓦斯溢出的可能性。貴州崇（溪河）遵（義）高速公路涼風(fēng)埡隧道炭質(zhì)頁(yè)巖中產(chǎn)生的瓦斯即通過灰?guī)r裂隙溢出，嚴(yán)重處甚至在隧道底積水中形成冒泡現(xiàn)象。軟夾層是沉積巖和沉積變質(zhì)巖在沉積成巖過程中形成的強(qiáng)度較軟的巖層，其對(duì)隧道施工的影響主要是圍巖變形較大，自穩(wěn)能力差，易于造成圍巖的坍塌破壞；在傾斜巖層和褶皺地層中，軟夾層也是順層斷層發(fā)育的有利位置。,.,隧道施工地質(zhì),隧道施工地質(zhì)工作的重要性隧道施工地質(zhì)工作的主要內(nèi)容,.,隧道施工地質(zhì)工作的重要性,隧道可行性研究、勘察階段地質(zhì)工作成果是隧道工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)隧道施工地質(zhì)工作是提高隧道施工地質(zhì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率的需要隧道施工地質(zhì)工作是對(duì)可行性研究、勘察階段地質(zhì)工作的補(bǔ)充和完善，是隧道運(yùn)營(yíng)過程中隧道地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)、施工的重要依據(jù)隧道施工地質(zhì)工作是隧道施工過程中根據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行隧道圍巖級(jí)別確定和設(shè)計(jì)變更的依據(jù)，也就是說施工地質(zhì)工作的成果，所獲取的地質(zhì)信息，圍巖變形收斂的監(jiān)測(cè)資料是圍巖級(jí)別修正、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、施工的依據(jù),.,隧道施工地質(zhì)工作的主要內(nèi)容,資料收集、勘察成果整理分析、熟悉設(shè)計(jì)文件、資料和圖紙地面地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查洞內(nèi)地質(zhì)調(diào)查隧道施工掌子面素描必要的測(cè)試試驗(yàn)其最終成果是隧道地質(zhì)縱斷面圖和隧道地質(zhì)展示圖,.,資料收集、勘察成果整理分析、熟悉設(shè)計(jì)文件、資料和圖紙,首先應(yīng)對(duì)整個(gè)隧道工程所處地質(zhì)環(huán)境有一個(gè)宏觀的把握?？辈斐晒撬淼涝O(shè)計(jì)文件、圖紙、資料提出的依據(jù)。整理分析和研究包括勘探（鉆探、槽探、坑探、物探）、試驗(yàn)（巖石物理力學(xué)試驗(yàn)、鉆孔水文地質(zhì)試驗(yàn)、巖體原位測(cè)試等）成果，是確定隧道穿越地層層序、地層巖性、地層產(chǎn)狀，構(gòu)造分布、產(chǎn)狀及其性質(zhì)，隧道水文地質(zhì)環(huán)境，不良地質(zhì)體（帶）分布及其性質(zhì)，進(jìn)行隧道涌水量計(jì)算，在設(shè)計(jì)階段對(duì)隧道施工可能遇到的不良地質(zhì)體（帶）分布、性質(zhì)及可能造成的隧道地質(zhì)災(zāi)害提出宏觀預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的需要。隧道設(shè)計(jì)文件、資料和圖紙是設(shè)計(jì)者根據(jù)隧道預(yù)可研和可行性研究報(bào)告、隧道初步勘察和詳細(xì)勘察成果的整理分析研究結(jié)果提出的，是可行性研究和勘察成果整理分析研究成果的總結(jié)。熟悉設(shè)計(jì)文件、資料和圖紙是宏觀把握隧道所處地質(zhì)、構(gòu)造、水文地質(zhì)背景，初步確定隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)重點(diǎn)區(qū)段的需要。,.,本階段的工作主要包括：（1）明確隧道穿越的地層層序、地層巖性、地層產(chǎn)狀、地層在隧道軸線上的展布長(zhǎng)度、不同地層巖石體的工程地質(zhì)水文地質(zhì)特性、特殊地層（煤層、可溶巖地層、膏巖層等）的分布；（2）掌握構(gòu)造特別是斷層在隧道軸線上的分布位置、斷層及其破碎帶寬度、性質(zhì)、產(chǎn)狀；（3）明確地層、構(gòu)造與隧道的關(guān)系；（4）分析研究可能存在的不良地質(zhì)體（斷層及其破碎帶、巖溶發(fā)育帶、煤層、在采礦巷、廢棄礦巷、順層錯(cuò)動(dòng)擠壓破碎帶、軟巖段等）的分布位置、性質(zhì)、規(guī)模及其因隧道施工揭穿可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，初步提出施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)重點(diǎn)區(qū)段。,.,地面地質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查,由于地質(zhì)勘察精度、經(jīng)費(fèi)等諸多條件的限制，根據(jù)地質(zhì)勘察資料做出的設(shè)計(jì)與實(shí)際不符的情況屢有發(fā)生，而長(zhǎng)大隧道、地質(zhì)復(fù)雜的隧道、水下隧道、可能存在大斷層、巖溶、大量涌水涌泥、巖爆、瓦斯突出等工程地質(zhì)災(zāi)害的隧道、可能因開挖造成環(huán)境生態(tài)破壞的隧道、覆蓋層太厚、植被良好不易進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查和勘探的隧道則更是如此，由于勘測(cè)設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)工作量和投入所限，勘測(cè)設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)預(yù)估預(yù)評(píng)價(jià)僅僅是對(duì)隧道所處地質(zhì)背景的宏觀把握，不可能對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)情況作出微觀的把握，需要進(jìn)行補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查。補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查不僅是對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)預(yù)估預(yù)評(píng)價(jià)的補(bǔ)充，對(duì)隧道所處復(fù)雜地質(zhì)條件的微觀的把握，更是確定隧道施工期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)重點(diǎn)段、減少隧道施工期地質(zhì)預(yù)報(bào)盲目性、使預(yù)報(bào)具有較強(qiáng)針對(duì)性的重要保證。,.,補(bǔ)充地質(zhì)調(diào)查的內(nèi)容主要包括：（1）不同巖性、地層在隧道地表的出露及接觸關(guān)系，巖層產(chǎn)狀及其變化；（2）構(gòu)造在隧道地表的出露、分布、性質(zhì)、規(guī)模及其產(chǎn)狀變化；（3）地表巖溶發(fā)育位置、規(guī)模及分布規(guī)律；（4）軟層（煤層、石膏層）在地表的出露位置、規(guī)模及