新開嶺隧道洞口圍巖工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

1、新開嶺隧道洞口圍巖工程地質(zhì)評(píng)價(jià)【摘要】隧道圍巖工程地質(zhì)評(píng)價(jià)是隧道圍巖穩(wěn)定性和施工安全性的 前提和基礎(chǔ)性工作。在對(duì)莊河至蓋州高速公路新開嶺隧道圍巖進(jìn)行詳細(xì)工 程地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，采用赤平投影與圍巖基本質(zhì)量分級(jí)相結(jié)合的方法，判 定隧道圍巖質(zhì)量。研究結(jié)果表明：隧道洞口段巖體較為破碎，對(duì)邊坡穩(wěn)定 不利，需進(jìn)行噴錨、支擋及排水等工程處理?！娟P(guān)鍵詞】隧道；赤平投影；圍巖質(zhì)量分級(jí)；洞口邊坡穩(wěn)定性0前言在新奧法理論體系中，圍巖是承載的主體，利用圍巖的自承能力維持 隧道穩(wěn)定是新奧法的核心理念。在這種體系中，圍巖自身的穩(wěn)定性對(duì)隧道 建設(shè)起到至關(guān)重要的作用。因此，在隧道建設(shè)屮，對(duì)圍巖進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng) 價(jià)，是確保施工期圍

2、巖穩(wěn)定的理論基礎(chǔ)，是保證隧道施工工期和建設(shè)成本 的前提。本文在對(duì)莊河至蓋州高速公路新開嶺隧道隧址區(qū)工程地質(zhì)條件進(jìn)行 詳細(xì)調(diào)研基礎(chǔ)上，獲得了圍巖抗壓強(qiáng)度、完整性系數(shù)等基本指標(biāo)，同時(shí)對(duì) 主要結(jié)構(gòu)面基于赤平投影方法進(jìn)行危巖質(zhì)量劃分及工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)圍巖 穩(wěn)定性計(jì)算與分析具有指導(dǎo)意義。1新開嶺隧道工程地質(zhì)條件1.1地形地貌條件隧道區(qū)屬低山地貌，地形較簡(jiǎn)單，山頂較陡，洞口坡度為15。-25° o 山體總體呈東西走向，最高海拔350. 4m,最低海拔26& 4m,相對(duì)高差92. 0mo1.2地層巖性測(cè)區(qū)基巖出露情況較好，大部分地段巖石裸露。地層主要為第四系碎 石，印支期侵入的二長(zhǎng)花崗巖和

3、青口口系永寧組石英砂巖，石英砂巖與二 長(zhǎng)花崗巖為侵入接觸關(guān)系。1.3區(qū)域構(gòu)造條件設(shè)計(jì)帶內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，但總體較穩(wěn)定。第四紀(jì)以來一直處于長(zhǎng)期緩慢 的間歇性的上升運(yùn)動(dòng)，至少有四次間歇性上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生，上升幅度達(dá)120m 以上。1.4水文地質(zhì)條件經(jīng)地表調(diào)繪，測(cè)區(qū)在yk45+620位置有一條水溝，存在季節(jié)性地表匯 水，流量很小，并隨季節(jié)變化而變化，為5-7l/min；測(cè)區(qū)在yk46+160右 18米位置有一條水溝，存在季節(jié)性地表匯水，流量很小，并隨季節(jié)變化而 變化，為 7-9l/min0經(jīng)鉆探判別，隧道洞口處鉆孔內(nèi)均見地下水，水位不穩(wěn)定，埋深1. 2-16. 3米不等，地下水類型主要為第四系孔隙水及基巖風(fēng)

4、化裂隙水。2隧道洞口段巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)2. 1隧址區(qū)主要結(jié)構(gòu)血特征隧道區(qū)二長(zhǎng)花崗巖與石英砂巖接觸關(guān)系為侵入接觸。隧道區(qū)節(jié)理裂隙較發(fā)育，且不規(guī)則，雜亂，主耍有三組：j1 : 84。 z75° ,節(jié)理面平均間距0.10.2米，結(jié)合程度一般，充填少量泥質(zhì)， 顯剪性；j2 : 325° z84° , j3 : 160° z29° ,節(jié)理面平均間距0. 2 0.3米，結(jié)合程度一般，無充填，顯剪性，調(diào)繪點(diǎn)位于k45+600、k46+100 米處。根據(jù)物探橫剖面i和ii的結(jié)果，結(jié)合鉆探和地面調(diào)查，推測(cè) k45+630-k45+640附近存在基巖構(gòu)造破碎帶，破碎帶

5、寬度為10米左右，構(gòu) 造破碎帶產(chǎn)狀為48。z54。，編號(hào)為flo此外，根據(jù)物探縱剖面i和ii 的結(jié)果，結(jié)合鉆探和地面調(diào)查，推測(cè)k45+880處存在基巖斷裂構(gòu)造或巖石 破碎帶，構(gòu)造破碎帶產(chǎn)狀為135。z66° ,編號(hào)為f2。隧址區(qū)主要結(jié)構(gòu)面 特征所示，其持平投影圖如圖1所示。2.2洞口段巖體質(zhì)量及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)2.2. 1莊河端洞口隧道莊河端洞口屬低山-緩坡地貌，地形坡角在15。20。，隧道中 心線與地形等高線斜交。洞口處地表向下以此為碎石、1全風(fēng)化二長(zhǎng) 花崗巖、2強(qiáng)風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖、3中風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖。根據(jù)物探結(jié)果, 結(jié)合鉆探和地面調(diào)查，莊河端洞口處在szk4501鉆孔揭露屮風(fēng)化二長(zhǎng)花崗

6、巖，而在szk4502鉆孔未揭露中風(fēng)化巖層，在szk4503鉆孔鉆探深度 14. 0-32. 0米處巖芯破碎，與物探推測(cè)k45+630-k45+640附近存在基巖構(gòu) 造破碎帶相符，根據(jù)地面調(diào)查，破碎帶寬度為10米左右，構(gòu)造破碎帶產(chǎn) 狀為48° z54° ,編號(hào)為fl。洞口處圍巖極破碎-破碎，碎、裂，塊狀結(jié)構(gòu)，地下水修正系數(shù)k1二0.4, 軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀修止系數(shù)k2二0.4,計(jì)算二長(zhǎng)花崗巖bq二175.6,屬v級(jí)圍 巖，隧道開挖時(shí)，圍巖受振動(dòng)易發(fā)生掉塊，甚至塌落，建議采用錨噴掛網(wǎng) 式聯(lián)合支護(hù)，采取適當(dāng)?shù)姆浪⑴潘胧?.2.2蓋州端洞口隧道蓋州端屬低山-緩坡地貌，地形坡角在

7、20。-25° ,隧道中心線與 地形等高線斜交。洞口處地表向下依次為碎石、2強(qiáng)風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖、 3中風(fēng)化二長(zhǎng)花崗巖3中風(fēng)化石英砂巖。洞口處圍巖極破碎破碎，碎、裂，塊狀結(jié)構(gòu)，地下水修正系數(shù)k1-0. 4, 計(jì)算二長(zhǎng)花崗巖bq=217.9,屬v級(jí)圍巖，隧道開挖時(shí)，圍巖受振動(dòng)易發(fā) 牛掉塊，甚至塌落，建議采用錨噴掛網(wǎng)式聯(lián)合支護(hù)，采取適當(dāng)?shù)姆浪?、?水措施。2.2.3洞口邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)洞口所處地貌為低山緩坡地貌，山體自然坡度為15。-25° ,斜坡自 然條件下較穩(wěn)定，邊坡開挖地層主耍為碎石，全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化二 長(zhǎng)花崗巖，碎石一般呈松散-稍密狀態(tài)，地下水影響較大，開挖高度內(nèi)

8、巖 土體較不穩(wěn)定，特別是洞口存在厚度為0. 4-8. 6米的碎石，因而施工時(shí)建 議采取坡面防護(hù)，開挖后及時(shí)修建擋墻護(hù)坡，并采取防水、排水措施。圖1主要結(jié)構(gòu)面赤平投影圖表表1新開嶺隧道圍巖級(jí)別注：表中zk表示隧道左線，yk表示右線.3隧道圍巖質(zhì)量評(píng)價(jià)根據(jù)圍巖的巖性、完整程度、風(fēng)化狀態(tài)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、節(jié)理裂隙發(fā)育情 況及水文地質(zhì)等定性特征，依據(jù)工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，得到圍巖基本質(zhì) 量指標(biāo)bq bq二90+3rc+250kv。其屮rc為巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度指標(biāo)；kv 為巖體完整性系數(shù)。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)地下水條件、軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、高 地應(yīng)力等條件進(jìn)行修正，得到圍巖巖體基本質(zhì)量指標(biāo)修正值bq =bq-100(k

9、1+k2+k3)。其中k1為地下水影響修正系數(shù)；k2為主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀 影響修正系數(shù)；k3為初始地應(yīng)力狀態(tài)影響修-正系數(shù)，綜合考慮圍巖定性特 征與定量指標(biāo)，對(duì)隧道區(qū)圍巖級(jí)別進(jìn)行了分段劃分，如表1所示。3. 1隧道進(jìn)口段圍巖質(zhì)量評(píng)價(jià)屬低山-緩坡地貌，地形坡角在15。-20° ,隧道屮心線與地形等高線 斜交。洞口段巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育,rqd=20-60%,巖石抗壓強(qiáng)度為25. 2mpa, 縱波波速為3860-4350m/s,巖體完整性系數(shù)為0. 38-0. 89。根據(jù)物探結(jié)果, 結(jié)合鉆探和地血調(diào)查，莊河端洞口處在szk4501鉆孔揭露中風(fēng)化二長(zhǎng)花崗 巖，與物探推測(cè)k45+630k45+

10、640附近存在基巖構(gòu)造破碎帶相符；根據(jù) 地面調(diào)查，破碎帶寬度為10米左右，構(gòu)造破碎帶產(chǎn)狀為48。z54° ,編 號(hào)為f1。洞口處圍巖極破碎-破碎，碎、裂，中-薄層狀結(jié)構(gòu)，地下水修正系數(shù) k1二0.4,軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀修正系數(shù)k2=0. 4，計(jì)算二長(zhǎng)花崗巖bq二175.6, 屬v級(jí)圍巖，隧道開挖時(shí)，圍巖受振動(dòng)易發(fā)生掉塊，甚至塌落，建議采用 錨噴掛網(wǎng)式聯(lián)合支護(hù)，采取適當(dāng)?shù)姆浪?、排水措施?.2隧道出口段圍巖質(zhì)量評(píng)價(jià)屬低山-緩坡地貌，地形坡角在20° -25° ,隧道中心線與地形等高線 斜交。洞口處巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。rqd二20-70%,巖石抗壓強(qiáng)度30. 8mpa,

11、縱波波速3460-4320m/s,巖體完整性系數(shù)0. 63-0. 84。洞口處圍巖極破碎-破碎，碎、裂，屮-薄層結(jié)構(gòu)，地下水修正系數(shù) kl=0.4，計(jì)算二長(zhǎng)花崗巖bq=217.9,屬v級(jí)圍巖，隧道開挖時(shí)，圍巖受振動(dòng)易發(fā)生掉塊，甚至塌落，建議采用錨噴掛網(wǎng)式聯(lián)合支護(hù)，采取適當(dāng)?shù)?防水、排水措施。4結(jié)論通過研究，新開嶺隧道圍巖以二長(zhǎng)花崗巖與石英砂巖為主，整體巖體 較破碎，隧址區(qū)主要結(jié)構(gòu)面為三組斜交節(jié)理及兩條斷層出露，受其影響， 隧道圍巖破碎程度較高，完整性差，圍巖整體穩(wěn)定性較差。隧道進(jìn)出口段 巖體風(fēng)化程度高，基本質(zhì)量等級(jí)為v級(jí)，應(yīng)對(duì)圍巖采取噴錨支護(hù)與防排水 相結(jié)合的綜合治理措施，以保證圍巖的穩(wěn)定?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1徐干成，喬春生，劉保國(guó)，等富溪雙連拱隧道圍