巖門界隧道工程地質(zhì)勘察研究
　　李軍，王躍飛，吳有林
　�。ê�南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，湖南長沙410008）
　　摘要：巖門界隧道為深埋特長隧道，在隧道勘察中做了大量工作，對圍巖特征、地質(zhì)構(gòu)造、涌水量、圍巖穩(wěn)定性等均作出了準(zhǔn)確的判斷和預(yù)測，勘探方法和評價技術(shù)對其它隧道有較好的借鑒作用。
　　關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察；圍巖類別；涌水量；圍巖穩(wěn)定性
　　1引言
　　巖門界隧道為常德至吉首高速公路上最大的控制工程，地質(zhì)條件非常復(fù)雜。該隧道為一特長深埋隧道，左右洞平均長度為3745m。該隧道已于2005年10月10日貫通。
　　2主要勘察工作
　　勘察工作的主要內(nèi)容如下：①遙感解譯：對該地區(qū)的航片、TM圖象等遙感資料進行了室內(nèi)解譯；②地質(zhì)調(diào)繪：開展了工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、資源地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)繪，對主要溪流進行了分段測流，對長期觀測點進行了1個水文年的觀測；③物探：進行了地震勘探；④鉆探；⑤孔內(nèi)測試：在鉆孔內(nèi)進行了大量的測試，主要有抽水試驗、壓水試驗等水文地質(zhì)測試；⑥室內(nèi)試驗：進行了室內(nèi)巖石物理力學(xué)試驗。
　　3項目主要特點
　　3.1巖門界隧道選址是資源地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)工作的結(jié)果
　　巖門界隧道選址時存在過洗溪磷礦礦區(qū)方案與現(xiàn)已實施方案的比選。洗溪磷礦儲量大，品位高，現(xiàn)隧址避開了對磷礦礦區(qū)的影響，最大限度的保護了資源，最大限度的地保護了環(huán)境。
　　3.2大量運用國內(nèi)外先進的勘探設(shè)備與技術(shù)
　�、俟こ痰刭|(zhì)與水文地質(zhì)調(diào)繪：運用手持GPS對地質(zhì)點進行測量，使地質(zhì)點測量高效、準(zhǔn)確。針對隧道區(qū)大部分地方被紅層覆蓋的特點，采用了大幅增加調(diào)繪范圍，運用紅層覆蓋界限追蹤調(diào)查，查明被覆蓋的圍巖特性。運用甚低頻電磁儀、氡氣測量儀對可能存在構(gòu)造且被覆蓋的部位進行勘探，提高了調(diào)繪精度。
　�、谖锾剑翰捎孟冗M的GeoPen4801型48道數(shù)字地震儀進行了地震勘探。獲取了各地層巖性的地震波信息，尤其是被紅層覆蓋的圍巖特性。
　�、坫@探：采用繩索取芯提高鉆探效率及巖芯采取率。采用植物膠護壁，有效預(yù)防了鉆遇斷層破碎帶時塌孔事故的發(fā)生。通過鉆探，獲取深部圍巖、特別是被紅層覆蓋的深部圍巖特性。
　�、芩�文測試及計算：通過隧道孔內(nèi)壓水試驗取得的相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)，綜合考慮各種因素后，采用地下水動力學(xué)法分段對隧道涌水量進行預(yù)測估算，求出隧道總涌水量。
　�、葙Y料處理：運用Dips軟件進行節(jié)理統(tǒng)計分析，運用Unwedge軟件對圍巖穩(wěn)定性進行評價，運用2D—σ有限元計算軟件模擬隧道區(qū)巖體應(yīng)力場的形成演化過程。
　　4工程地質(zhì)條件
　　勘察區(qū)屬低山地貌，隧道場地內(nèi)地形起伏大，切割深，次級小沖溝較發(fā)育。地面高程215～220m，自然坡度40°～45°。
　　覆蓋層主要為亞粘土、碎石、塊石、總厚度一般為2.0~4.0m，局部厚度較大�；鶐r主要為白堊系上統(tǒng)鈣泥質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)砂巖、鈣質(zhì)礫巖，震旦系及元古界硅質(zhì)巖、變質(zhì)砂巖、石英砂巖、砂質(zhì)板巖為主。
　　隧道區(qū)穿過的地段位于“天硚山復(fù)式向斜”中，此復(fù)式向斜包含兩個背斜和兩個向斜，基巖為元古系板溪群五強溪組砂質(zhì)板巖、含礫砂質(zhì)板巖，向斜核部地表被白堊系砂巖覆蓋。在隧道區(qū)域，隧道軸線與復(fù)式向斜軸向呈大角度相交，在核部巖石以韌性變形為主，存在脆性破壞（巖石較破碎，且導(dǎo)水性較好），但不強烈，兩翼巖層較完整。從遙感影象圖上看，離隧道吉首段洞口約200m處通過一斷裂，呈線性負地形影象，斷層三角面清晰可見，據(jù)調(diào)查，在隧道區(qū)及其附近，未見明顯的斷層跡象，且該斷層傾向與隧道的延伸方向大體一致，斷層未穿、切隧道場地以內(nèi)，對隧道影響不大。
　　隧道區(qū)地下水主要為覆蓋層中的孔隙水、基巖裂隙水。基巖裂隙水主要存在節(jié)理裂隙發(fā)育的洞口附近風(fēng)化強烈的圍巖和褶皺核部圍巖中，水量稀少。
　　5主要工程地質(zhì)評價
　　5.1洞口工程地質(zhì)評價
　　巖層走向與線路呈大角度相交，傾向西北，對洞口左右側(cè)邊坡穩(wěn)定有利，對仰坡穩(wěn)定較不利。節(jié)理裂隙較發(fā)育，但傾角陡立，對洞口穩(wěn)定影響不大。覆蓋層、強風(fēng)化層在仰坡、兩側(cè)邊坡開挖后，容易散落，弱風(fēng)化層巖石較完整。
　　根據(jù)洞口段的巖土特征，考慮到覆蓋層及強風(fēng)化層較厚，建議采用較緩的邊坡坡比，建議洞口兩側(cè)邊坡及仰坡的坡比采用1:1.00，并進行坡面防護。
　　5.2圍巖工程地質(zhì)評價
　　A洞口附近巖石風(fēng)化帶：這一地段巖石風(fēng)化強烈，為強~弱風(fēng)化巖，除區(qū)域性節(jié)理發(fā)育外，風(fēng)化裂隙、卸荷裂隙發(fā)育，這些軟弱結(jié)構(gòu)面分布的規(guī)律性差。強風(fēng)化巖，巖體多為碎石狀松散結(jié)構(gòu)，圍巖穩(wěn)定性較差，無支護時易產(chǎn)生坍塌及大變形，圍巖縱波速度Vp=1.1-1.8km/s，圍巖類別定為Ⅱ類。B弱風(fēng)化巖，巖體為塊石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較好，但無支護時，易產(chǎn)生洞頂坍塌或側(cè)壁失穩(wěn)，圍巖縱波速度Vp=2.3-2.8km/s，圍巖類別定為Ⅲ類。
　　B褶皺核部帶：褶皺核部巖石以韌性變形為主，存在脆性破壞，巖體相對較破碎，導(dǎo)水性相對較好，淺埋段圍巖類別定為Ⅲ類，山頂向斜核部圍巖類別定為Ⅳ類。
　　C洞身微風(fēng)化～新鮮巖石帶：指上述兩類以外的其它圍巖，也就是指巖石微風(fēng)化或新鮮，且受構(gòu)造影響較弱的圍巖，絕大部分圍巖屬這一類型。其軟弱結(jié)構(gòu)面主要為節(jié)理及層面。由于巖層走向大致與隧道軸線近于正交，且圍巖為變質(zhì)巖類，層間結(jié)合好，對圍巖的穩(wěn)定影響不大。圍巖縱波速度Vp>3.2km/s，圍巖類別定為Ⅳ類和Ⅴ類。
　　5.3水文地質(zhì)評價
　　A涌水量預(yù)測
　　根據(jù)隧道壓水試驗取得的相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)，綜合考慮各種因素后，采用地下水動力學(xué)法對隧道涌水量進行預(yù)測估算�？紤]隧道在長期排水的情況下，位于無限厚的潛水含水層中，按有限含水厚度計算涌水量，并且考慮各段的滲透系數(shù)的差異，分段預(yù)測。采用用于非完整井的柯斯嘉科夫公式計算左洞大致涌水量為3097m3/d，由于隧道的雙洞相距僅40m左右，絕大部分位于上述計算的影響半徑之內(nèi)，故上述計算結(jié)果可近似代表隧道的總涌水量。
　　上述計算是對隧道總涌水量的估算，在隧道的不同地段，由于巖石裂隙的發(fā)育程度、滲透性、含水層厚度的不同，涌水量是不同的，也就是說，隧道涌水量并非平均分布。特別是在背斜核部巖體破碎的部位，與巖體較完整的地段相比，涌水量將有明顯增大，甚至有一定程度突水的可能。
　　由于地下水的補給主要是靠大氣降水，降水量隨季節(jié)而變化，涌水量也將隨時間的變化而變化。在無補給的情況下，計算表明，開挖后隨著時間的增加，涌水量將逐漸減少，特別是在前90天內(nèi)衰減很快。
　　B水文地質(zhì)評價
　　常德端右洞進洞后約40m在下界溪下通過，隧道頂板埋深僅6m左右，由于地表水的滲入，很可能產(chǎn)生較大的涌水并出現(xiàn)冒頂事故，建議沿溪溝在一定范圍內(nèi)用砼封閉溝底。除此以外，隧道區(qū)地下水及地表水對隧道的施工及營運影響不大。據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，該隧道區(qū)地下水對混凝土沒有腐蝕性。
　　6施工驗證情況
　　5.1對圍巖類別劃分的精度達到國內(nèi)領(lǐng)先水平：一是施工證明復(fù)式向斜構(gòu)造、圍巖巖性、巖層產(chǎn)狀、節(jié)理特征等均與勘察報告中的認識一致；二是圍巖類別雙洞變更長度為50余米，變更比例小于1%，在國內(nèi)外特長隧道中非常罕見。
　　5.2對隧道涌水量的預(yù)測準(zhǔn)確：勘察報告預(yù)測的總涌水量為3097m3/d，施工期間在隧道口實測最大涌水量為3390m3/d，相差不到10%。此后，涌水量變化也符合逐漸衰減的規(guī)律。
　　7結(jié)語
　�、攀┕ぷC明，巖門界隧道勘察精度高，對圍巖類別、地質(zhì)構(gòu)造、圍巖穩(wěn)定性、隧道涌水量等方面均作了較精確的判斷，為隧道“圍巖類別變更比例極低”、“零傷亡”和無塌方事故的奇跡作出了貢獻。
　　⑵圍巖穩(wěn)定性分析、涌水量預(yù)測評價方法對其它隧道具有借鑒作用。
　　參考文獻：
　　[1]劉義虎、張志龍，等.Unwedge程序在雪峰山隧道圍巖塊體穩(wěn)定性分析中的應(yīng)用[J].中南公路工程，2006，1：9-15.
　　[2].王躍飛、李軍、黃輝，等.深埋特長雪峰山公路隧道工程地質(zhì)勘察技術(shù)研究[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2008.12（4）：96-100.
　　作者簡介：李軍（1975-），男，工程師，從事交通行業(yè)巖土工程勘察與設(shè)計。

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