长引水隧道综合地质编录总结

王义伟,蒲来春

(1.北京国电水利电力工程有限公司 地质处,北京 100024;2.北京振冲工程股份有限公司,北京 100024)

1 前言

在隧道勘测设计阶段,对隧道沿线进行地质调查、钻孔勘探,由于钻孔相隔一定的距离进行地质取样,加上长引水隧洞地质情况的复杂和多样性,难以全面准确掌握隧道沿线的地质概况,只作为隧道预设计的依据,在开挖过程中作为施工前参考。因此在隧道开挖过程中暴露出的围岩才是最真实的围岩状况,必须注意工作面围岩状况,进行综合地质编录,做出施工记录,推断前方围岩状况,指导施工避免发生工程事故。

2 编录对象和内容

隧道施工地质编录主要对象为每个开挖循环的岩面,包括前方掌子面、边墙、顶拱、底板。具体的编录内容包括四个方面。

2.1 工程地质

工程地质编录内容包括掌子面全部岩层层位、层序、岩层组合以及各层岩石的岩性、厚度、产状,对特殊岩层如软弱夹层、隔水层中的透水层或透水层中的隔水层等应进行重点调查。

2.2 构造地质

构造地质编录的内容主要包括断层及其破碎带,背斜、向斜褶皱,节理等的调查。地质编录中尤其应注意对断层及断层破碎带的编录,对其类型、结构、组成、宽度、含水及与隧道的位置关系等情况均应详细记录。

2.3 水文地质

隧道水文地质的编录主要指掌子面的渗水、滴水、涌水、大涌水情况,水量水压情况,补给情况等。

3 编录方法和程序

地质编录的主要方法是地质素描和数码照相。在编录过程中,必须遵循一定的原则和步骤。

3.1编录原则

(1)统一的原则

在编录工作中,每个人必须严格遵守统一的原则,对素描涉及的许多具体问题按照统一的规定执行。如统一岩石的名称、地层划分标准、统一比例尺、图例、图表格式、图幅、坐标、编录方法等,确保其通用性和可读性。

(2)正确性

文字描述和图件素描应正确反映实际地质情况,并且简明扼要,突出重点。

(3)及时性

编录必须在现场进行,并且在每一开挖循环结束后及时进行,禁止事后素描。

3.2 编录工具

进行地质编录前,应准备好地质编录的工具。具体如下:①地质罗盘(或袖珍型地质经纬仪);②地质锤;③放大镜;④矿灯;⑤绘图纸、绘图板(或地质记录簿)和铅笔橡皮;⑥数码相机;⑦钢卷尺;⑧皮尺。

3.3 编录步骤和程序(现场、记录、数据处理)

3.3.1 地质编录准备

(1)地质编录人员应准备好编录工具、图纸,了解一下上次编录的里程、地质条件,并绘出本次编录隧道轮廓:中心线、桩号、高程及洞向等。

图1 地质素描编录工作程序流程

(2)通知现场施工人员在编录地段侧壁标明里程和高程,便于地质预报人员素描。

(3)现场施工人员应对围岩面采用风或水进行吹洗,保证地质编录人员能看清岩面层理、构造等。

3.3.2 地质编录

(1)到达地质编录地点后,首先找到标示的里程和高程,将皮尺拉开置于边墙下,确定地质编录段里程和高程。

(2)编录前,应先对编录段隧道整体进行详细观察,了解其构造、岩层岩性、水文情况等,确定节理、裂隙、断层等重点编录对象。

(3)正式编录时,采用坐标纸按统一的比例记录。先对确定的重点部位进行如实的素描,素描内容如前述,然后以此为参照再对其它部位进行认真素描。对于素描对象的说明采用记录簿单独记录,完成后采用数码相机拍照记录,在危险地段编录时,宜先进行拍照,再编录重点部位。

(4)编录过程中,需对围岩岩石准确核准定名,然后依据软硬岩的代表性岩石,将其粗略划分(需要对强度精确分级时采集岩石样品进行饱和单轴极限抗压强度测试),接下来根据物探成果判断素描段与构造体的位置关系并确定受地质构造影响的程度。节理发育程度的确定主要是通过对围岩面节理组数、类型、间距、闭合度、和填充物等内容。岩体结构类型及特征则通过隧道两壁、掌子面上的围岩完整状态、结构面的间距、性质、张开度、和填充程度等的观测确定。围岩开挖后的稳定状态,根据围岩是否出现掉块、内鼓等岩石变形特征的调查来确定,最后确定水文条件和岩溶发育状况。

3.3.3 地质编录数据处理

(1)完成现场地质编录后,及时将编录成果编号,然后输入电脑,同时将图纸归档保存。

(2)根据地质编录图,结合地质构造原理和设计提供的地质资料,判断掌子面前方的地质条件,并确定围岩级别。

(3)对于每一次地质编录的结果均应及时整理,如出现异常情况则每天应向主管领导汇报,报告内容应包括预测分析报告、素描图、素描图说明、围岩级别判定卡。

3.3.4 注意事项

(1)地质素描必须在现场进行,不得根据回忆绘制和编写。

(2)素描一律采用写实的方法,记录方式、比例、图例应统一。

(3)拍照时应将重点部位和尺子均纳入镜头,便于判读。

(4)地质编录应在每次出碴后与掌子面测量同步进行,尽量减少对施工的干扰。

(5)编录时,应保持围岩面清洁,便于观察。

4 地质编录标准

地质编录一律采用米格绘图纸绘制,A 3纸幅,纵向排列4个工作面。从上自下依次为左侧面、拱顶面、右侧面、底面。

地质编录比例统一采用1∶100。

5 岩石命名标准

在施工过程中一般是观察岩石的颜色、结构、构造、矿物成分及其含量,最后确定其岩石名称。

5.1 颜色

应描述岩石的整体颜色,如颜色不均匀时,把岩石标本远离眼睛0.5m处观察,写出整体的颜色。

5.2 结构

区分岩石是碎屑结构、泥质结构还是结晶结构。碎屑结构是由碎屑物被胶结物胶结的结构;泥质结构较均一致密,质地较软;结晶结构由结晶矿物组成;生物结构则由生物遗体及生物碎片构成。

5.3 构造

根据岩石的矿物成份,颗粒大小及颜色上的差异,观察沉积岩的成层构造——层理。其次应注意层面上波痕、泥裂等构造特征。

5.4 矿物成分

要描述组成岩石的主要矿物、碎屑物及胶结物等成分,对砾岩(或角砾岩)不仅确定其成分,还要描述其砾石形状、大小、滚圆度、分选性等特征。胶结物要区分是钙质、硅质、铁质还是泥质等成分,并要确定胶结类型,说明胶结与碎屑之间胶结的坚固和致密程度。

5.5 岩石命名

颜色+胶结物+岩石名称,如肉红色钙质砂岩。当能观察出矿物的颗粒度为细砂时,其命名为肉红色钙质细粒砂岩。

6 围岩级别受地下水的影响

由于隧道围岩分类表没有考虑地下水的因素,在进一步鉴定围岩类别时,要充分考虑地下水的因素,即“遇水降级”的原则。至于如何遇水降级,要具体考虑岩石力学性质和地下水涌水量大小两个条件。考虑岩石力学性质时,一般将岩石分为硬岩、软岩两类。在考虑地下水影响时,常常定性地将地下水分为渗水、滴水、淋水、涌水和大涌水五个级别。

具体原则如下:Ⅳ、Ⅵ、级硬岩遇水不降级,Ⅲ、Ⅳ级中硬岩遇涌水和大涌水时降一级,Ⅳ级软岩遇渗水、滴水、淋水时降一级,Ⅳ级软岩遇涌水或大涌水时降两级。受地质构造影响很严重的Ⅱ级软岩和受地质构造影响极严重的Ⅲ级硬岩(断层角砾岩带、且含泥量大、宽度＞10m)在遇到涌水和大涌水时,可考虑降为Ⅵ级围岩。

7 总结

通过坚持不懈的地质编录工作,对长隧道施工方案及时调整,对施工过程中遇到多处不良地质段,辅以超前探孔、地质雷达等超前预报措施,较好地确保了施工安全。