中部引黄工程总干TBM下游施工支洞地质评价

张国杰

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

中部引黄工程总干TBM下游施工支洞地质评价

张国杰

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

根据中部引黄输水线路地质条件，结合本次勘察成果，对总干 TBM下游施工支洞工程地质情况进行评价。中部引黄输水工程包括总干线、东干线、西干线以及各供水支线输水。现主要就总干线TBM下游施工支洞工程地质情况进行评价，以为相关方案的制定提供保障。

输水工程；TBM；工程地质条件；中部引黄工程

1 工程地质条件

中部引黄工程总干TBM下游施工支洞洞口位于临县木瓜坪乡苗家庄村西1.6km处，隧洞进口高程1195m，斜洞长3663.01m，坡度3.70°，水平投影长度3656.16m。与3号主洞在桩号118+395.8处相交。沿线地面高程1192～1475m，洞底埋深0～467m。洞身依次穿过上第三系上新统低液限黏土、卵石混合土层。奥陶系中统峰峰组、上马家沟组、下马家沟组深灰色、灰黑色灰岩，灰黄色、黄绿色泥灰岩、粉砂质泥灰岩；奥陶系下统浅灰色、深灰色中—厚层白云岩。寒武系上统凤山组灰白色、深灰色厚层中—粗粒白云岩；长山组上部为青灰色白云岩，下部为青灰色竹叶状灰岩夹白云岩；崮山组上部为青灰色泥质条带灰岩，下部为黑红色泥岩、砂质泥岩，崮山组；寒武系中统张夏组地层岩性主要为灰白色、灰色白云岩、灰岩。太古界界河口群奥家湾组地层岩性为条带状斜长角闪岩、不等粒黑云微斜长石片麻岩。据钻孔及物探资料，桩号0+ 984，2+086，3+016处分别发育正断层F1，F2，F3。

2 工程地质评价

桩号0-014.17—0+015.60地段位于沟谷左岸，该段为明挖段，地层岩性为上第三系低液限黏土，结构较密实。建议开挖边坡低液限黏土1∶0.75～1∶1.0。洞脸上部岩体应及时防护，以防坍塌。支洞口位于沟内，沟谷中汛期有洪水，做好相应防护工作。

桩号0+015.60—0+545.29地段为隧洞进口段，为土洞段，洞身穿过地层为上第三系低液限黏土、卵石混合土。隧洞开挖时可能产生滴水、渗水，卵石混合土洞段可能产生涌水。围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号0+545.29—0+701.48地段洞身穿过的地层为奥陶系中统峰峰组泥灰岩及上马家沟组上段灰岩夹薄—中层泥灰岩，该段洞顶上覆围岩厚度较薄，受节理裂隙影响，岩石较破碎。围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号0+701.48—0+829.35地段洞身穿过的地层为奥陶系中统上马家沟组上段厚层灰岩夹泥灰岩。Ⅲ类围岩约占该段长度的90%，Ⅴ类围岩约占该段长度的10%。

桩号0+829.35—1+400.69地段洞身穿过的地层为奥陶系中统上马家沟组中段厚层灰岩、豹皮状灰岩，围岩工程地质分类为Ⅲ类。

据物探资料，在桩号0+984附近等值线弯曲变形，整体电性趋势的连续性被切断，存在明显的电性界限，推断该处存在断层F1。桩号0+933.29—1+033.29地段处于断层破碎带及影响带内，岩石破碎，岩体完整性差，围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号1+400.69—1+482.99地段洞身穿过的地层为奥陶系中统上马家沟组下段泥灰岩夹薄层灰岩，围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号1+482.99—1+777.39地段洞身穿过的地层为奥陶系中统下马家沟组上段（上部为厚层灰岩，底部为厚度不大于5m的灰黄色泥灰岩）及中段厚层灰岩夹泥灰岩。Ⅲ类围岩约占该段长度的85%，Ⅴ类围岩约占该段长度的15%。

桩号1+777.39—1+893.88地段洞身穿过的地层为奥陶系中统下马家沟组下段泥灰岩，围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号1+893.88—1+997.70地段洞身穿过的地层为奥陶系下统（中—厚层白云岩，底部为约2m厚的钙质页岩）及寒武系上统凤山组厚层中—粗粒白云岩，围岩工程地质分类为Ⅲ类。

桩号1+997.70—2+086.02地段洞身穿过的地层为奥陶系中统下马家沟组中段厚层灰岩及奥陶系下统中—厚层白云岩。据物探及钻孔资料揭露，该处存在断层F2，且该段处于断层破碎带及影响带内，岩石破碎，岩体完整性差，围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号2+086.02—2+160.73地段洞身穿过的地层为奥陶系中统下马家沟组中段厚层灰岩夹泥灰岩，泥灰岩厚度不大于5m。Ⅲ类围岩约占该段长度的80%，Ⅴ类围岩约占该段长度的20%。

桩号2+160.73—2+217.02地段洞身穿过的地层为奥陶系中统下马家沟组下段泥灰岩，围岩工程地质分类为Ⅴ类。

桩号2+217.02—2+725.72地段洞身穿过的地层为奥陶系下统（中—厚层白云岩，底部为约2m厚的钙质页岩）及寒武系上统凤山组厚层中—粗粒白云岩。隧洞开挖时可能发生涌水或突水，围岩工程地质分类为Ⅲ类。

桩号2+725.72—2+921.76地段洞身穿过的地层为寒武系上统长山组（上部地层岩性为青灰色白云岩，下部地层岩性为青灰色竹叶状灰岩夹白云岩）及崮山组（上部地层岩性为青灰色泥质条带灰岩，下部地层岩性为黑红色泥岩、砂质泥岩）。隧洞开挖时可能发生涌水或突水，围岩工程地质分类为Ⅳ类。

桩号2+921.76—3+671.76地段洞身穿过的地层为寒武系中统张夏组白云岩、灰岩及太古界界河口群奥家湾组条带状斜长角闪岩、斜长石片麻岩。隧洞开挖时可能发生涌水或突水，围岩工程地质分类为Ⅲ类。

据物探资料，在桩号3+016附近等值线弯曲变形，整体电性趋势的连续性被切断，存在明显的电性界限，推断该处存在断层F3，桩号2+966.62—3+066.62地段处于断层破碎带及影响带内，岩石破碎，岩体完整性差，围岩工程地质分类为Ⅴ类。

综上所述，Ⅲ类围岩局部稳定性差，不及时支护可能产生塌方或变形破坏，建议喷混凝土、系统锚杆加钢筋网支护。建议Ⅲ类围岩单位弹性抗力系数为500～1000MPa/m，坚固系数为3～4，泊松比为0.26～0.29，变形模量为5～7.5GPa。

Ⅳ类围岩不稳定，自稳时间很短，规模较大的各种变形和破坏都可能发生，建议喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，刚性支护，并浇筑混凝土衬砌。建议Ⅳ类围岩岩体单位弹性抗力系数为100～300MPa/m，坚固系数为1～2.5，泊松比为0.32～0.35，变形模量为0.5～2GPa。

Ⅴ类围岩极不稳定，不能自稳，变形破坏严重，建议喷混凝土、系统锚杆加钢筋网，刚性支护，并浇筑混凝土衬砌，建议Ⅴ类围岩单位弹性抗力系数为50～100MPa/m，坚固系数为0.5～1.5，泊松比为0.35～0.45，变形模量为0.05～0.5GPa。

3 结论

经过分析，该支洞Ⅲ类围岩长度为2158.95m，约占该支洞总长度的58.8%；Ⅳ类围岩长度为196.04m，约占该支洞总长度的5.3%；Ⅴ类围岩长度为771.48m，约占该支洞总长度的21.0%；土洞段长度为545.29m，约占该支洞总长度的14.9%。

另外，洞顶围岩厚度多数为300～500m，存在因高地应力而导致的软岩变形问题，局部地段也可能产生中等岩爆；大部分地段位于区域地下水位以下。区域地下水位高于洞顶，存在渗水、涌水突水可能；隧洞穿过数条断层，断层影响带洞段成洞条件差。建议施工中在现有地质资料的基础上，做好施工地质工作，采取必要的超前地质预报手段，进一步探明隧洞工程地质及水文地质条件，为TBM掘进方案的选取以及相关预案的制定提供资料保障。

P642.4 ［

］C ［

］1004-7042（2016）11-0030-02

张国杰（1975-），男，2005年毕业于河北工程学院水利水电工程专业，工程师。

2016-09-21；

2016-10-25