回龙隧道工程地质评价分析

陈伟华/四川省核工业地质局



回龙隧道工程地质评价分析

陈伟华/四川省核工业地质局

【摘 要】在详尽的野外地质和工程勘查的基础上，分析回龙隧道的基础地质和水文地质条件，探讨不利地质现象对隧道工程的影响。依据实地情况，分别对隧道洞口和两侧边坡的稳定进行评估，并提出了相应的防治措施。

【关键词】隧道；钻探；水文地质条件；工程地质；评价

1.概述

回龙隧道位于重庆市西北部梁平县境内，为单洞隧道，设计隧道洞宽3.65m，高2.40m，属矿山长隧道。

前期已进行工程地质勘测工作，包括地质、钻探、测量、物探等专业技术人员对现场进行了踏勘及地面调绘等。外业深孔工作由XY-200型钻机（1台套）和XY-150型钻机（2台套）施工完成，主要实物工作量见表1。

表1　主要实物工作量统计表

2.工程地质条件

2.1地形地貌

工作区最高点标高为719.7m，山体受构造和地层影响，山脊、沟谷走向与构造形迹一致，为东南向。区内地形起伏较大，沟谷切割不强烈，沟谷多成“U”字型浅谷，沟谷两侧地形较陡，斜坡坡度一般在35°以上，局部呈陡崖状。区内地貌属低中山地貌，以构造作用为主，具有强烈的剥蚀作用，按构造形式分类为褶皱山。

隧道穿越区为碳酸盐岩及砂泥岩地层，进洞口位于山坡坡脚处，自然边坡斜坡坡向约315°，坡脚下缓上陡，间有缓坡平台。洞身段发育冲沟，呈“U”字形，底部宽缓，两翼坡度25～40°，底部横坡5～15°，切割深度约5～10m，纵坡差异大，上陡往下逐步变缓。

2.2气象水文

工作区气候属于四川盆地暖湿亚热带气候，季风气候显著，四季分明，气候温暖，雨量充沛，日照偏少。多年平均气温16.4℃，极端最低气温-6.6℃，极端最高气温40.10℃，年无霜期340～350d。降雨主要集中于每年4～9月，多大雨或暴雨，约占全年降雨量的75%。多年平均降雨量1246.6mm。

2.3地层构造

据区域地质资料及钻孔揭露，隧址区地层主要为第四系残坡积层、侏罗系珍珠冲组和自流井组、三叠系雷口波组和须家河组，各层岩性由老至新为：（1）三叠系雷口波组，灰色页岩夹泥质灰岩。页岩分布于隧道进口段，泥质灰岩分布于隧道进口段、洞身段，对隧道影响大。页岩钻孔最大揭露厚度18.70m；泥质灰岩钻孔最大揭露厚度38.80m。（2）三叠系须家河组，灰白色石英砂岩，长石亚岩屑砂岩夹页岩，局部夹煤线。石英砂岩及页岩分布于隧道洞身段，长石亚岩屑砂岩分布于隧道进口段、洞身段，对隧道影响大。石英砂岩钻孔最大揭露厚度60.80m，长石亚岩屑砂岩钻孔最大揭露厚度16.30m，页岩钻孔最大揭露厚度44.20m。（3）侏罗系珍珠冲组，深灰色页岩夹砂岩。分布于隧道洞身段及出口段，对隧道影响大。砂岩钻孔最大揭露厚度12.6m。（4）侏罗系自流井组，深灰色页岩夹泥质灰岩，泥质灰岩层分布于隧道洞身段，对隧道影响大。页岩钻孔最大揭露厚度27.0m，未揭穿该层。（5）第四系残坡积层，粉质粘土，灰、灰黄色，可塑状，含少量碎石及角砾。分布于调查区地形较为平缓及低洼的山顶平台、洼地段和缓坡面上及进洞口段。钻孔揭露最大厚度3.50m。

区域构造单元为扬子准地台上扬子台坳重庆陷褶束。坳褶带由一系列不对称的背向斜组成，隧址区位于明月峡背斜东侧与梁平向斜之间。明月峡背斜位于华蓥穹褶束的南东边缘，轴线走向北东向，整体轴向N30°E，背斜南东翼倾角50°-80°；北西翼略缓，一般倾角30°-45°。在背斜南东翼则多发育次级褶皱。

根据《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306.B2—2001图[1]，路段区设计地震基本加速度值为0.05g，抗震设防烈度为小于6度区。

3.水文地质条件

工作区地下水类型主要为基岩裂隙水和碳酸盐岩类管道水，前者主要分布于基岩强风化带裂隙及中等风化带构造裂隙中，主要接受大气降水补给。进出洞身段含松散岩类孔隙水，多在雨季、洪水期存在，径流短，排泄快，水量变化大、具短时及季节性。

隧址区泥质灰岩、砂岩为强透水性，页岩为弱透水性，经地面地质测绘，隧道区基岩主要接受大气降水的补给，沿地表发育的层间面、构造裂隙向地下渗透，对隧道围岩地下水的补给有一定影响。对各施工钻孔进行简易水文地质观测，隧址区进出口地段不存在地下水，洞身局部地段具有地下水，隧址区周边无河流通过。但部分钻孔观测而知地下水位较高，且地下水位多处于隧道顶板之上，且场地的2处泉点常年有水流，因此地下水对整个隧道有一定影响。此外，据本次水文地质测绘，隧道区内冲沟段见泉出露，其流量较小，一般在0.40～0.60L/S。

4.不良地质构造

前期资料及本次勘察结果显示，隧址区未见滑坡、泥石流、危岩和岩溶等不良地质现象，不良地质现象主要包括人类工程活动和潜在岩溶及岩溶水。

4.1人类工程活动

据走访附近村民得知，解放前隧址区附近有一小型煤窑开采，后期对地下煤层进行开挖，最近一次人类小规模开采，70年代完全关闭。煤矿开采多为零星小量开采，年代久远的小型无证煤矿，开采标高度和采空范围不详。据探测结果，其中一个采煤巷道的走向处于拟建隧址区的钻孔段下方，因此，在隧道施工前应进一步查明废弃煤窑的开采标高及踩空范围等，以防止采空区存在大量蓄水，并随着隧道开挖而可能带来突水、塌陷等地质灾害。

4.2潜在岩溶及岩溶水

隧道依次穿越地层包括侏罗系新田沟组和自流井组页岩、砂岩，三叠系须家河组长石岩屑砂岩、砂岩、页岩夹煤线和雷口波组页岩、泥质灰岩。经地表调查证实及钻探资料、物探资料反映，隧道区泥质灰岩段岩溶不发育，中段经压水证实属于弱透水性，隧址区附近无地表河流、水系经过，故岩溶突水、突泥等不良地质问题不突出。但隧道施工将破坏原有的水文地质条件，改变原有地下水迳流和排泄条件，造成隧道区地表水漏失，潜在的岩溶及岩溶水可能对后期施工产生较大影响。

5.工程地质评价

5.1进洞口

岩层在隧址区进口段岩层产状为130°∠67°。存在两组裂隙，Ⅰ组产状为220°∠75°，裂隙面微张，张开2.0～4.0mm，裂隙间距1.2～5.0m，延伸5.0～8.0m，裂面较平直，结合程度差，压扭性裂隙，为硬性结构面。Ⅱ组产状为270°∠15°，间距4.0～8.8m，延伸2.0～5.0m，闭合，裂面较平直，结合程度差，压扭性裂隙，为硬性结构面。斜坡表层为第四系全新统残坡积土，厚0～3.5m，现状整体稳定，下伏岩性为泥质灰岩、页岩及长石岩屑砂岩。

进洞口仰坡目前无开裂变形、危岩及崩塌岩堆等现象，现状稳定。仰坡由粉质粘土和泥质灰岩、页岩及长石岩屑砂岩组成，为岩土质边坡。该段边坡高约8.4m，坡向315°，边坡安全等级为二级。土岩接触面陡，直立切坡土体不稳定，易沿土岩接触面滑移破坏。据赤平极射投影图分析（图1），边坡与层面倾向相反，为逆向坡，L1与L2与边坡大角度相切，两组裂隙面倾向与边坡倾向呈斜交，对边坡的稳定性影响较小，边坡的稳定性受岩体强度控制，直立开挖边坡欠稳定，易产生掉块。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）[2]判定，边坡岩体类型属Ⅲ类，边坡破裂角取60°，边坡岩体等效内摩擦角取55°。建议清除表层土层后对岩质段釆用锚杆挡墙支挡。

图1　进洞口赤平极射投影图

5.2两侧路堑边坡

按设计标高进行洞口开挖，在隧道进口两侧将形成高度不等的人工边坡，（1）左侧人工边坡高2～6.0m，形成的边坡主要由粉质粘土、中风化页岩、砂岩组成，粉质粘土厚约1.5～2.0m，为岩质边坡，坡向224°，该边坡安全等级为二级。土岩接触面倾角为10°，直立切坡土体不稳定，易沿土岩内部产生圆弧形滑移破坏。岩层与坡向大角度相切，裂隙L1与边坡小角度相交，为外倾结构面，若直立切坡，岩块易沿裂隙L1滑移失稳，形成的边坡稳定性由L1组裂隙控制，直立开挖边坡欠稳定。根据《规范》[2]判定，边坡岩体类型属Ⅲ类，边坡破裂角取60°，边坡岩体等效内摩擦角取55°。（2）右侧人工边坡高2～7.5m，主要由粉质粘土、中风化页岩、砂岩组成，粉质粘土厚约1.5m，为岩质边坡，坡向38°，边坡安全等等级为二级。土岩接触面陡，直立切坡土体不稳定，易沿土岩接触面滑移破坏。边坡内无不利裂隙面，边坡稳定性由岩体强度控制，直立切坡边坡基本稳定。根据《规范》[2]判定，边坡岩体类型属Ⅲ类，边坡破裂角取60°；边坡岩体等效内摩擦角取55°。建议在两侧边坡清除表层土层后，对岩质段釆用重力式挡墙支挡。

参考文献：

[1] 国家质量技术监督局.《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306.B2-2001.2002.

[2] 中华人民共和国建设部.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）.中国建筑工业出版社（北京）.2013

作者简介：1980.2，男，壮族，工程硕士，工程师，从事岩土勘察及地质灾害研究,工作单位：四川省德阳市，二八二大队，618000。