汪 辉
(贵州省铜仁公路勘察设计院,贵州 铜仁 554300)
隧道地勘中的综合地质勘察方法
汪 辉
(贵州省铜仁公路勘察设计院,贵州 铜仁 554300)
在公路隧道地勘中,综合地质勘察方法是最常用也较为有效的一种方法。在对该方法进行应用的过程中,需要从区域性地质勘察现状入手,结合地质勘察指标和应用要求进行落实,提升勘察效果。
公路隧道;地质;勘察;方式
以贵州省茅台高速公路ZK25+825~K27+905和YK25+185~K27+905段为例,隧道位置为高原区域,海拔在900 m以上,地表起伏强烈,海拔比较高,山体高大险峻,沟壑纵横。考虑到地质情况的特殊性,在勘察设计过程中必须引起重视。根据区域勘察设计要求,山体走向为北东~南西,坡度在30~40°之间,局部达到60~70°之间,山体南侧为陡崖、中间为山岭,根据山体的走向要求,在勘察设计过程中必须穿过山体,并综合考虑各个方面因素进行科学、合理设计。
该区域岩体比较复杂,以粘性土为主,包括白石岩、角砾岩、泥岩等,地层和岩性表现复杂。地质构造也比较特殊,呈现出变形现象,地层拉折现象明显,甚至出现断裂情况。隧道进口有断层通过,倾向东南,受到区域构造以及岩石发育形式的具体影响,岩体完整性比较差,需要根据具体情况进行分析。
水文地质对地质勘察也有重要影响,隧道区域靠近黔北高原乌江与赤水河分水岭地区区域,地下水类型为碳酸盐溶水,岩层裂隙水和第四系松散层,比较特殊,沿着走向分为不同的层面,呈现出带状高位产出。岩溶水以管道水为主,层间岩石以网状格局的形式出现,补给范围比较广。基层岩石和第四系松散层以部分的形式存在,包括孔隙、延伸和补给等。隧道区域地下水位于山岭两侧。
为了了解隧道区域工程具体情况,包括水文地质和不良地质等,在后续应用阶段为设计和施工提供详细的工程地质资料,使其能够结合要求确定方案。在勘察设计过程中,以遥感判定为基础,采用工程地质测绘、地质钻探以及高密度电法进行勘察,整体应用优势明显,能够满足隧道施工的具体设计要求。
本次研究中以贵州省地质勘察为基础,该区域为高原区域,沟壑纵横,地层变化多样,岩性多变,呈现出断裂发育,不良地质影响比较大。因此在勘察设计过程中需要应用路线穿越法和追索法,按照比例要求进行控制。和原有单一方式相比,该地质测绘模式应用优势明显,从整个地质单元可知,能突破原有测绘模式的限制,保证测绘内容更加完善和全面。通过有效的测绘可知,隧道区域地层从原有二层系上统龙潭组-武系中上统娄山关群都有出露,断裂于隧道进口段,不良地质岩堆、软土、危岩、地下水和瓦斯等均有分布。以大范围测绘为例,如果沿着地层走向进行,则在3.5km的桑树湾处被另外一条断层阻断,形成岩溶区域。管道对隧道的影响比较大,一方面能使隧道施工产生突水,同时也会出现不同程度断流的现象,影响周围居民的日常用水。
隧道区域地层比较多,岩石比较特殊,在勘察设计过程中需要统一进行布置,按照钻探体系要求,平均每250 m有一个钻孔,基本上每个地层都有1~2个钻孔控制,根据现有钻探机制以及应用要求,需要做好钻进工作,避免出现反复循环钻进,增加钻进难度。钻孔深度除了个别要求外,需要深入隧道进行高度设计和优化,以2~3 m适宜。钻进阶段对速率有严格的要求,需要强风化层、对破碎岩层进行有效应用,覆盖层不能小于50%,完整岩石钻进不能小于80%,针对覆盖层间控制要求,钻进阶段要详细测定地下水位,做好记录工作,掌握岩层分布、钻进速度、地下水位等。
以隧道区域工程地质测绘形式要求,在管道通过以及设定过程中,如果受到不良因素的影响,则可能对隧道产生不利影响。岩溶区域管道深度比较大,钻探难度大。为了了解管道的位置,可以应用物探新技术,根据施工要求进行落实和应用。本次研究中选择先进的技术设备,仪器为具有中国先进水平的重庆奔腾数控技术研究所生产的WGMD-1型高密度测量系统,α排列方式进行高密度数据采集,数据处理以国际先进水平的surfer软件和RES2DINV软件为例,能对图像进行判断,此外结合高密度电法成果,可以准确的对区域概况进行了解。
隧道区域岩层比较复杂,发育比较特殊,地表风化现象比较强烈,钻探过程中对岩石本身能产生影响,岩芯为砂状或者碎状,地质人员要根据风化程度对因素进行对比,以人为因素为主,需要客观的评价岩体的基本质量,对隧道围岩类型进行判断。此外在勘察设计过程中应用地震勘察设计形式,对岩体基本质量进行判断,划分隧道岩石的类别,在勘察设计过程中合理应用地质勘察技术、钻孔技术和测试技术等。
隧道区域存在不同类型的山岭,水文地质单元比较复杂,存在多个隔水层,考虑到含水单元以及透水性差异要求,必须在第一时间对岩石透水性和裂隙性进行评价,预测隧道的涌水量,钻孔结束后进行水压试验。抽水和压水试验应用自制的高扬程空气压缩机,根据实验设定要求对不同水位进行实验检查。空气压缩实验检测对岩层没有严格的要求,通常是用在地下水位较深或暂时无地下水的岩层中,同时部分钻孔还进行了抽、压水结合试验,可以将两种方法对比分析。
在测控阶段采用的是专门ZK11孔,仪器以采煤管为主,便携式瓦斯应用优势突出。在后续实践阶段需要提前对钻孔模式进行分析,下煤管及时进行灌注,在5 min内开始解吸,得出现场瓦斯解吸量,利用图解法对瓦斯损失量进行测定。此外根据隧道围岩组件设定要求,对物理学指标、勘察密度等进行测定,掌握弹性模量、泊松比、纵坡波速,进而提高勘察结果的精确性。
针对公路地质勘察设计的具体要求,在后续应用过程中必须进行科学合理的安排和设计,并以区域性地质测定形式为基础,按照应用要求进行勘察和设计
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U456
C
1008-3383(2017)11-0140-02
2017-03-14
汪辉(1990-),男,初级,研究方向:地质工程。