地质灾害调查评价项目中主要工程地质问题研究

陆 虎

（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

作为拥有丰富地形地貌的国家，地质灾害一直是影响国民经济建设的重要因素。随着现代地质勘察技术的快速发展，地质灾害调查已经成为防治地质灾害的重要举措[1]。近年来，在新一轮的国土资源调查工作中，国家有关部门出资大力支持地质灾害调查评价项目工程的开展。地质灾害调查评价项目对于我国的国家可持续发展具有重要战略意义，通过地质灾害调查评价项目能够对我国主要经济区和大江大河等地质灾害易发地区的地质灾害类型分布进行基础性的调查，通过基本查明地区的地质灾害数据，为国家以及地区主管部门履行地区地质灾害防治管理职能提供详细数据资料，为公众提供可公开查询的地质灾害信息，辅助地质生态环境保护工作，减少地质灾害对生活秩序、社会发展的影响[2]。

在地质灾害调查评价项目进行过程中，需要考虑多方面因素，其中工程地质问题是地质灾害调查评价项目主要关注的问题点之一。工程建造是经济发展的重要组成部分，工程施工作业过程中无法避免会人为对地区的 地质情况进行改造。由工程施工作业间接或直接而引发的地质灾害是政府灾害防治工作的重点，分析工程中的主要问题能够指明灾害防治工作的重点，提升地质灾害调查评价完成质量[3]。因此，基于以上分析背景，本文将以某地区为研究对象，对地质灾害调查评价项目中出现的主要工程地质问题进行研究，以期为后续的地质灾害调查工作提供参考。

1 工程项目简介

本次研究选择的工程项目为某地区高速公路施工项目，选取该公路的山岭隧道区段作为工程地质研究对象。高速公路全长1760公里，选取的隧道总长度为3084m。隧道施工选址区域属于构造侵蚀-中山丘陵地貌，隧道设计施工走向复杂，走向随山体坡度变化较大。隧道内线位相对高度差为853m，隧道所处山区植被发育情况良好，以灌木为主，局部存在少量乔木。

根据工程施工前的地质钻探、物探结果，工程施工区域以黏土、砂石、粉砂为主要覆盖层，山体基岩主要由大理岩、白云岩、安山岩、片岩以及花岗岩构成。隧道选址区域内露地层较多，地区地质构造比较复杂。山体形成过程中，受到地层的构造作用，存在24°～200°不同角度产状的节理裂隙线，裂隙延伸长度不同，裂隙中混有泥质。

隧道选址区内水文地质条件较为复杂，地表水系发育情况较差，暴雨时短时汇聚产生的洪流对隧道使用无影响。隧道施工时，底层地下水以淋雨状或涌流状出水，影响施工。山体基岩构造间的裂隙以点滴状出水，出水量较少。

以该隧道施工工程为研究对象，根据地质灾害调查评价项目的具体要求，对施工过程中产生的主要地质问题进行分析研究。

2 地质灾害调查评价项目中主要工程地质问题研究

根据地质灾害调查评价项目的评价内容，该项工程施工中存在的主要地质问题分别为围岩变形、突涌水、岩爆以及地基承载等问题。

2.1 围岩变形

实际的隧道施工过程中，围绕隧道结构的区域是围岩应力变化的主要集中区域，即隧道的拱顶、仰拱、拱脚以及掌子面等区域的围岩变形，都会导致出现地质灾害。下图为隧道围岩的主应力分布云图。

图1 隧道围岩的主应力分布云图

在该项隧道施工工程中，桩号K90～K167长度约为156m的区段，为隧道的进口段。该段围岩以粉质粘土为主，粉质粘土结构松散、潮湿，进口段坡度约为18°～26°。该区段围岩受自重作用，出现大面积掉落现象。隧道内部地表多为灰岩、砂石等、局部出现少量的粉质粘土，施工作业面出现一定量的碎裂围岩。

隧道中段作业面围岩出现以大理岩、白云岩、安山岩、片岩为主的岩体，砂石成层性不明显，卵石土以间断性出露为主要特征。该段围岩出现了一部分的岩体岩溶化破碎现象，散射状的岩体碎屑在施工爆破作用下，出现大量掉落，从而形成大小形状不同的岩腔。经过HSP声波反射探测仪的探测，隧道中段围岩裂隙发育，整体呈碎裂-散体状，容易出现坍塌事故，需要及时使用管棚支护[4]。

隧道出口段地形坡度约为12°～34°，地表植被发育情况良好，表层沙土覆盖层平均厚度为5m～8.6m。施工作业区域围岩主要组成为片岩、安山岩以及花岗岩，挖掘时受到围岩破碎影响，会出现滑坡灾害。

隧道挖掘过程中，挖掘设备穿过山体的断层破碎带时，隧道围岩的构造裂隙、围岩结构的变化等，会导致围岩松动、施工隧道坍塌等灾害；设备通过节理密集带时，设备作业时的抖动改变了围岩的受力情况，引发围岩剥落灾害，继而可能会产生大面积的塌方事故。此外，围岩自稳能力也会导致围岩变形，进而引发山体地质灾害。因此，在施工前为围岩变形留出足够的空间，并做好相应的支撑防护准备。

2.2 突涌水

隧道施工作业过程中，会对含水围岩造成破坏，导致出现新的导水通道。地下水通过新的导水通道涌入作业环境中，会产生突涌水灾害。突涌水灾害具有水压大、突发性强等特点，对隧道的施工安全危害极大，同时还会影响工程施工进度[5]。

本工程施工作业过程中，隧道选址区域地下水文情况复杂，虽然地表水系较少，但是由于作业区域存在大量的裂隙以及部分区段围岩结构的松散性，会导致施工作业时，产生突涌水通道。而在水压的冲击下，施工作业面会出现坍塌事故；同时，大量的地下水涌入施工环境中，对人员以及设备都会产生影响；此外，在水流的冲击以及水流携带的砂石作业下，会进一步扩大导水通道，导致隧道洞壁坍塌，发生事故。

2.3 岩爆

岩爆是一种在强大应力作用下突然爆发的一种灾害，岩爆主要发生在结构完整或较完整的花岗岩、片岩、砂岩、石灰岩等硬脆性围岩中。在本工程施工过程中，由于隧道围岩存在断裂构造，施工作业时施加的外力，导致围岩出现脆性断裂，从而产生岩爆危害[6]。

突发的岩爆会使碎石飞出，对人员和设备安全造成危害；岩爆发生后的作业面结构发生变化，对后续的施工设备造成损伤；岩爆程度较大的灾害发生时，会导致围岩岩体出现大面积坍塌，拖缓工期。因此，在施工时，要充分利用岩爆预测技术，最大程度上降低岩爆对施工作业造成的危害。

2.4 地基承载

由于本工程施工区域存在大量的砂土覆盖，砂土层区段的地基承载情况也会导致工程施工地质问题。砂土的承载能力有限，而砂土层下的安山岩、片岩构造裂隙较多，会导致隧道地基应力出现分散。下图为地基达到临界载荷时，对应的地基状态。

图2 临界载荷时对应的地基状态

当地基受力超出临界载荷时，会导致底层结构出现变化，底层之间作用力增加，产生地基破裂或者对相邻隧道施工区段的受力造成影响，进而出现连锁反应，影响隧道地基的稳定性。因此，在施工时需要通过一定的技术手段对承载能力较差的区段进行改造，以提升区段的地基承载力。

至此，通过以上分析内容，完成了对地质灾害调查评价项目中主要工程地质问题的研究。

3 结语

地质灾害调查项目是以搜集灾害防治基础数据为目的的国家基础性、公益性任务，对于降低地质灾害损失，提升地区生产生活经营安全度、维护生态环境健康有重要意义。本文从历史调查资料出发，对地质灾害调查评价项目中存在的主要工程地质问题进行了分析研究，为接下来的地质灾害调查评价任务提供了总结归纳资料。本次研究过程中，由于分析资料覆盖面的限制，导致对部分工程地质问题分析相对较少，在今后的研究中将继续搜集相关资料，丰富研究内容。