滇西高黎贡山南段腾越隧道沿线岩石-构造特征及其工程影响

杜谨益，罗 术，吴 铸，黄小龙，吴中海*

(1. 云南省交通规划设计研究院有限公司，云南 昆明 650041； 2. 中国地质科学院地质力学研究所 新构造运动与地质灾害重点实验室，北京 100081)

0 引 言

云南地处青藏高原与云贵高原的地貌梯度带，属于横断山脉南支，地质历史上是多个微板块的碰撞拼贴部位，主体隶属于三江造山带及其东南延伸段。独特的地质条件导致云南地区发育地形起伏剧烈的高山峡谷与中—高海拔高原面相间的独特地貌环境，以及极为复杂的岩石地层组合与地质构造系统。复杂的地质与地貌条件必然导致云南地区的工程建设(尤其是深埋超长隧道工程)经常面临构造破碎带与特殊岩土体、活断层与强震活动、隧道突水涌泥、高地应力与岩爆及软岩大变形、高地温与热害、高放射性或有害气体等多种复杂的工程地质问题[1-5]。这些问题不仅成为制约工程选线与设计的关键因素，且严重影响工程施工及未来安全运营。

近年来，云南交通基础设施建设正迈入跨越式发展阶段，滇西大环线、沿边高速和滇中城市群高速路网等重点工程的规划与建设都在快速推进。但当前制约云南路网建设的最突出问题是，如何快速打通其中最为关键的“阻梗点”——横断山，包括三江地区的高黎贡山、怒山和云岭(或点苍山)—哀牢山等[6]。因为穿越横断山的多是主干线上控制性“咽喉”工程，常为长约10 km和最大埋深约1 km的超长深埋隧道，而横断山主体在地质历史上经历了复杂的地质构造过程，山体核部常常形成于地壳不同深度层次、岩石组合及成分复杂的变质岩-侵入岩类，易于引发高地应力与岩爆、高地温与热害、密集节理或断裂透水、高放射性与有害气体等多类型突出的工程地质问题[7-15]。因此，深入认识该区典型隧道工程场地的地质构造特征及其工程影响，将有助于为类似区域的工程稳定性分析评价提供重要借鉴。

正在规划建设的高黎贡山腾越隧道是国道G219云南泸水至腾冲段改扩建工程中的控制性工程，也是云南省重点工程滇西大环线的关键一环(图1)。该工程通过采用穿越怒江和龙川江分水岭高黎贡山隧道方案，能最大限度地改善公路线形、缩短里程，提高运输效率，同时减少深挖方及防护工程，提高运营效益。该工程自东侧的怒江河谷向西横穿山脊海拔3 200 m左右的高黎贡山自然保护区直接进入龙川江谷地，隧道进出口海拔为1 820～1 880 m。其中，隧道主洞起点为K1+100，终点为K11+640，全长为10 540.00 m，最大埋深为1 418.62 m。平行导洞设置在K12+950～K23+280主线隧道南侧，总长约为10 330 m，最大埋深约为1 460 m(图2)。腾越隧道是最典型的穿越横断山南支高黎贡山的超长深埋隧道，详细调查分析该区域的地质问题及其工程危害是施工面临的首要问题。本文在综合该隧道工程场地详细的地质调查与地球物理探测资料基础上，对滇西高黎贡山南段腾越隧道穿越区的岩石-构造特征及其工程影响进行了综合分析，以期为路线选线与设计施工阶段合理规避工程地质灾害风险提供借鉴，从而对工程顺利施工和安全运营起到必要的地质保障作用，并为类似场地的工程稳定性评价提供参考。

1 区域地质背景

图件引自文献[16]，有所修改图1 滇西高黎贡山南段腾越隧道位置和大地构造简图Fig.1 Location and Geotectonic Sketch Map of Tengyue Tunnel in the Southern Segment of Gaoligong Mountain, the Western Yunnan

云南地区主要分属扬子准地台、华南褶皱系、松潘—甘孜褶皱系、唐古拉—昌都—兰坪—思茅褶皱系和冈底斯—念青唐古拉褶皱系共5个一级大地构造单元[16]，其中高黎贡山地区属于冈底斯—念青唐古拉褶皱系之伯舒拉岭—高黎贡山褶皱带(图1)。现今通常把云南地区的微地块与青藏高原不同时期的特提斯域相联系，其中北羌塘微地块、兰坪—思茅微地块、印支微地块和东侧的扬子地块一起为古特提斯域的一部分，而以昌宁—孟连缝合带为界，南羌塘微地块、保山微地块及其西侧与南侧的拉萨微地块(或冈底斯地块)、腾冲微地块为中特提斯域[17-20]。高黎贡山山脉整体呈近SN向展布，是中特提斯时期保山与腾冲两大地块沿怒江缝合带俯冲和碰撞拼贴的产物，也是现今保山与腾冲地块之间的构造边界带。其东、西两侧的南羌塘—保山地块和冈底斯—腾冲地块均由冈瓦纳超大陆裂解而来，而且自元古代至新生代，块体经历了哥伦比亚超大陆裂解、Rodinia超大陆汇聚与裂解、泛非运动、中特提斯和新特提斯洋闭合等多期构造运动旋回。其中，腾冲地块中的白垩纪花岗闪长岩与花岗岩主要属于保山与腾冲地块中生代晚期俯冲碰撞过程中的岛弧型岩浆岩带[21-22]。

新生代期间，高黎贡山作为调节印度板块与保山—印支地块之间斜向俯冲碰撞的边界构造带，经历了强烈的剪切变形与动力变质作用。叠加在该区中生代花岗岩及新生代花岗岩之上的糜棱岩带便主要记录了东侧保山地块新生代早期向东南方向强烈挤出构造变形过程，而新生代晚期发育的脆性断裂则是块体伸展垮塌和围绕东喜马拉雅构造结旋转变形的产物[23-25]。综合1∶250 000腾冲县幅区域地质图[26]可知，隧道工程及邻区的岩石类型主要包括：古元古界高黎贡山岩群(Pt1GL)、新元古界梅家山岩群(Pt3m)(包括宝华山岩组和九渡河岩组等)、奥陶系似斑状中粒黑云二长花岗岩(Oηγ)、白垩系花岗岩(Kγ)共四大岩石单元以及叠加在新生代花岗岩之上的一套糜棱岩系列。此外，在隧道入口旱龙寨以东还出露有古生代蒲满哨群(Pzpm)板岩与片岩，而在隧道出口西侧则分布有白垩纪花岗闪长岩，且隧道外侧岩层均与工程所穿越的变质岩群为断层接触。

图件引自文献[27]，有所修改图2 腾越隧道地质-构造图Fig.2 Geology and Tectonic Map Around Tengyu Tunnel

2 主要岩石-构造单元及其工程特性

隧道工程区的高黎贡山主要岩石地层单元总体处于近SN向的巨型构造变形带中。该区岩石均表现出可达中下地壳层次且程度不同的构造形变和变质作用，但各岩石单元和同一岩石地层单位由于所经历的构造形变过程差异，均表现出了明显不同的地质构造特征。深入了解该区主要岩石与构造的工程影响，必须首先详细划分其岩石单元，并分析其工程地质特性。为此，本文在隧道工程场地1∶10 000地质与构造地表调查和大地电磁探测工作基础上(图3、4)，综合薄片鉴定和岩石物理实验等资料(图5～13、表1)，获得了工程场地主要岩石-构造单元的平面分布和地质-地球物理与综合剖面图(图3、4)，对该区主要岩石单元进行了详细划分，并归纳了主要工程地质特征(表2)。

2.1 主要岩石单元分布与岩相特征

综合地表调查与岩矿鉴定结果，并考虑隧道工程稳定性评价需要，可将工程场地的主要岩石地层细分为9个单元，其空间分布及主要特征详见表2及图3、4。

F1为旱龙寨断裂(近SN向);F2为澡堂河温泉断裂(近SN向);F3为旧街子断裂(近SN向);F4为雪冲垭口韧性变形带(SN向);F5为撒马坝东断裂(近SN向);F6-1为林家铺断裂东支断层(近SN向);F6-2为林家铺断裂西支断层(近SN向);F7为明家寨断裂(近SN向);F8为旱龙寨断裂(NE向);F9为五道河断裂(近EW向);F10为撑腰石西断裂(近SN向)图3 隧道工程区主要岩石工程单元分布Fig.3 Distributions of Rock Engineering Units Along Tunnel Engineering Area

表1 隧道片岩和片麻岩的岩石物理力学性质指标测试结果

2.1.1 YⅠ百花岭蒲满哨群变质砂板岩带

YⅠ百花岭蒲满哨群变质砂板岩带位于隧道入口东侧，以中薄层状的变质砂岩、泥质钙质板岩为主，岩体破碎，属较坚硬—较软岩。其与西侧的奥陶纪眼球状花岗质片麻岩之间以近SN向旱龙寨断裂为界呈断层接触[图5(a)]。

Bt为黑云母；Kfs为钾长石；Pl为斜长石；Qtz为石英；Hbl为普通角闪石图5 旱龙寨奥陶纪眼球状花岗片麻岩带岩石构造特征Fig.5 Lithotectonic Features of Hanlongzhai Ordovician Eyeball-like Granitic Gneiss Zone

该岩石单元位于旧街子与百花岭之间，属K0+000至K1+300工程段(此处使用公路设计线图中的里程位置)(图3、4)，与东侧古生代沉积岩以旱龙寨断裂相隔，与西侧糜棱岩以澡塘河温泉断裂相隔。其以眼球状片麻岩为特征[图5(b)]，夹板岩、千枚岩构造岩片，面理产状为(100°～120°)∠(35°～70°)，呈单斜状。岩矿鉴定显示，该套岩石属于条带状花岗闪长质糜棱岩，原岩为花岗闪长斑岩，主要矿物组成为斜长石、钾长石、石英，次要矿物为角闪石、黑云母等[图5(c)]。在后期构造变质变晶作用下，岩石中发育了糜棱变晶组构，并形成碎斑、碎基组分，具显微层状、条带状构造。其中的石英为碎基组分，多被拉长定向呈石英条带，体积分数约为20%。

2.1.2 YⅡ旱龙寨奥陶纪眼球状花岗片麻岩带

YⅡ旱龙寨奥陶纪眼球状花岗片麻岩带中节理发育且较为密集[图5(d)]，产状主要为270°∠50°和170°∠65°两组。综合岩相特征，其可细分为中粗粒眼球状片麻岩(YⅡ-1)和中细粒片麻岩(YⅡ-2)。该岩体整体上属坚硬岩，但因节理发育，地表破碎且易风化，易形成不稳定边坡。

2.1.3 YⅢ-1～4旧街子—东岗房超糜棱岩—糜棱岩带

YⅢ-1～4旧街子—东岗房超糜棱岩—糜棱岩带作为韧性变形带，是高黎贡山新生代中—晚期强烈右旋走滑剪切变形的结果，构成了新生代高黎贡山右旋走滑断裂主变形带，属于典型的构造岩带。云母Ar-Ar定年显示其主变形发生在18～11 Ma[25]。该岩石单元的地表宽度约为2.2 km，主要分布于K1+300至K3+500工程段，大致对应旧街子与岗房之间的区域(图3、4)，与东侧奥陶纪眼球状片麻岩以澡塘河温泉断裂相隔，与西侧花岗岩以具有变形过渡性质的韧性变形带相接触。

Bt为黑云母；Kfs为钾长石；Qtz为石英；Pl为斜长石图6 旧街子—东岗房超糜棱岩—糜棱岩带岩石构造特征Fig.6 Lithotectonic Features of Jiujiezi-Donggangfang Ultramylonite-mylonite Zone

该构造岩带的主体为强韧性剪切变形形成的糜棱岩、千枚状糜棱岩和花岗质糜棱岩带，大致以旧街子断裂为界，可区分为东部岩石强度软硬相间且整体抗风化能力较弱的眼球状糜棱岩带和西部相对坚硬且抗风化能力强的超糜棱岩带两部分。因岩石的硬度差异，两者在地貌上表现为高差大于30 m的地形陡变带。东部糜棱岩带中的面理产状常在260°∠65°和85°∠85°之间转换，呈紧闭褶皱状，局部夹坚硬的砂板岩和花岗岩透镜体，因为产状主要为360°∠85°和290°∠30°的两组节理密集发育，所以相对破碎；而西部为晶体颗粒细小的超糜棱岩带，面理产状显示形成轴面近SN向宽缓褶皱状，岩石整体坚硬，以发育产状为320°∠65°和30°∠80°的两组密度较稀疏节理为主，常将岩体切割成巨大岩块，因而相对完整且抗风化能力强。

Qtz为石英；Bt为黑云母；Kfs为钾长石；Hbl为普通角闪石；Px为辉石图7 雪冲垭口韧性变形带岩石构造特征Fig.7 Lithotectonic Features of Xuechong Pass Ductile Deformation Zone

Pl为斜长石；Qtz为石英；Bt为黑云母；Kfs为钾长石图8 永定桥花岗岩带岩石构造特征Fig.8 Lithotectonic Features of Yongdingqiao Granite Zone

图9 板壁岩花岗闪长岩带岩石构造特征Fig.9 Lithotectonic Features of Banbiyan Granodiorite Zone

岩矿鉴定结果显示，该岩石具有片状、柱状、粒状变晶结构，糜棱变晶组构及显微层状、条带状构造，岩石由碎斑和碎基组成[图6(e)、(f)]。碎斑呈透镜状、眼球状，长轴定向，主要为斜长石和钾长石，粒径为0.2～1.0 mm，约占岩石总量的20%；碎基组成主要为长石、石英和黑云母等，由于粒间滑移、结晶分异，聚集成拉长定向的条带状，并常与重结晶的黑云母、长石碎基聚集层相间分布，遇碎斑时自然绕过呈假流动构造，粒径小于0.2 mm，约占岩石总量的80%。其中，石英碎基体积分数约为30%。根据糜棱岩化程度不同和发育部位差异，可将该岩带细分为5个次级单元[表1、图6(a)～(d)]，从东向西分别为YⅢ-1旧街子千糜岩带(CPm)、YⅢ-2二台坡超糜棱岩带(Um)、YⅢ-3大风包花岗质糜棱岩带(Mg)、YⅢ-4东岗房花岗质初糜棱岩带(PMg)、YⅢ-5雪冲垭口韧性变形带。

2.1.4 YⅢ-5雪冲垭口韧性变形带

YⅢ-5雪冲垭口韧性变形带出露于高黎贡山主山脊部位的雪冲垭口一带，穿过K6+900至K7+200工程段，宽约为300 m。其与东侧高黎贡山岩群花岗片麻岩以雪冲垭口韧性变形带相隔，与西侧白垩系花岗闪长岩呈构造接触(图3、4)。该韧性变形带的原岩为高黎贡山岩群的黑云斜长片麻岩，经后期动力变质后形成糜棱岩，可能是腾冲与保山地块在中特提斯时期聚合碰撞的产物，并在新生代经历了多期变形叠加[图7(a)]。该糜棱岩的面理产状为265°∠85°，并发育密集的共轭节理，其产状多为350°∠70°和92°∠80°，指示节理是在NE30°～NE50°区域挤压主应力方向下的产物[图7(b)]。

岩矿鉴定结果显示，该糜棱岩的原岩为花岗闪长斑岩，其糜棱组构特征与旧街子—东岗房超糜棱岩—糜棱岩带有较多相似性，具糜棱变晶组构和显微层状、条带状构造，由碎斑和碎基两部分组成[图7(c)、(d)]。碎斑主要为斜长石、钾长石、角闪石和辉石，粒径为0.5～3.0 mm，体积分数约为30%；碎基主要为长石、石英、云母、角闪石和辉石等，呈显微层状，粒径小于0.5 mm，占岩石总量的70%。其中，石英碎基常拉长定向为条带状，体积分数约为20%。整体上看，该岩体呈块状，较坚硬，破碎且具透水性，稳定性较差。

2.1.5 YⅣ-1永定桥花岗岩带

沿隧道工程廊带，高黎贡山主山脊的东侧和西侧分别出露了工程地质特征较为相似的白垩纪花岗岩体，分别为永定桥花岗岩带(YⅣ-1)和板壁岩花岗闪长岩带(YⅣ-2)。其中，前者出露于K3+400至K4+900工程段，地理上位于换米处与岗房之间，与东侧糜棱岩带以具过渡性质的韧性剪切带相接触，与西侧花岗片麻岩为侵入接触[图8(a)]。

永定桥花岗岩岩性主要为淡色、灰白色黑云母花岗岩，具块状结构，发育弱片麻理。岩矿鉴定结果显示：岩石呈半自形粒状结构和二长结构，属中粗粒黑云二长花岗岩，主要矿物组成为斜长石、钾长石、石英，次要矿物为黑云母；副矿物为磁铁矿、锆石、磷灰石等；蚀变矿物为绢云母、水黑云母[图8(b)]。其中，石英为他形粒状，主要粒径为2～5 mm，部分粒径为5～8 mm，体积分数约为20%。该岩体中可见多组节理发育，但节理发育程度具有相对不均匀性，整体上由东向西节理发育程度增加，并伴随岩体破碎程度增加和透水性增大，其中相对完整的岩块具岩爆危险性。密集节理带在该岩体中主要沿近EW向和近SN向发育，另外发育一组与剥蚀卸载作用相关的层状节理，地表可见产状分别为20°∠80°、315°∠75°、110°∠51°共3组节理将岩体分割成块状[图8(c)]。在地貌上，近SN向冲沟多数沿岩体中的密集节理带形成[图8(d)]。另外，由于西侧节理带的间距变大，地表多形成巨大的花岗岩块体，而在东部靠近韧性变形带的部位，节理间距小，岩石相对更为破碎。该岩体整体上属于较完整的坚硬岩，但因有多组节理较发育，局部密集成带，导致岩体较破碎并具透水性。

2.1.6 YⅣ-2板壁岩花岗闪长岩带

YⅣ-2板壁岩花岗闪长岩带位于K7+200至K7+800工程段，与东侧高黎贡山岩群花岗片麻岩侵入接触，与西侧糜棱岩带构造接触。其岩石类型为白垩纪中粗粒花岗闪长岩[图9(a)]，在其东侧部分可见巨大的高黎贡山岩群花岗片麻岩捕掳体。该单元发育典型的共轭节理和层状节理，主要产状为(245°～280°)∠(40°～50°)、(160°～190°)∠(75°～85°)和(90°～110°)∠(50°～65°)，节理局部密集成带，地貌上表现为负地形(冲沟)和陡立山崖[图9(b)]，整体上属于较完整—较破碎的坚硬岩。

2.1.7 YⅤ-1懒板凳混合片麻岩带

高黎贡山岩群在隧道工程区内被雪冲垭口韧形变形带和板壁岩花岗闪长岩带分隔为东、西两个次级单元，分别为YⅤ-1懒板凳混合片麻岩带、YⅤ-2避风港—撑腰石混合片麻岩带(表2和图3、4)。

YⅤ-1懒板凳混合片麻岩带出露于K4+900至K6+900工程段，与东侧永定桥花岗岩为侵入接触[图8(a)]，与西侧韧性剪切带以雪冲垭口韧性变形带相隔[图6(c)]。该单元主体为高黎贡山岩群黑云斜长片麻岩[图10(a)]，多处可见后期的淡色花岗岩脉侵入，岩脉宽度从几米到数十米不等[图10(b)]。岩矿鉴定结果显示，岩石具片状、粒状变晶结构，显微层状、纹层状构造，属纹层状辉石斜长变粒岩类[图10(c)、(d)]。其主要组成为斜长石、石英、辉石和黑云母，副矿物为磁铁矿和榍石。其中，石英被压扁拉长，长轴定向，粒径为0.2～0.5 mm，体积分数约为30%。该岩石在变质结晶及定向应力作用下，辉石聚集层与长英质聚集层相间分布呈显微纹层状构造。地表见岩石面理产状在110°∠75°和240°∠30°之间反复变换，表明具有复杂的面理褶皱形态。岩层中主要发育共轭节理，主要产状为340°∠60°和40°∠70°。该岩体具块状结构，坚硬，较完整，岩爆危险性高，尤其是在高黎贡山主山脊两侧隧道埋深较大的地段。

表2 隧道工程区主要岩石工程单元及其特征

Px为辉石；Pl为斜长石；Qtz为石英图10 懒板凳混合片麻岩带岩石构造特征Fig.10 Lithotectonic Features of Lanbandeng Migmatite Gneiss Zone

Pl为斜长石；Qtz为石英；Bt为黑云母；Kfs为钾长石图11 避风港—撑腰石混合片麻岩带岩石构造特征Fig.11 Lithotectonic Features of Bifenggang-Chengyaoshi Migmatite Gneiss Zone

Pl为斜长石；Qtz为石英；Bt为黑云母；Ms为白云母；Grt为石榴子石图12 大坝河口—西岗房硅质板岩-千糜岩带岩石构造特征Fig.12 Lithotectonic Features of Dabahekou-Xigangfang Siliceous Slate-mylonite Zone

图13 林家铺砂板岩带岩石构造特征Fig.13 Lithotectonic Features of Linjiapu Sandstone Slate Zone

2.1.8 YⅤ-2避风港—撑腰石混合片麻岩带

YⅤ-2避风港—撑腰石混合片麻岩带出露于K7+800至K8+900工程段，与西侧糜棱岩带为构造接触，与东侧白垩纪花岗闪长岩为侵入接触，其中常见后期侵入的淡色花岗岩脉(图3、4)。该岩石的岩相特征与懒板凳混合片麻岩具有相似性，在显微镜下呈片状、粒状变晶结构，具弱片麻状构造[图11(c)、(d)]，属黑云母二长变粒岩类。主要矿物组成为斜长石、钾长石、石英和黑云母，副矿物为磁铁矿和锆石等，蚀变矿物为绢云母和绿泥石。其中，斜长石有轻微绢云母化，粒径为0.2～2.0 mm，体积分数约为45%；钾长石主要为微斜长石，粒径为0.2～2.0 mm，体积分数约为30%；石英长轴弱定向，与片理方向一致，粒径为0.2～2.0 mm，体积分数约为20%；黑云母片径为0.2～0.5 mm，具不同程度的绿泥石化，弱定向排列，体积分数约为5%。该岩石中常见产状为(90°～110°)∠(35°～55°)和280°∠(35°～70°)两组面理，指示叠加变形作用使其呈轴面近SN向揉皱状。同时，该岩层中发育产状以270°∠75°和10°∠82°为主的两组共轭节理[图11(b)]，部分地段发育层状节理。在局部1 m内的节理密集带可见3、4条节理带，并在地貌上发育冲沟。整体上，该岩体为块状结构，坚硬且较完整，岩爆危险性相对较高，尤其是在隧道埋深较大的地段。

2.1.9 YⅥ大坝河口—西岗房硅质板岩-千糜岩带

YⅥ大坝河口—西岗房硅质板岩-千糜岩带主要由宝华山岩组硅质板岩、千枚状糜棱岩和千糜岩等组成，出露于K8+900至K10+900工程段，与西侧九渡河砂板岩以林家铺断裂西支断层分隔，与东侧避风港—撑腰石混合片麻岩带以撒马坝东断裂相隔(图3、4)。该岩层受早期剪切带变形作用常具韧性构造特征，面理产状主要有150°∠80°、350°∠80°两组，并且面理产状具有复杂的褶皱形态。其中，西侧以轴面倾向东的同斜褶皱为特征，向东褶皱轴面逐渐变得直立，而轴向近SN向褶皱形态表明，岩层的塑形变形主要是受NE—SW向挤压作用形成。另外，沿褶皱轴面常发育劈理带，并常在地貌上形成近SN向沟渠。该岩层中还夹有多组顺层发育的中粒花岗岩脉，并受后期变形作用影响常具片麻理状。该岩石在后期脆性变形过程中发育了多组节理，其中板岩的节理最发育，主要由产状为180°∠85°和100°∠50°的两组构成，这导致整个岩石单元相对较为破碎[图12(a)、(b)]。

根据地表详查结果，该岩带可细分为5个次级单元(表2和图3、4)，分别为：YⅥ-1西岗房东千糜岩带，为劈理化千糜岩带夹花岗岩脉，具变质分异条带和揉皱变形，层状结构，岩体较坚硬，较破碎至破碎，节理较密集，易风化，具透水性和较不稳定性；YⅥ-2西岗房西千糜岩带，为千糜岩层夹白云母花岗岩脉，局部呈互层状，具层状结构与块状结构，岩体较坚硬，较破碎，具弱透水性和弱岩爆危险性；YⅥ-3撒马坝千糜岩带，为千糜岩层夹白云母花岗岩脉，具中薄层状结构，产状平缓，岩体较坚硬，较破碎，易风化，稳定性较差，其近水平的薄层状面理构造易引起隧道塌顶灾害；YⅥ-4大坝河口硅质板岩千糜岩带，为千糜岩、硅质板岩夹顺层白云母花岗岩体，具互层状现象；其中的花岗岩具块状结构，岩体坚硬，较破碎；千糜岩与硅质板岩具中薄层状结构，岩体坚硬—较坚硬，易风化，稳定性较差；YⅥ-5大坝河口板岩-千糜岩带，为黑云长英质千糜岩层，其中常穿插白云母花岗岩脉，岩脉呈块状结构，属坚硬岩；千糜岩具中薄层状结构，属较坚硬岩，较破碎。

岩矿鉴定结果显示，上述岩层实际上包含了组成成分相似但结构构造有所差异的二云石英片岩和含石榴子石白云母片岩两类岩石[图12(d)]。二云石英片岩具有浅色矿物条带与暗色矿物条带相间的片状构造和片状、粒状变晶结构。主要矿物组成为石英、斜长石、白云母、黑云母,金属矿物为磁铁矿，蚀变矿物为绢云母、绿泥石。其中，石英体积分数约为70%，颗粒紧密镶嵌，粒径为0.1～0.5 mm；斜长石具轻微的绢云母化，粒径为0.1～0.5 mm，体积分数约为10%；云母类体积分数约为18%，呈连续定向排列，呈片状构造，粒径为0.1～0.5 mm，黑云母可见不同程度绿泥石化。含石榴子石白云母片岩具有片状构造和斑状变晶结构，基质为片状、粒状变晶结构，主要矿物组成与前者相似[图12(c)]，但石英有所减少，体积分数约为45%。

2.1.10 YⅦ林家铺砂板岩带

YⅦ林家铺砂板岩带对应区域上的九渡河岩组，出露于K10+900至K11+600工程段，与东侧宝华山糜棱岩以林家铺断裂东支断层为界，呈脆性断层接触(图3、4)。九渡河岩组主要为一套深灰色粉砂质绢云母板岩、灰白色变质细粒石英砂岩夹深灰色含砾砂质板岩和少量绢云石英杂砂岩[图13(b)]。在隧道工程区内，该岩带以绢云母板岩和砂质板岩为主，具中薄层状结构，倾向较稳定，产状为250°∠45°。该岩层中节理较发育，常见产状20°∠55°和100°∠80°两组，节理带较密集，间隔一般为10～30 cm。该岩体整体上坚硬—较坚硬，但较破碎[图13(c)、(d)]，作为隧道围岩具有透水性和较不稳定性。

2.1.11 YⅧ张家寨花岗岩带

YⅧ张家寨花岗岩带位于隧道出口的西侧，与林家铺砂板岩带以林家铺断裂东支断层相隔，岩性为早白垩纪淡色二长花岗岩，具弱片麻理、块状结构，岩体坚硬，易风化，较破碎且具透水性，而且地表边坡不稳定，易崩塌和滑坡。

2.1.12 YⅨ山麓第四纪晚期冲洪积层

YⅨ山麓第四纪晚期冲洪积层位于隧道出口以西的山麓地带，与张家寨花岗岩带以明家寨断裂相隔。其属于松散碎石土结构，厚十几米至几十米，为广泛分布于腾冲盆地东北边缘的山麓冲洪积相砾石层，路基承载性较好。

2.2 大地电磁探测揭示的工程岩体特征

目前应用于公路隧道工程勘察与地质预测预报的物探方法主要包括地震折射波法、层析成像法(CT)、地震测井、高密度电法、电测深法、可控源音频大地电磁法以及导坑和钻探无损探测法(TSP)等[25-26,28-31]。结合滇西高黎贡山隧道工程场地的复杂地形及地质条件，本次物探采用了天然源高频大地电磁法(MT)。影响岩石电阻率的因素主要是两方面：一是岩性与矿物成分，通常花岗岩、闪长岩和玄武岩等岩浆岩类的电阻率最高，其值为103～105Ω·m级，变质岩中的结晶片岩、片麻岩、大理岩、石英岩等电阻率也较高，为102～105Ω·m级，而泥质板岩和千枚岩等的电阻率偏低，为101～103Ω·m级；二是岩体结构完整性好的岩石电阻率相对较高，而因断层或节理裂隙发育造成岩体完整程度减弱或岩层富水程度增加时，会使电阻率下降，特别是块状侵入岩和深变质岩类富水地段的电阻率下降非常明显。

根据隧道工程区的岩石物性特征可知，其岩石单元主体以形成于上地壳下部至中地壳的中深层次变质岩类和花岗岩类为主，矿物组成比较相近，皆以云母、角闪石、长石和石英为主。因此，工程沿线的物质成分和岩石结构不是决定其大地电磁剖面中电性特征的主要因素，而岩体结构面性质、发育密度及含水性等则是造成电性差异的主要因素。据此，将地表观测结果与沿高黎贡山腾越隧道的大地电磁探测结果相结合，可揭示出与地表观测十分吻合的岩石-构造单元及其电性特征(图4)，从而更精细地识别和划分工程沿线的岩石工程单元，并判别其工程地质特性与影响。根据勘探结果，沿隧道至少可识别出10个与前述岩石-构造单元相关的典型较低电阻率区段。自东向西，其工程地质特征(图4)为：①K1+225至K1+570工程段电阻率低于1 500 Ω·m，指示岩体相对较破碎，对应进口端的强风化层；②K1+570至K1+900工程段为低电阻率，对应断裂交汇带和糜棱岩带，岩体破碎，地表多呈碎石状，局部胶结较好，较富水；③K1+900至K2+100工程段电阻率为2 000 Ω·m左右，岩体完整性较差，较富水；④K2+100至K3+400工程段电阻率为2 000～5 000 Ω·m，岩体完整性较好，局部较破碎；⑤K3+400至K4+840工程段电阻率一般为1 000～5 000 Ω·m，岩体完整性较差—较好，局部较破碎，较富水，其中K3+400至K3+600工程段岩体较破碎，地下水发育；⑥K4+840至K7+270工程段电阻率低于2 000 Ω·m，下部电阻率一般为3 000～10 000 Ω·m，岩体完整性较好，局部较破碎；⑦K7+270至K8+000工程段电阻率多为2 000 Ω·m左右，相对前后段围岩电阻率降低；该段为构造发育地段，节理裂隙发育，岩体相对较破碎，较富水；⑧K8+000至K9+150工程段电阻率低于2 000 Ω·m，在K9+150洞身附近存在从上至下的低阻带，推测为断层破碎带，受其影响附近岩体可能较破碎且较富水；⑨K9+150至K10+870工程段浅部电阻率低于2 000 Ω·m，下部为2 000～6 000 Ω·m，岩体完整性一般—较好，局部较破碎；在K9+770洞身附近存在明显高、低阻界限，推测为断层破碎带，受其影响，该段附近岩体较破碎且富水；⑩K10+870至K11+578工程段电阻率普遍低于700 Ω·m，指示该段岩体破碎，较富水。

2.3 典型岩石的物理力学实验结果

本次工程勘探因受保护区限制，仅在隧道的进、出口端附近开展了钻孔勘探。通过对钻孔ZK4(左幅K1+520洞右5 m，孔深151.30 m)和钻孔ZK14(左幅K11+500洞右5 m，孔深60.61 m)进行分层取样实验(图14)(测试样品皆为完整的岩芯样品)，获得了隧道两端片岩和片麻岩两类典型岩石的物理力学性质(表1)。

实验结果显示，两者的饱和抗压强度最小值为30.8～32.1 MPa，最大值为87.6～124.5 MPa，平均值为51.1～66.2 MPa，都属于典型的硬质岩，但片麻岩强度明显较片岩高，属于坚硬岩，而片岩更接近较坚硬岩。在波速方面，片麻岩也高于片岩，这说明隧道工程区的片麻岩类稳定性好于片岩类。因地表调查结果显示隧道工程区高黎贡山岩群片麻岩和白垩纪花岗岩等的完整性与硬度明显好于隧道口段的片麻岩。因此，高黎贡山核部岩体的硬度显然更高且完整性较好，隧道围岩的岩爆危险性也会相应增加。

综合滇西高黎贡山腾越隧道沿线的岩石-构造详查结果、物探资料和岩石物理实验数据，以及前人在邻区获得的岩石力学数据[11，32]，参照《公路工程地质勘察规范》(JTG C20—2011)的岩石分类方案[33]，可归纳出该区主要岩石单元和地质构造带的主要特征与基本工程地质特性，相关结果详见表3。

3 主要断裂与构造节理发育特征

3.1 主要断裂体系(YⅩ)

高黎贡山因为主要经历了自中特提斯洋闭合以来的多期构造变形过程和后期的强烈隆升，地表出露了从深部到浅部的多层次构造变形形迹[34]，这与其他区域俯冲碰撞带的造山带核部具有一定相似性。在已有地质资料基础上，根据新的地表调查结果可知，该区主要发育3类不同层次的构造变形(图15)，即深部(10～20 km)韧-塑性流动变形[图15(a)、(b)]、中浅部(5～10 km)脆-韧性变形、浅部(小于5 km)脆性变形。基于变形层次不同及其特征，可沿隧道工程场地区分出塑-韧性变形带、脆性断裂带及密集节理带三大类构造。塑-韧性变形带主要是地壳10～20 km的深部变形结果，在高黎贡山岩群和宝华山岩组中最为常见，尤以高黎贡山岩群中的塑性流动变形最为特征，形成了典型的混合岩化、石英脉塑形褶曲与流动变形等形迹，而最常见的是韧性剪切带中的糜棱岩系列[图15(c)、(d)]。这些糜棱岩系列根据变形强度由弱到强可分为初糜棱岩带、糜棱岩带和超糜棱岩带(在隧道工程区主要对应岩石工程单元YⅢ)(图3、表2)。其中，初糜棱岩因成分不同又可分为千枚状初糜棱岩和花岗质初糜棱岩等[图15(c)、(d)]。脆性断裂与构造节理等则主要是上地壳5 km以浅的浅部构造形迹[图15(e)～(h)]。

表3 隧道工程区主要脆性断裂构造及其特征

图14 隧道沿线的片岩与片麻岩岩芯照片Fig.14 Core Photographs of Schist and Gneiss Along Tunnel

图15 隧道工程区断裂系的运动特征Fig.15 Kinematic Features of Faults in Tunnel Engineering Area

通过详查发现，隧道工程区的主要脆性断裂带至少有10条(图3、4)，从东到西分别为近SN向旱龙寨断裂(F1)、澡堂河温泉断裂(F2)、旧街子断裂(F3)、撒马坝东断裂(F5)、林家铺断裂东支断层(F6-1)、明家寨断裂(F7)、林家铺断裂西支断层(F6-2)、NE向旱龙寨断裂(F8)、五道河南断裂(F9)和撑腰石西断裂(F10)。这10条断裂在区域上分属三大构造体系，由东向西分别为怒江断裂系(FⅠ)，高黎贡山断裂系(或称泸水—瑞丽断裂系)(FⅡ)和龙川江断裂系(FⅢ)。综合地表调查与前人资料[11，35-36]推断，第四纪仍可能具有较明显活动性的断裂带由东向西主要有5条，即旱龙寨断裂、澡堂河温泉断裂、旧街子断裂、撒马坝东断裂、林家铺断裂(图3、4和表3)。

(1)旱龙寨断裂。该断裂紧邻隧道入口的东侧，属于怒江断裂系，区域上构成了奥陶纪眼球状花岗片麻岩与东侧古生代蒲满哨群之间的界限。地表发育基岩断层陡崖与断层三角面等构造地貌[图15(e)]，指示其在第四纪可能仍存在活动性，但第四纪晚期活动性及发震潜力等仍需进一步调查研究。

(2)澡堂河温泉断裂。该断裂穿过隧道的东段入口，也属于怒江断裂系，构成了奥陶纪眼球状花岗片麻岩与西侧高黎贡山主韧性变形带千糜岩的界限，区域上控制了澡堂河温泉的发育，并在地貌上发育显著的地形陡崖和断层垭口等地貌，指示其在第四纪可能仍存在活动性。

(3)旧街子断裂。该断裂穿过隧道的东段，区域上属于泸水—瑞丽断裂系，构成了高黎贡山主韧性变形带与奥陶纪眼球状花岗片麻岩之间的界限，在地貌上发育有基岩陡崖、瀑布跌水和断层垭口等地貌，并见脆性断层泥带等[图15(f)、(g)],指示该断裂在第四纪可能仍有潜在活动性。

(4)撒马坝东断裂。该断裂在区域上属于泸水—瑞丽断裂系的一部分，是控制腾冲盆地新生代晚期演化的区域性断裂带之一。沿该断裂地表可见较明显的地形陡变带与断层错动宝华山岩组形成的断层破碎带，在地貌上构成地形陡变带，并可见延伸超过50 km断层三角面呈近SN向展布。已有的年代学数据[35]表明，该断裂在距今10～8 Ma以来可能曾经发生过明显活动，但其第四纪活动性仍需进一步调查研究。在靠近该断裂附近，大坝河口—西岗房硅质板岩-千糜岩带中的硅质板岩揉皱发育且较为破碎，以花卷石附近的硅质板岩最为典型，指示该断裂可能是本区一条重要的透水构造带。

(5)林家铺断裂。该断裂在隧道工程区包括东、西两支断层。东支(F6-1)构成了宝华山岩组与九渡河岩组的界限，断面整体倾向西，倾角为45°～55°，构成了高黎贡山西侧山前的地形陡变带[图13(a)]，地表延伸超过上百千米，地貌上也是高黎贡山与腾冲盆地的主边界带(图3、4)。西支(F6-2)紧邻隧道出口西侧，构成了二长花岗岩岩体与西侧第四纪晚期冲洪积物的断层接触界线。整体上看，该断裂在地貌上形成显著的地貌陡变带，沿断层接触带发育线性沟谷，构成了高黎贡山的西侧边界，也是龙川江断陷谷地的东部主边界断裂带，区域上属于腾冲盆地东缘主边界断裂带——龙川江断裂系，而且区域上沿该断裂有强震活动及热泉和第四纪火山分布[11]。因此，该断裂显示出较显著的第四纪和第四纪晚期活动性，应该是隧道工程区地表最显著的活动断裂带和发震构造，对其未来强震危险性与潜在工程影响需开展更深入的调查研究。

上述脆性断裂带的主要地表特征及其与隧道工程的关系如图15和表3所示。其中，脆性断裂带在大地电磁剖面中都表现为典型的低电阻率条带(图4)，显示出其中岩石相对破碎且具有较明显的透水作用，而对于第四纪活动断裂和潜在活动断裂，还应考虑其未来的强震危险性、地热活动及工程影响问题。另外，雪冲垭口韧性变形带作为脆-韧性断裂[图15(h)]，其物探剖面也显示出透水性特征。韧性变形带因为主要表现为糜棱岩带，其工程特征已在前述的岩石单元中论述，这里不再累述。

3.2 构造节理系统(YⅪ)

详细的地表构造调查发现，除前述的脆性断裂带，高黎贡山最常见的脆性构造是构造节理，这些节理根据走向可大致分为近EW向、近SN向、NW—SE向和NE—SW向4组。其中，近EW向和近SN向为主要的区域性节理(劈理)方向，并在地貌上控制了主要水系和冲沟的发育，而且节理交叉点还常是一些泉水或温泉的出露部位。另外，区域上的密集节理带主要分布在整体坚硬且呈块状的白垩纪花岗岩带内，其次是高黎贡山岩群混合片麻岩带内。

调查结果表明，高黎贡山隧道工程区主要发育3组构造节理带，区域性节理以20°∠80°和160°∠75°两组共轭为主，指示区域水平挤压主应力方向为NE30°～NE50°，并与该区震源机制解等反映的现今构造应力场[11,36]接近，指示区域性节理的发育与该区新生代晚期的构造应力场相关，另外可见一组(110°～130°)∠(25°～50°)节理。结合地表的节理测量统计数据，沿隧道工程区可至少识别出20条主要呈共轭和正交分布的密集节理带，其中13条穿切隧道工程区(图2、3)。此外，近EW向和近SN向节理显示出明显的透水构造带特点。节理带发育密度还显著影响到岩石的完整性，由此需要特别注意隧道涌水或透水带(图2、3)。在大地电磁剖面(图4)中，花岗岩和混合片麻岩通常表现为高电阻率特征，但由于密集劈理带和断层带的存在及其导水作用，这些部位都一致显示为低电阻率，这一特征也为根据大地电磁剖面进一步详细圈定断裂与节理带的位置及分析其工程影响提供了可靠依据。

4 主要构造水热活动带

高黎贡山隧道工程区的断裂与节理构造除了显著影响到岩石完整性与透水性外，也常常是区内包括温泉在内的地下水重要运移通道，因而与区域上的水热活动带存在密切联系[37]。经水文地质调查发现，隧道工程区的地表热显示其均为水热型，属单相显示的温泉。而温泉主要沿区域构造带分布，但其出露部位除受构造控制外，还受地形地貌条件制约，从东到西主要分布于怒江沿岸、高黎贡山内的沟谷地带、龙川江河谷及其边缘等相对低洼的地貌部位。综合区域地热地质条件、构造特征及地表温泉的空间分布等，可在工作区划分出至少3个构造水热活动带(图16)，从东向西分别为怒江SN向构造水热活动带、高黎贡山SN向构造水热活动带和龙川江SN向构造水热活动带。

(1)怒江SN向构造水热活动带以高黎贡山东侧的怒江断裂带为主体，地貌上为构造侵蚀-溶蚀峡谷地形，是该区SN向水热活动的主控构造带。该水热活动带在工作区内主要包括澡堂河温泉断裂以东范围，温泉主要出露于怒江沿岸冲沟和陡崖下的低洼处，受SN向张扭性导热断裂控制，共出露温泉8处。其中，低温温泉4处，温度为22 ℃～34 ℃，流量为0.05～0.50 L·s-1；中—低温温泉1处，温度为41 ℃，流量为65 L·s-1；中温温泉3处，温度为60 ℃～75 ℃，流量为0.794～5.000 L·s-1。围岩多为白云岩、灰岩、粉砂质泥岩夹灰岩和糜棱岩等。

(2)高黎贡山SN向构造水热活动带在区域上属高黎贡山—三台山弧形构造带北段，由于该带纵向构造在工作区内均呈近SN向展布，故称为高黎贡山SN向构造水热活动带，东以澡堂河温泉断裂为界，西至龙川江断裂系，宽约20 km，水热活动的主控断裂带是泸水—瑞丽断裂系。该水热活动带为由变质岩构成的走滑剪切型拆离构造组成，最晚变形期为喜山中期，近泸水—瑞丽断裂系岩石变形程度加深，区域上沿断裂有花岗岩和伟晶岩脉侵入和穿插。近SN向断裂和密集节理带等是区内的主要导热系统，温泉均出露于受断裂或节理带控制的山间沟谷地带。该水热活动带在工作区内共有温泉10处。其中，低温温泉4处，温度为22 ℃～28 ℃，流量为0.12～3.20 L·s-1；中—低温温泉3处，温度为42 ℃～57 ℃，流量为0.828～15.000 L·s-1；中温温泉3处，温度为62 ℃～85 ℃，流量为1.80～9.07 L·s-1。围岩多为片麻岩、片麻状花岗岩、糜棱岩和糜棱岩化花岗岩等。该水热活动带中温度最高的两处温泉(敢顶河温泉为81 ℃，摆老塘温泉为85 ℃)均沿泸水—瑞丽断裂系出露，且流量相对较大，说明该断裂带是高黎贡山SN向构造水热活动带内导热性最强的深大断裂带。

(3)龙川江SN向构造水热活动带在区域上属腾冲—梁河弧形构造带北段，龙川江断裂系是该区主要的控热、导热构造。其范围自工作区西界至龙川江断裂系。工作区内该水热活动带仅出露温泉1处，分布于龙川江上游河谷岸坡崖壁之上，温度为45 ℃，属中—低温温泉，流量为0.35 L·s-1，围岩主要为变质砂岩。

拟建隧道全线位于高黎贡山内，而高黎贡山SN向构造水热活动带水热活动较为强烈。根据地热调查资料获得的隧道地热等温线剖面(图17)显示，隧道工程存在一定的中—高温热害和突热水灾害风险，主要表现为两个方面：一是现有温泉向隧道突水的可能性，隧道工程区及其周围共出露中—低温及中温温泉7处，除2处距主干断裂及隧道较远，与隧道的水力联系差，向隧道突水的可能性小外，其余5处对隧道影响较大；二是顺导热构造向隧道突水，隧道工程区共有8条SN向断裂及多组密集节理带穿过隧道，而这些SN向断裂和密集节理带大多为导热构造，因此，在隧道与断裂或密集节理带交汇处易突热水或导致隧道内温度过高。

5 讨 论

以高黎贡山南段腾越隧道工程区为例，综合地表调查、物探和测试分析等的研究结果，通过分析隧道工程区内岩石特性、脆性断裂带、构造节理和水热活动等的影响，可为评价横断山区类似工程场地的工程地质问题提供参考。

5.1 岩石特性及其对工程的影响

图16 隧道及邻区的区域地热地质图Fig.16 Geothermal Geologic Map Around Tunnel and Adjacent Area

图17 隧道地热等温线剖面Fig.17 Geothermic Isothermal Section of Tunnel

综合区域地质资料和腾越隧道工程区的详细调查结果可知，该隧道主要穿越了高黎贡山岩群片麻岩、宝华山岩组片岩与片麻岩、白垩纪花岗闪长岩与花岗岩以及奥陶纪片麻状花岗岩等以硬岩类为主的岩石，而且由于所有岩石类型均经历了温压条件不同的区域变质和动力变质作用，使得岩石坚硬程度得到了进一步增加。地球物理剖面显示，沿隧道穿越方向，表现出以高电阻率为主，局部夹近垂向低电阻率带的特征。剖面上岩石以长英质岩石为主，而且石英矿物体积分数普遍为25%～45%，部分可大于45%。因此，整个隧道工程区的岩石以较坚硬—坚硬的片麻岩-花岗质片麻岩类和花岗岩类为主，构成了大地电磁剖面中的高电阻率部分，而脆性断裂和节理带的发育使岩石局部相对破碎，导致其力学特征发生改变，降低了岩层的坚硬程度，并增加了透水性，形成了大地电磁剖面中的低电阻率部分。总之，整个隧道围岩整体表现出高硬度的力学特征，仅糜棱岩带中的部分千枚状糜棱岩和部分宝华山岩组地层为浅变质页岩与砂岩韵律互层状，属软硬相间地层。由于隧道所处的海拔为1 900 m左右，而高黎贡山脉海拔为3 000～3 200 m，隧道埋深大，最深处约1 420 m，相对坚硬的围岩和深埋隧道特征决定了该隧道的施工将面临比较突出的岩爆问题，尤其是在穿越高黎贡山脊及邻侧的高黎贡山岩群与白垩纪花岗岩体的段落，在密集节理带之间岩石完整性相对较好和隧道埋深较大的工程段，即大地电磁剖面上主要表现为显著的高电阻率段，将是岩爆问题最突出的地段。

5.2 主要断裂对工程的影响

沿高黎贡山腾越隧道工程区发现的第四纪断裂活动性整体上相对较弱，而且具有第四纪晚期活动的断裂带均位于隧道之外。综合已有资料和隧道工程区调查结果，大致以旧街子断裂和撒马坝东断裂为界(图3、表3)，可将该区自东向西划分为3个地壳稳定性不同的段落。①旧街子断裂及其以东区域属于较不稳定区，发育旱龙寨断裂、澡堂河温泉断裂和旧街子断裂等存在第四纪活动性的断裂，但断裂活动性弱。考虑到隧道入口处地形起伏大且岩体较为破碎，因而存在断层破碎带透水和断裂带导热等不良工程地质问题。②旧街子断裂和撒马坝东断裂之间的区域属于较稳定区，该区基本不发育第四纪活动断裂，并以块状的坚硬岩石为主，因此，该段主要是岩爆、断裂与节理透水、高地温等工程问题较为突出，而不是断裂活动性问题。③撒马坝东断裂以西的区域属于不稳定区，区域上第四纪活动性显著的龙川江断裂系从该区穿过，发育有撒马坝东断裂和林家铺断裂等第四纪活动断裂，第四纪晚期活动断裂毗邻隧道口，并且周边地形起伏大，岩石相对破碎，断裂透水性较显著，而且隧道口附近局部还发育有不稳定斜坡。因此，该区断裂构造引发的构造不稳定问题需要工程建设重点关注。另外，关于区域上主要第四纪活动断裂的未来发震潜力与活动危险性等，也需要在工程设计阶段进一步深入调查研究和重点解决。

5.3 构造节理系统对工程的影响

高黎贡山南段地区在地质上属于典型的地壳变形强烈和构造应力集中部位[11-12,32]，发育了多组构造节理。该区构造节理对工程的直接影响主要是密集节理带引发的隧道透水作用和节理导致岩体破碎引发的隧道围岩不稳定性，但节理的相对发育透水也会相应降低岩爆危险性。另外，构造节理产状还可以反映区域构造应力场特征，为合理设计隧道走向提供地质构造依据。从1976年龙陵M7.3、M7.4地震序列中3个主震的震源机制来看，震源区现今应力场的水平主应力方向为NE17°～NE25°，这与隧道工程内共轭节理构造揭示的最新水平主应力方向(NE20°～NE50°)基本吻合。因此，综合震源机制和区域共轭节理数据，可以初步认为隧道工程区现今水平主应力方向为NE20°～NE30°。因为隧道走向与水平主应力方向夹角过大时会对隧道稳定性造成显著影响(一般以不超过30°为宜)，所以隧道走向为NE向时的相对稳定性较好。但考虑到隧道穿越的深度属于地壳浅层，地应力场还会受到地表重力势能等的影响，并导致局部地形起伏强烈的地段地应力场出现变化。因此，在工程设计阶段，还需要结合现场地应力测量数据，通过对隧道工程区进行三维地应力场数值模拟，来更准确地判定隧道穿越区的现今地应力场状态，从而为隧道围岩稳定性及岩爆危险性判定等提供关键依据。

5.4 构造水热活动对工程的影响

综合地质构造和水文地质调查结果可知，虽然区域上存在三大近SN向构造水热活动带，但隧道工程区及周边以分布中—低温温泉为主，尤其隧道穿越区，地表仅存在低温温泉。因此，隧道工程区整体上处于地热中等—弱活动区。但隧道地热等温线剖面(图17)的恢复结果显示：沿隧道穿越区，在埋深小于600 m的地段，地温多小于50 ℃，仅在断裂带附近存在地温异常，并可能出现中温热害；而在隧道埋深超过700 m时，隧道地温明显增加，为60 ℃～70 ℃，达到了中温热害程度，因此，这将对隧道施工产生显著影响，需要在设计阶段提前制定防范措施。

6 结 语

(1)综合前人资料基础，结合野外地质构造调查和典型岩石样品的分析结果，揭示滇西高黎贡山南段腾越隧道工程区主要包含9个岩石单元，主体以形成于上地壳下部至中地壳的中深层次变质岩类和花岗岩类为主，矿物组成皆以云母、角闪石、长石和石英为主，并经历了后期的脆-韧性变形改造。它们在工程地质属性上以较破碎的坚硬—较坚硬岩为主，围岩等级多为Ⅲ级，其次为Ⅳ级，仅局部断层破碎带为Ⅴ级，这对隧道的TBM施工掘进相对有利。

(2)综合地表详查与地球物理探测结果发现，高黎贡山南段主要发育10条对隧道工程具有不同程度影响的断裂带，它们分属于怒江断裂系、高黎贡山断裂系(泸水—瑞丽断裂系)和龙川江断裂系，而且也是区域上主要的水热活动带。其中需要特别关注的第四纪活动断裂自东向西主要包括澡堂河温泉断裂(F2)、旧街子断裂(F3)、撒马坝东断裂(F5)和林家铺断裂(F6)。另外，隧道工程区还发育至少20条密集节理带。区域上的脆性断裂破碎带和密集节理带或劈理化带是需要重点防范的主要导水构造和透水带，特别是其中的雪冲垭口韧性变形带和初糜棱岩带，可能含饱和水且量大。

(3)综合分析高黎贡山南段超长深埋隧道工程区主要岩石单元的岩性构造特征可知，高黎贡山岩群混合片麻岩是隧道穿越区相对完整且硬度大的岩体，岩爆危险性应该最高，其次是块状的白垩纪花岗岩和花岗质超糜棱岩。而白垩纪花岗岩虽属坚硬岩，但因节理相对发育，而且节理发育程度具有稀疏、密集的交替变化特点，所以会同时具有岩爆危险性和透水性特点。

(4)对隧道工程稳定性分析结果表明，高地应力和高地温应该是影响高黎贡山腾越隧道工程稳定性的主要因素，其次是断裂涌水和花岗岩区的密集节理带透水问题。隧道工程区主要存在7个需要引起重视的显著断裂和节理透水带。

(5)上述结论一方面可为高黎贡山腾越隧道工程的设计建设中预测与防范岩爆、透水和热害等不良工程地质问题提供重要的地质依据，同时还可为区域上类似场地超长深埋隧道的选线设计等提供参考。但需要指出的是，高黎贡山地质与构造环境复杂，受目前工作程度限制，考虑到高地应力对隧道工程稳定性的影响很大，对不同工程地段的地应力状态还亟需通过地应力实测来解决，建议增加深钻孔地应力试验，进而为解决大变形岩爆、断裂透水和地热等不良工程地质问题提供关键数据支撑。

中国地质科学院地质力学研究所王世锋研究员为本文撰写与资料分析进行了指导，中国地质大学(北京)李斌、范讷、史亚然硕士协助整理了部分图件和数据，在此一并表示衷心感谢！