营盘山隧道地层岩性及区域地质特征分析

井 攀，赵振宇，张丽敏，张幼鹤

(1.张家口职业技术学院 纪检监察审计处，河北 张家口 075051；2.张家口职业技术学院 土木工程系，河北 张家口 075051)

引言

隧道工程的选址和施工技术选择受到多方面因素影响，其中勘查隧道所处区域的地层岩性及区域地质特征是在选址及技术选择过程中不可或缺的一环，而地层岩性的风化程度和区域地质特征中的断层及节理分布情况又起到至关重要的作用[1]。本文通过对营盘山隧道区域的工程地质调绘及钻探，对本区域的地层岩性和区域地质特征概况进行分析，为后续隧道选址和施工技术的选择及保障隧道顺利开通提供坚实有效的地质依据。

1 营盘山隧道项目概况及自然地理特征

营盘山隧道是华坪至丽江高速公路重大控制性工程之一，位于云贵高原西北横断山脉，为高度风险等级隧道，全长11.28公里，隧道属特长隧道，其地形、地质、环境条件特殊，建设技术问题十分复杂[2]，隧道隧址及技术选择对项目建设的安全、环保、便捷及经济将产生重大影响。

隧址区属构造剥蚀低中山地貌区，地形起伏较大。隧道中线高程1567.80～2529.15 m，最大相对高差961.35 m，山体自然坡度35～45°，地表植被发育[3]。隧道进、出口位于山前斜坡地带，自然山坡处于基本稳定状态[4]。

2 营盘山隧道地层岩性概况

根据工程地质调绘及钻探，隧址区上覆地层为第四系更新统坡积(Qpdl)粉质黏土、碎石，分布不均匀；下伏基岩为下元古界会理群片麻岩、混合岩，震旦系观音崖组泥岩、泥质砂岩、砂岩，震旦系灯影组白云岩、白云质灰岩，泥盆系中统灰岩、寒武系下统砂岩、三叠系上统干海子组泥质砂岩、砂岩、泥岩、煤层，三叠系舍资组砂岩、泥岩及早元古代晚期(δO2)石英闪长岩[5]。现将隧址区分布的地层由新至老描述如下：

2.1 第四系(Q4)

2.1.1 粉质黏土(Q4dl)③22：黄褐色，可塑，含少量碎石，表层0.3 m为植被土，该层广泛分布于进出口斜坡地段，分布厚度不均匀，层厚3.6～8.0 m。承载力基本容许值[fa0]=200 kPa。

2.1.2 碎石(Q4dl)③93：黄褐色，稍密，粒径大于20 mm的颗粒含量约60 %，粒径一般20～40 mm，母岩成分主要为白云岩、白云岩，多呈棱角状、次棱角状，泥、砂质充填，该层主要分布于隧址区浅部，厚2.0 m。承载力基本容许值[fa0]=400 kPa。

2.2 三叠系上统舍资组(T3s)

2.2.1 强风化泥质砂岩⑧62：灰黄色，原岩结构大部分破坏，部分见泥砂质结构，裂面见铁锰质浸染，岩芯多呈块径2～8 cm的碎块状，少量节长10～30 cm的柱状，岩质软，岩体破碎，该层主要分布于隧址区桩号ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，层厚12.8 m，承载力基本容许值[fa0]=500 kPa。

2.2.2 中风化泥质砂岩⑧63：深灰色，砂质结构，少量呈节长10～20 cm的柱状，岩层面与岩芯轴夹角约60°，岩质较软，岩体破碎。该层主要分布于隧址区地面桩号ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，揭露厚度35.0 m，承载力基本容许值[fa0]=1200 kPa。

2.2.3 全风化砂岩⑧41：褐黄色、褐红色，岩芯呈土状，层厚6.9 m。该层主要分布于隧址区桩号ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，承载力基本容许值[fa0]=300 kPa。

2.2.4 中风化砂岩⑧43：灰色、灰黑色，砂质结构，中厚层状构造，岩层层面与岩芯轴线夹角约90°，钙质胶结，节理裂隙很发育，岩质较硬，岩体较完整，层厚29.4 m。该层主要分布于隧址区地面桩号ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，承载力基本容许值[fa0]=1200 kPa。

2.2.5 微风化砂岩⑧44：灰色、灰黑色，裂隙宽度一般小于1 mm，呈闭合状，岩芯多呈节长10～40 cm的柱状、长柱状，少量块状。揭露层厚41.8 m。该层主要分布于隧址区地面桩ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，承载力基本容许值[fa0]=1800 kPa。

2.2.6 强风化泥岩⑧52：褐灰色，原岩结构大部分被破坏，泥质结构，薄层状构造，节理裂隙很发育，裂隙多呈闭合状，层厚6.3 m。该层主要分布于隧址区地面桩号ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，承载力基本容许值[fa0]=400 kPa。

2.2.7 中风化泥岩⑧53：深灰色，泥质结构，岩体较完整，层厚15.0 m。该层主要分布于隧址区地面桩号ZK28+750(K28+795)至隧道终点段，承载力基本容许值[fa0]=800 kPa。

2.3 三叠系上统甘海子组(T3g)

2.3.1 强风化砂岩⑨12：灰白色、灰黄色，层厚24.4 m。分布于隧址区地面桩号：ZK28+490～ZK28+750、K28+510～K28+795段，承载力基本容许值[fa0]=400 kPa。

2.3.2 中风化砂岩⑨13：灰色、灰黑色，砂质结构，裂隙宽度一般小于1 mm，呈闭合状，岩芯多呈节长10～40 cm的柱状，少量块状。层厚43.7 m。分布于隧址区地面桩号：ZK28+490～ZK28+750、K28+510～K28+795段，承载力基本容许值[fa0]=1200 kPa。

2.3.3 中风化砂质泥岩⑨33：灰黑色，夹砂岩薄层及煤层，层厚42.0 m。分布于隧址区地面桩号：ZK28+490～ZK28+750、K28+510～K28+795段。承载力基本容许值[fa0]=800 kPa。

2.3.4 煤层：黑色、岩芯多呈碎块状，该层以夹层形式发育砂质泥岩、泥质砂岩层，层厚0.4～0.6 m。

2.4 泥盆系中统(D2)

2.4.1 中风化灰岩⑩33：灰色，隐晶质结构，裂隙面见铁质浸染，裂隙多被方解石脉充填。分布于隧址区地面桩号：ZK27+360～ZK28+490、K27+395～K28+510、1#送风斜井(K0+870～K1+327)、2#排风斜井(K0+810～K1+250)段。承载力基本容许值[fa0]=1800 kPa。

2.4.2 微风化灰岩⑩34：灰色，隐晶质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，裂隙中多被方解石脉充填，岩芯多呈节长10～30 cm的柱状，少量呈块状，岩质较硬，岩体较完整，该层揭露厚度117.2 m。分布于隧址区地面桩号：ZK27+360～ZK28+490、K27+395～K28+510、1#送风斜井(K0+870～K1+327)、2#排风斜井(K0+810～K1+250)段。承载力基本容许值[fa0]=2500 kPa。

2.5 寒武系下统(∈1)

2.5.1 粉砂岩：黄绿色、紫红色，岩质较软，岩体较完整。分布于隧址区地面桩号：ZK27+140～ZK27+360、K27+160～K27+395、1#送风斜井(K0+670～K0+870)、2#排风斜井(K0+620～K0+810)段。

2.6 震旦系观音崖组(Zbg)

2.6.1 强风化泥岩：浅灰色，极少量柱状，柱长5～25 cm，岩质极软，岩体极破碎，层厚34.6 m。分布于隧址区地面桩号：隧道起点ZK19+140(K19+200)段。

2.6.2 强风化砂岩：浅灰色，砂质结构，少量呈块状，岩质较软，岩体较破碎，层厚16.0 m。分布于隧址区地面桩号：ZK19+140～ZK19+340、K19+200～K19+330段。承载力基本容许值[fa0]=600 kPa。

2.6.3 中风化砂岩：浅灰色，砂质结构，岩芯多呈柱状，柱长10～30cm，岩层层面与岩芯轴线夹角约80°，岩质较硬，岩体较完整，揭露层厚25.4 m。分布于隧址区地面桩号：ZK19+140～ZK19+340、K19+200～K19+330段。承载力基本容许值[fa0]=1200 kPa。

2.6.5 中风化泥质砂岩：紫红色，岩芯多呈节长5～30 cm的柱状，岩质较软，岩体较完整，该层厚21.9 m。分布于隧址区地面桩号：ZK21+680～ZK23+790、K21+690～K23+770段。承载力基本容许值[fa0]=1200 kPa。

2.7 震旦系灯影组(Zbd)

2.7.1 强风化白云岩(Zbd)：浅灰色、灰白色，灰褐色，微晶质结构，其中孔深52.0～62.0 m段溶蚀裂隙发育，该层厚63.6 m。分布于隧址区地面桩号：ZK24+570～ZK27+140、K24+570～K27+160、2#送风斜井(K0+000～K0+670)、2#排风斜井(K0+000～K0+620)段。承载力基本容许值[fa0]=600 kPa。

2.7.2 中风化白云岩(Zbd)：灰白色，浅灰色，青灰色，微晶质结构，裂隙多被泥质充填，该层厚93.7 m。分布于隧址区地面桩号：ZK24+570～ZK27+140、K24+570～K27+160、2#送风斜井(K0+000～K0+670)、2#排风斜井(K0+000～K0+620)段。承载力基本容许值[fa0]=1800 kPa。

2.7.3 微风化白云岩(Zbd)：浅灰色、灰白色，微晶质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，裂隙面略有溶蚀现象，裂隙面与岩芯轴夹角分别呈45°和65°，岩芯多呈短柱状、柱状，节长一般8～20 cm，岩体较完整，该层最大揭露厚度488.4 m。分布于隧址区地面桩号：ZK24+570～ZK27+140、K24+570～K27+160、2#送风斜井(K0+000～K0+670)、2#排风斜井(K0+000～K0+620)段。承载力基本容许值[fa0]=2500 kPa。

2.8 下元古界会理群(Pt1)

2.8.1 强风化片麻岩：浅灰色，变晶结构，片麻状构造，节理裂隙很发育，岩芯多呈块状，块径2～10 cm，极少量柱状，柱长5～25 cm，局部岩芯呈砂状，岩质较软，岩体破碎。该层主要分布于隧址区地面桩号：ZK19+340～ZK19+400浅部、K19+330～K19+500浅部、ZK19+900～ZK21+500浅部，K19+800～K21+600浅部、ZK23+790～ZK24+570、K23+770～K24+570段。承载力基本容许值[fa0]=500 kPa。

2.8.2 中风化片麻岩：浅灰色，变晶结构，柱长10～30 cm，岩质较坚硬，岩体较完整。该层主要分布于隧址区地面桩号：ZK19+340～ZK19+400浅部、K19+330～K19+500浅部、ZK19+900～ZK21+500浅部，K19+800～K21+600浅部、ZK23+790～ZK24+570、K23+770～K24+570段。承载力基本容许值[fa0]=1500 kPa。

2.9 早元古代晚期(δ02)

2.9.1 中风化石英闪长岩：灰色，细粒-粗粒结构，岩质较硬，岩体较完整。该层主要分布于隧址区地面桩号：ZK19+400～ZK19+900、K19+500～K19+800、ZK21+500～ZK21+680、K21+600～K21+690、1#送风斜井(K0+000～K1+271)、1#排风斜井(K0+000～K1+330)段。承载力基本容许值[fa0]=1800 kPa。

2.9.2 微风化石英闪长岩：灰色，肉红色，细粒-粗粒结构，块状构造，节理裂隙发育，裂隙一般宽1～8 mm，多呈微张—张开状，裂隙石英脉发育，岩芯多呈节长10～60 cm的柱状，最长节长100cm。该层主要分布于隧址区地面桩号：ZK19+400～ZK19+900、K19+500～K19+800、ZK21+500～ZK21+680、K21+600～K21+690、1#送风斜井(K0+000～K1+271)、1#排风斜井(K0+000～K1+330)段。承载力基本容许值[fa0]=2500 kPa。

2.9.3 断层破碎带：主要位于F2断层处，为泥质砂岩与石英闪长岩接触段，YPS-ZKC02钻孔揭露岩芯较破碎，厚度约5.8 m。承载力基本容许值[fa0]=500 kPa。

品牌内涵包括品牌的思想、行为和外表三个方面[3]。而根据不同的人群或策略设计的推广服务的理念、活动形式、符号识别标准是品牌内涵的具体表现形式。其中包括了读者可以从服务中获得利益（跨越阅读障碍、养成阅读习惯、获得人生体验等）的核心价值为中心的核心识别和以品牌承诺、品牌个性等元素组成的基本识别。同时，品牌识别界定还需规范品牌在辐射区域的“为与不为”的行为准则，并为品牌在视觉、听觉、触觉等方面的表现确立基本标准。

2.9.4 构造角砾岩：灰色，角砾状构造，YPS-ZKC04钻孔揭露孔深118.0～126.8 m段为该层，厚度约8.8 m。承载力基本容许值[fa0]=600 kPa。

3 营盘山隧道区域地质特征分析

3.1 区域地质构造背景

项目区位于松潘—甘孜地槽褶皱系与扬子准地台衔接过渡部位，横跨中甸褶皱带、盐岩—丽江台缘褶皱带和康滇地轴等三个二级单元。自震旦系以来，该区经历了不同的范式的多次构造变动，地质构造极为复杂。

路线所经区域构造体系形迹的主要特征是：构造线以南北向为主，北东北西向次之，南北向以深大断裂为主，纵贯全区，发育较为完整，对区内中生代以来的地质、地貌发展起着决定性的控制作用。

近场区规模较大的褶皱构造区主要有华坪—六德短轴褶皱区、广羊村—平川街褶皱区。华坪一带褶皱轴向一般北偏西，向斜核部为T3dq，背斜核部多为Zbd，部分轴面向北东倾，局部倒转。广羊村—平川褶皱区内轴向多为北北东，受程海、平川街二断裂影响，轴面常被扭转、牵引，通常比较狭长，发育多个次级、更次级小褶曲。

3.2 断裂构造

根据本次勘察成果，隧址区共发育有F2，F3断层。

F2断层与线路相交于K21+693m(ZK21+684)处，为正断层，断层产状：240°∠60°，断层带内由构造岩、破碎带组成，沿断层带两侧的岩石风化强烈，断层上盘为震旦系观音崖组(Zbg)泥质砂岩，下盘为早元古代晚期(δ02)石英闪长岩，断层带附近岩石节理裂隙极发育，岩体破碎，该断层与线路呈大角度(夹角约75°)，断层通过处岩体破碎，破碎带影响范围为约100m，该段围岩级别较低，开挖可能导致涌突水现象。

F3断层与线路相交于K24+573(ZK24+577)处，为正断层，断层产状：220°∠60°，断层带内由构造岩、破碎带组成，沿断层带两侧的岩石风化强烈，断层上盘为(Zbg)震旦系观音崖组砂岩，下盘为下元古界会理群(Pt1)片麻岩、混合岩，断层带附近岩石节理裂隙极发育，岩体破碎，与线路呈大角度(夹角约65°)相交，断层通过处岩体破碎，破碎带影响范围为约100 m，该段围岩级别较低，开挖可能导致涌突水现象。

隧道范围内未见影响隧道工程建设的全新世活动断裂。

YPS-ZKC04钻孔揭露孔深118.0～126.8 m段为构造角砾岩，厚度约8.8 m。

3.3 褶皱构造

K23+840～K24+280(ZK23+800～ZK24+240)段发育一背斜构造，两翼岩层产状分别为332°∠18°、228°∠56°，地层岩性均为下元古界会理群(Pt1)片麻岩、混合岩，受构造影响，背斜核部岩石节理很发育，岩体破碎。K26+800～K27+400(ZK26+770～ZK27+370)段发育相连的两处褶皱构造，一处为核部位于K27+000(ZK26+940)附近的向斜构造，两翼岩层产状分别为226°∠45°、75°∠58°，一处为核部位于K27+280(ZK27+240)附近的背斜构造，两翼岩层产状分别为75°∠58°、228°∠57°，地层岩性均为震旦系灯影组(Zbd)白云岩、白云质灰岩，受构造影响，核部岩石节理很发育，岩体破碎。

3.4 节理与裂隙

隧址区在构造应力作用下，岩体破坏变形严重，主要是由褶皱、断层引起的节理分布较多，部分裂隙由风化作用产生，裂隙宽度一般0.1～1 mm，节理面较平直、光滑、紧闭，节理间距0.1～0.2 m，延展性一般；风化裂隙没有固定的方向，规模小，密度大，节理面不平整，多为张性，多为泥质充填，从地表向下密度快速变小，随着海拔高度升高，温差增大，影响深度也在逐渐增加。

结语

隧址区岩性存在大范围软弱夹层，伴随隧址区岩层节理和裂隙发育广泛，隧道围岩的稳定性级别不高。此外，隧道整体通过的路段不可避免会通过软弱岩层段，应整体采用新奥法施工技术，在隧道选址的过程中应该充分利用坚硬岩石的自身稳定性，尽最大可能避开软弱岩层，在必须通过的软弱岩层的路段应进行技术改进，控制爆破保证隧道围岩面平整，并实施喷射混凝土保证围岩受力条件改善，最大可能降低炮震的影响范围；此外在支护刚度方面应进行提高，首先用短密锚杆代替长锚杆，其次加粗网金，将钢筋网的间距拉开至适当距离，形成“类纲拱”效应，可充分发挥钢筋网的支撑作用。