中寨隧道岩土工程勘察與評價分析論文_課件教案

中寨隧道岩土工程勘察與評價分析論文_課件教案

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　　摘要：

　　為初步查明中寨隧道所處場地的工程地質條件，對場地穩定性作出評價。採用了工程地質調繪、鑽探、物探、瓦斯測試、取樣試驗等綜合勘察方法，對中寨隧道存在的工程地質問題進行分析和評價，指出隧址區的不良地質為採空區、瓦斯、岩溶等，分析了不良地質對隧道建設的影響，初步對隧道圍巖級別進行劃分，提出相關工程措施建議，為隧道的初步設計提供了工程地質資料。

　　關鍵詞：

　　1、區域地質特徵

　　1.1地形地貌。擬建中寨隧道地處貴州高原向湘西丘陵過渡地帶的北部邊緣一帶，場區屬溶蝕－侵蝕低山地貌。進口端為斜坡地形，自然坡度20°～30°；洞身段穿越山脊，最高點海拔919．6m；出口端為斜坡地形，自然坡度10°～30°。場區海拔介於716．3～950．0m，相對高差233．7m；隧道軸線透過段海拔為751．3～919．6m之間，相對高差168．3m。

　　1.2地層巖性及地質構造。隧址區地層巖性複雜，上覆第四系殘坡積粘土，下伏基岩為二疊系灰巖、煤系，和志留系泥岩等。場區位於揚子準地臺－黔北臺隆－遵義斷拱－貴陽複雜構造變形區，無斷層透過，岩層單斜，岩層產狀8°～30°∠16°～45°，擬建場區節理髮育，主要發育的節理產狀有J1：80°∠65°，J2：220°∠33°兩組。根據《中國地震動引數區劃圖》（GB18306－2015）查得場區地震動反應頻譜特徵週期為0.35s，地震動峰值加速度值為0.05g，對應地震基本烈度為Ⅵ度。

　　2、隧址區工程地質問題分析

　　2．1採空區。隧址區出露有煤系地層，因此，勘察的第一步便是確定是否存在採空區及煤層瓦斯。位於ZK94+990～ZK95+035處的陡崖及陡崖左右一帶分佈有集中採空區（含硫磺礦開採及小煤窯開採），系當地村民私採濫挖所為。採空區的存在對高速公路建設的影響是嚴重的。因此，查明隧址區的採空區分佈範圍是本隧道勘察的重要任務之一。

　　2．2煤層瓦斯。瓦斯在煤系地層的隧道中始終存在，它是與煤層相生相伴的，煤層瓦斯的存在嚴重影響隧道施工安全。其濃度的不同造成的影響大小也不同。瓦斯勘察是目前隧道勘察中的一個難點。

　　2．3岩溶。貴州省每條高速公路建設均會遇到不同程度的岩溶地質問題，本隧道穿越可溶岩區，地層露頭中發育有溶洞、岩溶窪地，且地表溶溝溶槽發育。施工中揭露隱伏岩溶（溶洞、岩溶裂隙及岩溶管道等）的可能性較大。查明隧址區的岩溶發育情況也是本隧道勘察的重要任務之一。

　　3、隧址區工程地質問題評價

　　3．1採空區。根據調訪，開採年限為1950年至1960年左右，大部分井口已垮塌掩埋。洞寬1～3m，高1～1．5m，進深20～120m不等，開採方向多為15°～20°，採空區沿K95+000陡崖下方呈帶狀開採，形成了平面長約40～120m，寬約700m的煤窯群採空區。硫磺礦廠開採規模較小，開採進深約20～50m，該處採空區離隧道較遠，對隧道建設無影響。其餘小煤窯的開採規模也較小，開採進深最大處約為100m。該區的採空區位於隧道上方78～100m處，對隧道無直接影響。但隧道施工爆破震動，可能導致採空區上部積水老煤窯底板岩層的垂向裂隙、節理與下部隧道連通，也可能沿巖性接觸帶貫通進入隧道，帶來高能湧水的重大安全風險。

　　3．2煤層瓦斯。採集了深孔揭露的代表性巖樣，進行了隧道瓦斯測試。

　　（1）瓦斯含量本次採集了隧道深孔揭露的代表性煤樣，進行了室內瓦斯含氣量測試，總含氣量為17．37mlg－1。測試結果見表1。

　　（2）瓦斯壓力根據隧道S－ZK3深孔煤層瓦斯壓力測試，瓦斯壓力為0．08MPa，測試結果見表2。

　　（3）煤的瓦斯放散初速度及堅固性係數根據代表性煤樣進行室內檢測，煤的瓦斯放散初速度及堅固性係數見表3。

　　（4）煤與瓦斯突出性危險根據瓦斯壓力、瓦斯放散初速度、煤的破壞型別等，對煤與瓦斯突出危險性進行判定，結果見表4。

　　透過瓦斯測試報告和類似工程經驗，隧道穿煤段瓦斯含量0．05mlg－1、瓦斯壓力0．08MPa，煤與瓦斯無突出危險性。本次瓦斯壓力測試段落鑽孔深度50～61．2m，隧道穿煤段的最大埋深為120．6m，要大於測試段落深度，其瓦斯壓力隨煤層埋深的增加有增高的趨勢，在隧道埋深範圍內的瓦斯壓力要高於此次測試結果。

　　3．3岩溶。針對岩溶問題，佈設了一條可控源音訊大地電磁法勘探測線，總長1．2km，該方法具有訊號穩定、信噪比高、穿透力強等特點。使用的儀器為美國EMI與Geometrics兩家公司聯合生產的.EH－4。異常出現在在可溶岩地層中，其視電阻率與圍巖呈明顯低阻變化，推測為溶蝕節理裂隙發育，不排除存在溶洞發育的可能；其中幾個異常區域與隧道區域相交，隧道開挖過程中，可能出現湧泥、湧水或空洞現象，需加強防護；ZK95+023附近，兩側巖體視電阻率呈明顯變化，結合地調資料分析，推測為巖體變化，巖性介面在ZK94+760附近與隧道相交。存在的問題：因本階段施工鑽孔數量有限，鑽孔位置未揭露溶洞發育，但不排除鑽孔外其他位置存在隱伏岩溶發育的可能。

　　4、結論與建議

　　對隧道建設有影響的不良地質為煤層瓦斯、岩溶，須對不良地質處治後，方可建設。結合以上初步勘察存在的問題及施工圖階段對勘察精度的要求，建議詳細工程地質勘察階段採取有針對性的勘察對策如下。

　　（1）隧道區域性穿越煤系地層，存在小煤窯採區，由於煤層瓦斯的複雜性和不確定性，對隧道安全有較大影響，下階段需進一步查明煤層與隧道的平面及空間關係，並加強現場瓦斯測試及附近煤礦瓦斯資料的收集，便於設計進行瓦斯隧道的專項設計。

　　（2）加強深部鑽探勘察，對代表性的物探異常進行鑽探工作，一方面可對物探成果進行驗證，同時可進行聲波測井和水文地質試驗，以對隧道穿越可溶岩地層段圍巖完整性和富水性進行定量評價，並獲取隧道洞身段不同含水層的水文地質引數，對隧道湧水量進行精確預測。