甘肅鐵路隧道地質(zhì)勘察報告

新建鐵路xx線xx至xx段初步設(shè)計紙坊隧道工程地質(zhì)勘察報告中鐵xx設(shè)計院集團有限公司2年05月.xx新建鐵路xx線xx至xx段初步設(shè)計紙坊隧道工程地質(zhì)勘察報告編寫者：復(fù)核者：審核者：審定者：中鐵xx設(shè)計院集團有限公司年05月.xx一、工程概況該工程位于xx省岷縣縣城東邊。隧道于洮河右岸岷縣奈子溝村東側(cè)山坡（DK201+820）進洞，在岷縣正龍骨料飼料廠后山坡（DK206+955）出洞。隧道全長5135m。該隧道為雙線隧道。二、勘察概況及工作方法本次勘察為定測階段。由于該隧道工程地質(zhì)條件十分復(fù)雜，線路方案平面位置在初測基礎(chǔ)上做了大量優(yōu)化工作。因此，本次地質(zhì)地質(zhì)調(diào)查是在詳細(xì)分析利用初測資料的基礎(chǔ)上12月31日做了詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查工作。為了加深認(rèn)識，在外業(yè)地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，通過使用鉆探及物探等勘探手段，進一步揭示了該地區(qū)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)特征，勘探工作于4月底全部結(jié)束。本次主要完成的勘查工作量見下表。工作階段及工作日期1:1萬圖幅地質(zhì)測繪1:2000圖幅地質(zhì)測繪物探工作鉆探觀測點備注震法電法淺孔鉆探深孔鉆探綜合測井km2km2kmkm孔-m孔-m孔-m利用初測06.02～006.06662定測07.11～008.0554.84.972.95-243.226三、自然地理概況（一）交通概況隧道進、出口位于國道G212路邊，交通方便。洞身段落山大溝深，地形起伏很大，距離國道較遠(yuǎn)，交通不便。（二）地形地貌該工程地貌上位于西秦嶺中山區(qū)。山高溝深，山坡、谷坡較陡，隧道洞身最大埋深248m，梁頂植被覆蓋較好。（三）氣象特征隧道工程區(qū)為高原大陸性氣候。據(jù)岷縣氣象局資料，多年平均氣溫5.8℃，最低零下－24.3℃（1972年2月9日），最熱33.3℃（2000年7月25日），無霜期90～120天，相對濕度在69%；多年平均降水量560.8mm，年最大降水量為709.3mm，日最大降水量為61.5mm，1小時最大降水量54.0mm，10分鐘最大降水量為30.4mm，測區(qū)年內(nèi)降水量主要集中于5～9月，期間的降水量占全年降水總量的78%以上。大雨（大于25mm/d）多年平均爆發(fā)次數(shù)為2.1次/年。多年平均蒸發(fā)量為1199.6mm，為降水量的2倍，最大凍土深度0.90m。詳細(xì)氣候特征見附表。（四）地震動參數(shù)根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50111－2006、《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB18306－2001，該工程所屬區(qū)地震動峰值加速度為0.15g（相當(dāng)于地震基本烈度七度），地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45s。四、工程地質(zhì)特征（一）地層巖性該隧道洞身經(jīng)過的地層有第四系全新統(tǒng)坡積砂質(zhì)黃土、碎石土；二疊系下統(tǒng)炭質(zhì)板巖、板巖、砂巖，三疊系中統(tǒng)板巖、砂巖等。山坡表層覆蓋有第四系全新統(tǒng)坡積黏質(zhì)黃土，坡積、滑坡堆積粗角礫土、碎石土等。詳述如下：1、砂質(zhì)黃土（Q4dl3）：分布于隧道進口，厚度3～8m，淡黃－褐黃色，土質(zhì)不均，含角礫，硬塑。eq\o\ac(○,Ⅱ)級普通土，σ0＝120kPa。2、粗角礫土（Q4pl6、Q4dl6、Q4sl6）:分布于山坡坡面上及溝谷內(nèi)，厚2～8m，灰、青灰色，土質(zhì)不均，稍濕－潮濕，中密，eq\o\ac(○,Ⅲ)級硬土，σ0＝500kPa。隧道洞身不穿過該土層。3、碎石土（Q4dl7）:分布于山坡坡面，厚度1～10m，灰－青灰色，碎石成分為砂巖、板巖，尖棱狀，粒徑以60～20cm為主，泥質(zhì)填充。稍濕－潮濕，中密，eq\o\ac(○,Ⅲ)級硬土，Ⅴ級圍巖，σ0＝550kPa。4、板巖夾砂巖（T2Sl+Ss）：為洞身主要地層，在火燒溝及隧道出口段出露。以板巖為主，局部夾砂巖，薄層－中厚層狀，巖質(zhì)較軟，節(jié)理發(fā)育。強風(fēng)化層，厚5～11m，eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，Ⅴ級圍巖，σ0＝400kPa；弱風(fēng)化層，eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，Ⅲ－Ⅳ級圍巖，σ0＝600kPa。5、炭質(zhì)板巖（P1cSl）：夾于二疊系下統(tǒng)板巖、砂巖層中?；液谏謇順O發(fā)育，薄片－薄層狀，巖質(zhì)極軟，節(jié)理極發(fā)育。強風(fēng)化層，厚5～20m，eq\o\ac(○,Ⅲ)級硬土，Ⅴ級圍巖，σ0＝300kPa；弱風(fēng)化層，Ⅳ級圍巖，eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，σ0＝400kPa。6、板巖（P1Sl）：為洞身主要地層。薄層－中厚層狀，巖質(zhì)較軟，節(jié)理發(fā)育。強風(fēng)化層，厚5～7m，eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，Ⅴ級圍巖，σ0＝400kPa；弱風(fēng)化層，eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，Ⅳ級圍巖，σ0＝600kPa。7、砂巖（P1Ss）：為洞身主要地層。黃灰色，成分以石英、長石為主，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層－厚層狀，巖質(zhì)堅硬，受構(gòu)造作用強烈，巖體節(jié)理發(fā)育。強風(fēng)化層，厚5～7m，eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，Ⅴ級圍巖，σ0＝500kPa；弱風(fēng)化層，EQ\o\ac(○,Ⅴ)級次堅石，Ⅳ級圍巖，σ0＝800kPa。8、壓碎巖（Cru）：分布于F3斷層及其次生斷層f22、f23、f24斷層破碎帶內(nèi)。巖性為壓碎砂巖、板巖，壓碎砂巖巖質(zhì)硬，具厚層狀構(gòu)造，錘擊即碎，呈碎塊狀，碎塊粒徑以40～60mm為主；壓碎板巖巖質(zhì)軟，易發(fā)生褶曲，具薄片狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙極發(fā)育。eq\o\ac(○,Ⅳ)級軟石，Ⅴ級圍巖，σ0＝500kPa。（二）地質(zhì)構(gòu)造隧道工程位于禮縣－柞水冒地槽褶皺帶及南秦嶺冒地槽褶皺帶分界處，兩構(gòu)造單元以合作－岷縣斷裂構(gòu)造帶F3為界。區(qū)域斷裂F3長160km，寬20～40km，其西段為一系列走向北70°～80°東向北陡傾的疊瓦式構(gòu)造，東段由數(shù)條長20～60km的斷裂構(gòu)成，斷層面以北傾為主，傾角50°～70°，總體呈南西凸出的弧形。從斷層面大量擦痕及派生褶皺組成的入字型構(gòu)造表明北盤向南東斜沖，致使中石炭統(tǒng)推覆在下二疊統(tǒng)之上、下二疊統(tǒng)逆沖于下三疊統(tǒng)之上，破碎帶寬達(dá)600m以上。受合作－岷縣斷裂構(gòu)造帶F3影響，隧道工程范圍內(nèi)二疊系及三疊系砂巖、板巖地層褶曲構(gòu)造及斷層構(gòu)造極其發(fā)育。F3斷層及其次生斷層f22、f23、f24通過隧道洞身，隧道工程地質(zhì)條件差。1、褶皺構(gòu)造隧道DK202＋390~DK202＋540段通過一背斜及向斜構(gòu)造。巖性為二疊系下統(tǒng)板巖夾砂巖為主夾灰黑色炭質(zhì)板巖。背斜軸部位于DK202＋440（中線位置）附近，北翼產(chǎn)狀N52°W/45°N,南翼產(chǎn)狀N65°W/62°S；向斜軸部位于DK202＋492（中線位置）附近，南翼產(chǎn)狀N55°W/53°N。背斜及向斜軸面向北陡傾，走向與兩側(cè)斷層走向一致。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，砂巖巖質(zhì)較硬，受構(gòu)造應(yīng)力作用具壓碎結(jié)構(gòu)，板巖巖質(zhì)軟，易發(fā)生擾曲變形。2、斷裂受合作－岷縣斷裂構(gòu)造帶F3影響，隧道工程范圍內(nèi)發(fā)育多條次級斷層及構(gòu)造破碎帶，主要有f22、f23、f24。這些斷裂大多數(shù)被第四系坡積地層覆蓋，但地貌上斷層崖或斷層埡口較為明顯，結(jié)合地質(zhì)野外調(diào)繪及物探成果，對各斷層形態(tài)及特征做如下分述：1）F3斷層：為區(qū)域性斷層，壓扭性逆斷層，產(chǎn)狀N29°W/60°N，發(fā)育于二疊系地層內(nèi)。破碎帶寬度約180m，由斷層角礫、斷層泥和壓碎巖組成。隧道在DK202+960～DK203+180段穿越該斷層，地貌上表現(xiàn)為大溝谷。2）f22斷層：逆斷層，產(chǎn)狀N30°W/76°S，發(fā)育于二疊系地層內(nèi)。由斷層角礫、斷層泥和壓碎巖組成。下盤產(chǎn)狀N52°W/45°N,上盤產(chǎn)狀N35°W/55°N。隧道在DK202+050～DK202+175處穿越該斷層，破碎帶寬度約101m，地貌上表現(xiàn)為斷層崖。3）f23斷層：逆斷層，產(chǎn)狀N60°W/77°N。發(fā)育于二疊系砂巖夾板巖、炭質(zhì)板巖地層內(nèi)。破碎帶寬度約140m，由壓碎巖及斷層泥組成。下盤產(chǎn)狀N37°W/64°N,上盤產(chǎn)狀N30°W/80°N。斷層向南東方向延伸在火燒溝冬麥灘附近與F3主斷裂交匯。線路在DK203+590～DK203+800通過該斷層。地貌上表現(xiàn)為山梁。4）f24斷層:逆斷層，產(chǎn)狀N45°W/75°N,發(fā)育于二疊系和三疊系分界處，上盤為二疊系下統(tǒng)砂巖夾板巖、炭質(zhì)板巖、下盤為三疊系中統(tǒng)板巖夾砂巖。斷層帶寬200米,斷裂帶巖性為壓碎巖、角礫巖和斷層泥組成，成份為壓碎板巖、砂巖、粉砂質(zhì)板巖等，較富水。隧道DK205+855～DK206+120通過該斷層。五、水文地質(zhì)特征（一）地表水特征該隧道區(qū)域內(nèi)山體沖溝發(fā)育，溝床縱坡比降較大，但匯水面積較小，常年流水僅有4條溝，溝水流量隨季節(jié)變化大。本次定測對常年流水溝進行了測流。（二）地下水的類型、埋藏情況及其變化特征本區(qū)地下水類型為第四系松散層孔隙潛水和基巖裂隙水。1.第四系松散堆積層內(nèi)孔隙水第四系松散堆積層孔隙水主要分布在隧道通過區(qū)的溝谷中，含水層主要為洪積層，其透水性較好?？紫稘撍饕邮艽髿饨邓a給，自上而下徑流，在低洼處以泉水的形式向溝谷排泄，但受季節(jié)影響較大。2.基巖裂隙水隧道穿過區(qū)基巖的風(fēng)化、構(gòu)造裂隙、節(jié)理、層理等較發(fā)育—發(fā)育，連通性較好，為地下水的儲存和運移提供了條件，地下水補給來源主要為大氣降水及冰雪融水，局部地段為地表水入滲補給為主，涌水量隨補給條件和儲存條件的不同而差異較大。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)泉水出露在三疊系板巖（T2Sl）中，位于隧道右側(cè)約800m，有3～4個泉水，均為下降泉，該泉水冬季不凍結(jié)，流量1～5m3/d，有兩個泉水為十多戶村民的生活飲用水水源。（三）隧道涌水量的預(yù)測與評價本次隧道涌水量的計算采用地下水徑流模數(shù)法和大氣降水入滲法，預(yù)測隧道涌水量的計算方法、公式和成果。1、地下徑流模數(shù)法：2、降水入滲法：式中：-----------隧道通過含水體地段的正常涌水量（m3/d）----------地下徑流模數(shù)（m3/d.km2）-----------隧道通過含水體地段的集水面積（km2）----------地下水補給河水的流量（m3/d）----------與的地表水或下降泉流量相當(dāng)?shù)牡乇砹饔蛎娣e（km2）----------隧道通過含水體的長度（km）----------隧道涌水地段長度內(nèi)對兩側(cè)的影響寬度（km）-----------降水入滲系數(shù)---------年降水量（mm）年降水量W采用岷縣氣象站資料560.8mm；降水入滲系數(shù)a值綜合考慮地表地層巖性（產(chǎn)狀）、地質(zhì)構(gòu)造、隧道埋深等因素采用0.18～0.25，隧道涌水地段兩側(cè)影響寬度B值本隧道采用1.0km、1.5km。隧道地下水徑流模數(shù)計算表表五-1河溝名稱流域內(nèi)地層巖性性河溝流量Q（m3/d）流域面積F（km2）地下徑流模數(shù)MM(m3/d.km2))奈子溝P1Sl+cSl、f22、P1Ss+SSl1441.3222.55565.22無名溝P1Ss+cSl、F3125.370.79158.70龍王臺溝f23、P1Sll+cSll+Ss825.032.40343.76火燒溝P1Sl+Ss、ff24、T2Sl485.405.2692.28地下徑流模數(shù)及分段涌水量表表五-2河流名稱代表隧道里程長度L（m）影響寬度B（km）地下徑流模數(shù)MM(m3/d.kkm2)正常涌水量(m3/d)單位正常涌水量量(m3/d)奈子溝DK201+8820～DK202+992611061.5565.22937.700.8478無名溝DK202+9926～DK203+55906641.0158.70105.380.1587龍王臺溝DK203+5590～DK204+55849941.5343.76512.550.5156火燒溝DK204+5584～DK206+995523711.092.28218.800.0923合計51351774.433大氣降水入滲法預(yù)測隧道涌水量成果表表五-3隧道分段里程長度(m)入滲系數(shù)α影響寬度(kmm)降水量(mm))隧道涌水量預(yù)測測(m3/d)正常涌水量單位正常涌水量量DK201+8820～DK202+992611060.251.5560.8637.300.5762DK202+9926～DK203+55906640.181.0560.8183.650.2766DK203+5590～DK204+55849940.221.5560.8504.030.5071DK204+5584～DK206+995523710.151.0560.8546.490.2305合計51351871.477（四）富富水性分區(qū)區(qū)及評價根據(jù)地下水徑流流模數(shù)法、降降水入滲法法計算隧道道正常涌水水量結(jié)果，并并結(jié)合地下下徑流模數(shù)數(shù)，確定隧隧道圍巖的的富水性分分為兩個區(qū)區(qū)，既中等等富水區(qū)及及弱富水區(qū)區(qū)。推薦采采用地下水水徑流模數(shù)數(shù)法及降水水入滲法相相結(jié)合來預(yù)預(yù)測計算隧隧道的涌水水量。預(yù)測隧道涌水量量成果表表五-4隧道分段里程長度(m)單位正常涌水量量（m3/d.m）富水性分區(qū)隧道涌水量預(yù)測測(m3/d)正常涌水量最大涌水量DK201+8820～DK202+992611060.8478中等富水區(qū)Ⅰ937.702813.100DK202+9926～DK203+55906640.2766弱富水區(qū)Ⅱ183.65550.95DK203+5590～DK204+55849940.5156中等富水區(qū)Ⅰ512.551537.655DK204+5584～DK206+995523710.2305弱富水區(qū)Ⅱ546.491639.477合計51352180.3996541.177隧道最大涌水量量按正常涌涌水量的3倍考慮，該該隧道正常常涌水量22180..39m33/d，可能出出現(xiàn)的最大大涌水量為為65411.17mm3/d。根據(jù)地表溝溝水及鉆孔孔水水質(zhì)分分析報告，隧隧道區(qū)地下下水水化學(xué)學(xué)類型為HHCO3—Ca·Mg型水，礦化化度0.440g/l，無侵侵蝕性COO2，Cl-及SO42-對混泥泥土無腐蝕性。本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)泉泉水出露在在三疊系板板巖（T2Sl）中，有3～4個，有兩個個泉水為十十多戶村民民的生活飲飲用水水源源。由于泉泉水距離隧隧道較遠(yuǎn)，位位于隧道右右側(cè)約8000m，又又處于弱富富水區(qū)，隧隧道施工開開挖不會影影響到泉水水。隧道洞身在DKK202++050～DK2002+1775處穿越f22斷層、在DK2002+9660～DK2003+1880處穿越F3斷層并下下穿無名溝溝、在DK2003+5990～DK2003+8000處穿越f23斷層、在在DK2005+8555～DK2006+1220處穿越f24斷層，還還在DK2004+0223附近下穿穿龍王臺溝溝、在DK2006+5225附近下穿穿火燒溝，均均有發(fā)生突突涌水的可可能，應(yīng)做做好工程防防范措施。該隧道中等富水水區(qū)共兩段段長度合計計21000m，占整整個隧道的的40.99%；弱富水水區(qū)共兩段段長度合計計30355m，占整整個隧道的的59.11%。根據(jù)隧道道區(qū)的地層層巖性、地地質(zhì)構(gòu)造、圍圍巖富水性性分區(qū)長度度、預(yù)測涌涌水量等綜綜合分析，該該隧道工程程水文地質(zhì)質(zhì)條件相對對較差。六、特殊巖土及及不良地質(zhì)質(zhì)（一）特殊巖土土隧道進口端分布布第四系全全新統(tǒng)坡積積砂質(zhì)黃土土，承載力力較低，為為松軟土，須須處理。砂質(zhì)黃土具有級重重濕陷性，濕濕陷厚道ｍ。（二）不良地質(zhì)質(zhì)該隧道經(jīng)過區(qū)域域不良地質(zhì)質(zhì)發(fā)育，主主要包括滑滑坡、泥石石流等，分分述如下：：1、滑滑坡隧道工工程范圍內(nèi)內(nèi)二疊—三疊系砂砂巖、板巖巖地層受區(qū)區(qū)域斷裂帶帶F3及其次生生斷層影響響，各山谷谷谷坡巖體體破碎，溝溝坎陡坡坡坡積層極易易失穩(wěn)，滑滑坡發(fā)育。①岷岷縣木材檢檢查站2#溝內(nèi)滑坡坡：該溝內(nèi)內(nèi)兩側(cè)山坡坡坡積粗角角礫土及黃黃土向溝心心對滑。溝溝右側(cè)滑坡坡在線路右右側(cè)溝下游游方向約440m；溝溝左側(cè)山坡坡滑坡位于于隧道洞身身頂部，線線路里程為為DK2003＋090～DK2003＋152。滑坡體體主軸長1108m，前前緣寬2331m，滑滑坡體厚約約20m，有有明顯的擠擠壓溝谷特特征，滑面面不低于溝溝心。隧道道拱頂在此此溝心埋深深44m，不不受該滑坡坡的影響。②龍龍王臺村后后2#溝內(nèi)滑坡坡：溝左側(cè)側(cè)山坡滑坡坡位于隧道道洞身頂部部，線路里里程為DK2004＋338～DK2004＋408。為坡積積層滑坡，滑滑坡體主軸軸長70mm，前緣寬寬126mm，滑坡體體厚約100m，滑面面不低于溝溝心。隧道道拱頂在此此段埋深較較大，不受受該滑坡的的影響。2、泥泥石流由于隧隧道工程范范圍內(nèi)各大大溝谷內(nèi)谷谷坡坡積物物較松散，岷岷縣降水集集中的氣候候特點，區(qū)區(qū)內(nèi)各大支支溝均有或或大或小的的泥石流發(fā)發(fā)育。但隧隧道埋深較較大，拱頂頂基巖厚度度大于355m，溝內(nèi)內(nèi)泥石流對對隧道基本本無影響。3、瓦瓦斯隧道工工程范圍二二疊系下統(tǒng)統(tǒng)地層內(nèi)含含炭質(zhì)板巖巖，有存在產(chǎn)生生瓦斯等有有害氣體產(chǎn)產(chǎn)生可能。七、隧道工程地地質(zhì)條件及及工程措施施建議（一）隧道洞身身圍巖分級級結(jié)合該該隧道通過過的地層巖巖性、地質(zhì)質(zhì)構(gòu)造及水水文地質(zhì)特特征等工程程地質(zhì)條件件，對隧道道洞身圍巖巖做以下分分級：序號里程范圍長度(m)圍巖級別地層時代地層巖性巖體完整性1DK201+8820～DK2002+1775355ⅤQ4、P1粉質(zhì)黏土、碎石石土，板巖巖夾炭質(zhì)板板巖，壓碎碎巖巖體破碎2DK202+1175～DK2002+5115340ⅣP1砂巖夾板巖局部部夾炭質(zhì)板板巖較破碎3DK202+5515～DK2002+6665150ⅤP1砂巖夾板巖局部部夾炭質(zhì)板板巖巖體破碎4DK202+6665～DK2002+9660295ⅣP1砂巖夾板巖、炭炭質(zhì)板巖較破碎5DK202+9960～DK2003+3005345ⅤP1砂巖夾板巖、炭炭質(zhì)板巖,壓碎巖巖體破碎6DK203+3305～DK2003+5990285ⅣP1砂巖夾板巖、炭炭質(zhì)板巖較破碎7DK203+5590～DK2003+8000210ⅤP1板巖、砂巖受斷斷層擠壓構(gòu)構(gòu)造形成的的碎裂巖巖體破碎8DK203+8800～DK2005+05501250ⅣP1板巖夾砂巖、炭炭質(zhì)板巖較破碎9DK205+0050～DK2005+2000150ⅤP1碎裂巖巖體破碎10DK205+2200～DK2005+8555655ⅣP1板巖夾砂巖較破碎11DK205+8855～DK2006+1000245ⅤP1板巖、砂巖受斷斷層擠壓構(gòu)構(gòu)造形成的的碎裂巖巖體破碎12DK206+1100～DK2006+177070ⅣT2板巖較破碎13DK206+1170～DK2006+4330260ⅢT2板巖較完整14DK206+4430～DK2006+6440210ⅣT2板巖較破碎15DK206+6640～DK2006+7660120ⅢT2板巖較完整16DK206+7760～DK2006+9005145ⅣT2板巖較破碎17DK206+9905～DK2006+955550ⅤT2板巖較破碎（二）工程措施施建議1、隧道進口段洞洞身位于第第四系坡積積砂質(zhì)黃土土及碎石土土層中。設(shè)設(shè)計及施工工時應(yīng)加強強地表截、排排水措施，并并加強超前前支護，做做好洞口邊邊仰坡防護護；施工過過程中應(yīng)及及時支護、襯襯砌，確保保邊坡安全全及施工安安全。2、隧道出口段洞洞身位于位位于三疊系系強風(fēng)化板板巖層中，隧隧道施工中中切忌大藥藥量爆破，以以免產(chǎn)生過過強震動造造成隧道洞洞口右側(cè)山山坡坡積層層滑塌，形形成人為地地質(zhì)災(zāi)害。施施工過程中中應(yīng)及時支支護、襯砌砌，確保隧隧道洞門安安全及施工工安全。3、隧道在DK2202＋390~~DK2002＋540段通過一一褶皺構(gòu)造造，巖體節(jié)節(jié)理裂隙發(fā)發(fā)育，破碎碎，向斜