青島至涉縣段鼓山隧道穿越區(qū)地質(zhì)特征及圍巖類型劃分

青島至涉縣段鼓山隧道穿越區(qū)地質(zhì)特征及圍巖類型劃分

1k113+400青島至蘭州高速公路邯鄲至涉縣段是國家高速公路網(wǎng)“橫6”的重要組成部分，全長65.145公里。其中，邯鄲至涉縣的鼓山隧道位于河北省武安市。隧道采用分離式隧道室，兩側(cè)軸距約45.0m。隧道右側(cè)線k113275k117710全長44445.0m，左線k11326k117.695全長4429.0m。隧道寬約15.0m,高約8.0m,設(shè)計(jì)標(biāo)高330.31～340.35m。本文采用野外調(diào)查和室內(nèi)測試方法,結(jié)合研究區(qū)的區(qū)域工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、區(qū)域構(gòu)造、工程勘察鉆探資料,對鼓山隧道穿越區(qū)的巖土體工程地質(zhì)特征和隧道圍巖級別進(jìn)行了劃分和評價(jià),并對隧道工程建設(shè)和使用過程中可能會(huì)出現(xiàn)的主要工程地質(zhì)問題進(jìn)行了討論。2鼓山隧道帶巖石工程的地質(zhì)特征依據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查、鉆孔資料和巖土測試成果,可將鼓山隧道穿越區(qū)巖土體分為土體和巖體兩類。(1)色礦紅色鼓山隧道穿越區(qū)土體主要為亞粘土以及碎石土,主要分布在隧道進(jìn)出口區(qū)段。其地質(zhì)特性如下。亞粘土:褐黃色～棕紅色,呈硬塑狀,土質(zhì)不均勻,可見白色鈣質(zhì)條紋。含10%～30%不等量的碎石,碎石成分為灰?guī)r,呈棱角、次棱角狀,粒徑為5～15cm,分選性差。碎石土:雜色,中密～密實(shí)狀,含較多亞粘土,碎石成分主要為弱風(fēng)化石灰?guī)r,棱角狀,含量在60%～85%,粒徑在5～20cm之間。(2)厚抗巖巖質(zhì)區(qū)隧道穿越區(qū)巖石(體)主要為石灰?guī)r、斑狀及角礫狀石灰?guī)r、白云質(zhì)石灰?guī)r及頁巖等。厚層狀灰?guī)r常發(fā)育泥巖夾層,泥巖和部分灰?guī)r層理較發(fā)育。巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面較發(fā)育,以剪節(jié)理為主,節(jié)理發(fā)育地區(qū)巖體破碎,完整性差。結(jié)構(gòu)面中充填膠結(jié)物多為泥質(zhì),結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度差,抗水性弱。3鼓山隧道圍巖的分類及穩(wěn)定性評價(jià)鼓山隧道圍巖分級其穩(wěn)定性評價(jià)詳見表1。4分析隧道段的主要技術(shù)狀況4.1鼓山隧道進(jìn)出口的穩(wěn)定性(1)閃長巖及弱風(fēng)化砂巖巖芯破碎帶隧道進(jìn)口處位于閃長巖侵入體與奧陶系灰?guī)r接觸變質(zhì)帶上,地貌為山間溝谷,系山間洪水出水口,隧道圍巖巖性主要為全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化閃長巖及弱風(fēng)化灰?guī)r。閃長巖節(jié)理、裂隙發(fā)育,鉆孔巖芯破碎,多呈砂狀及碎石狀,巖體完整性差。灰?guī)r受侵入體影響,節(jié)理、裂隙發(fā)育,鉆孔巖芯較破碎,多呈碎石～碎塊狀,鉆探時(shí)漏水嚴(yán)重,巖溶較發(fā)育。可見,隧道進(jìn)口處圍巖工程性質(zhì)及穩(wěn)定性差。隧道進(jìn)口施工時(shí),應(yīng)充分考慮豐水季節(jié)洪水侵蝕下切及地下水滲流對隧道側(cè)壁產(chǎn)生附加應(yīng)力的不利影響,須做好防水及排水措施,并采取一定的防護(hù)措施。(2)地質(zhì)條件分析隧道出口位于鼓山西側(cè)山前沖洪積扇上,地形地貌較簡單,地勢較平緩,但地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,鼓山斷層位于出口東側(cè)K117+240～K117+650處,為不良地質(zhì)區(qū)段。圍巖巖性為第四系沖洪積亞粘土及碎石,且鉆探時(shí)漏水嚴(yán)重,巖土體工程條件差?？梢?出口地段地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,圍巖工程性質(zhì)及穩(wěn)定性差。因而,隧道出口施工時(shí),應(yīng)做好防水措施,并加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)。4.2隧道圍巖不太富水本區(qū)含水巖組主要以裂隙水、孔隙水為主,地下水埋藏較深,穩(wěn)定地下水位大約位于設(shè)計(jì)隧道標(biāo)高下170～250m,富水性具有明顯的不均勻性,從鄰區(qū)相關(guān)抽水試驗(yàn)資料可知,最大涌水量2.0m3/min,一般涌水量0.2～0.3m3/min,多以淋流方式充入下伏地層。由于隧道底面標(biāo)高均在地下水位以上,洞身含水巖組及其以上含水巖組雖有儲(chǔ)水能力,但無儲(chǔ)水條件,所接收的大氣降水大部分通過地表逕流而排泄,少量降水通過巖體裂隙、孔隙滲入地下,最終滲入深部。通過對場地水文地質(zhì)特征分析、鉆孔注水試驗(yàn)、野外調(diào)查測繪及涌水量估算,隧道圍巖(寒武奧陶系灰?guī)r、白云巖)巖溶不太發(fā)育,主要表現(xiàn)為小溶洞、溶隙,且連通性差,不會(huì)產(chǎn)生巖溶塌現(xiàn)象。綜合分析表明,本區(qū)各含水巖組一般不會(huì)發(fā)生涌、突水現(xiàn)象。但需注意局部可能存在奧灰大溶洞,且賦存水量較大,若溝通富水大溶隙及溶洞,有可能導(dǎo)致發(fā)生瞬時(shí)突水、潰水。此外,K117+215～K117+265含水巖組段為鼓山斷層破碎帶,此帶富水性及滲透性較好,雨季可能會(huì)發(fā)生涌、突水。4.3淺埋深方面隧道掘進(jìn)結(jié)果鼓山隧道設(shè)計(jì)標(biāo)高為330.31～340.35m,埋深較淺,最大埋深約300m。鉆探結(jié)果表明,鉆孔巖芯未出現(xiàn)餅化現(xiàn)象,隧道穿越區(qū)屬正常地應(yīng)力區(qū)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造以及巖爆的產(chǎn)生條件和影響因素分析,認(rèn)為隧道施工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生巖爆現(xiàn)象。5隧道圍巖圍巖通過對鼓山隧道段工程地質(zhì)條件特性以及主要工程地質(zhì)問題研究,可得出以下初步結(jié)論:(1)隧道進(jìn)、出口主要為第四系松散層及全～強(qiáng)風(fēng)化閃長巖,工程地質(zhì)條件差。(2)鼓山斷裂影響帶K117+240～K117+710段、隧道左線K116+060～K117+170以及右線K116+070～K117+180圍巖為軟巖～較軟巖,工程性質(zhì)差,圍巖穩(wěn)定性較差,應(yīng)采取必要的支護(hù)措施。隧道左線K113+300～K116+060及右線K113+310～K116+070圍巖為較堅(jiān)硬巖,工程性質(zhì)較好,圍巖穩(wěn)定性好。(3)隧道洞身圍巖寒武奧陶系碳酸鹽巖巖溶不太發(fā)育,不會(huì)產(chǎn)生溶洞