石鵝山隧道工程地質(zhì)分析與評價

■管加勇

（廣東核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊廣東佛山528000）

石鵝山隧道工程地質(zhì)分析與評價

■管加勇

（廣東核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊廣東佛山528000）

本文在收集隧道構(gòu)筑物的工程地質(zhì)勘察資料基礎(chǔ)上，對石鵝山隧道工程地質(zhì)條件進行了分析論述。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，對場地的穩(wěn)定性進行了論證，對隧道巖體穩(wěn)定性進行了評價，對隧道圍巖進行了分級，對隧道涌水量進行了預測。結(jié)果表明，場地總體穩(wěn)定性較好，隧道圍巖可分為III、IV、V三個等級。

圍巖分級 涌水量 赤平面投影

1　工程概況

本文所研究的材料來源于岱山黃嘴頭至燕窩山公路工程，是岱山島規(guī)劃的外環(huán)線的重要組成部分，石鵝山隧道是其中關(guān)鍵的一部分。

本文評價主要評價石鵝山隧道穩(wěn)定性、圍巖及其工程地質(zhì)特性。

2　隧道巖體節(jié)理

石鵝山隧道由丘陵頂部穿過，丘陵高約114m，坡度約20～40°，植被茂盛。隧道軸線與地形線呈大角度相交。表部為①含碎石粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散，最大厚度1.60m；下伏基巖為侏羅系高塢組凝灰?guī)r，巖石中的節(jié)理裂隙十分發(fā)育。

巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)。巖石中的節(jié)理發(fā)育，主要節(jié)理為以下六組：巖體發(fā)育節(jié)理有①262°∠73°、②303°∠73°、③216°∠66°、④43°∠69°、⑤121°∠57°及⑥230°∠54°，節(jié)理密度1～5條/m，延伸長度一般2～8m，少數(shù)可達20～30m，節(jié)理面平直，少數(shù)粗糙，閉合狀～微張開狀節(jié)理以微張為主，并有鐵錳質(zhì)充填。

3　石鵝山隧道赤平面投影

極射赤平投影就是設(shè)法將空間里面和線的球面投影，轉(zhuǎn)換為在赤平面上的投影，從而可以簡化空間方位分析。傳統(tǒng)標準吳氏網(wǎng)赤平投影投影圖畫法對平面、直線進行投影時，一般步驟是：把透明紙（或透明膠片等）蒙在吳氏網(wǎng)上，畫基圓及“十”字網(wǎng)心，并用針固定于網(wǎng)心上，使透明紙能夠繞網(wǎng)心旋轉(zhuǎn)。然后在透明紙上標出E、S、W、N，以正北（N）為0°，順時針數(shù)到360°。東西直徑EW確定傾角，一般是圓周為0°，至圓心為90°。這樣做具有以下缺點：一是較麻煩，二是當旋轉(zhuǎn)透明紙時，容易從針孔處發(fā)生破裂而移位；三就是準確性不高；四是效率低。如果用CAD制圖，則可避免上述不足，且使作圖更簡化，用不著吳氏網(wǎng)中的那么多的經(jīng)、緯線，只需要畫出基圓及其南北徑線和東西徑線,本文是利用CAD制圖軟件畫赤平面投影圖。

經(jīng)測隧道巖石中的節(jié)理發(fā)育，主要節(jié)理為以下六組：巖體發(fā)育節(jié)理有①262°∠73°、②303°∠73°、③216°∠66°、④43° ∠69°、⑤121°∠57°及⑥230°∠54°，節(jié)理密度1～5條/m，延伸長度一般2m～8m，少數(shù)可達20m～30m，節(jié)理面平直，少數(shù)粗糙，閉合狀～微張開狀節(jié)理以微張為主，并有鐵錳質(zhì)充填，采用上面方法用CAD畫出赤平投影圖。

由隧道結(jié)構(gòu)面赤平投影圖可見，節(jié)理裂隙大多與隧道呈小角度相交，穩(wěn)定性較差。且由于裂隙較為發(fā)育，在隧道拱頂有可能產(chǎn)生規(guī)模較大的坍塌及掉塊，隧道設(shè)計應(yīng)加強支護。

4　石鵝山隧道圍巖分級與評價

4.1石鵝山隧道圍巖分級

隧道圍巖劃分主要根據(jù)交通部《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ064-98）及《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG D70-2004）的公路隧道圍巖分級方案，綜合評判圍巖分級。1、根據(jù)巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素計算的巖體基本質(zhì)量指標BQ進行初級分級；2、在初級分級的基礎(chǔ)上對圍巖進行詳細定級時，考慮影響因素的修正，如地下水影響因素（K1）、主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響因素（K2），初始應(yīng)力狀態(tài)影響因素（K3）進行修正，按修正后的巖體基本質(zhì)量指標［BQ］，結(jié)合巖體的定性特征進行綜合劃分，綜合劃分時考慮了隧道圍巖工程地質(zhì)條件諸要素，如巖石的極限飽和抗壓強度（Rc）、巖石受構(gòu)造影響程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、結(jié)構(gòu)面特征、巖體結(jié)構(gòu)類型、RQD指標、巖體完整系數(shù)（Kv）、風化程度、地下水活動程度等。結(jié)合分段情況查規(guī)范可以得到值。

對于隧道K0+200～K0+260段:

KV=0.24因為所以RC>90 KV+30用RC=90 KV+30計算即：

BQ=90+3(90 KV+30)+250 KV=90+3*(90*0.24+30)+250*0. 24=304.8

查閱公路隧道設(shè)計規(guī)范根據(jù)相關(guān)要求取K2=0.4

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=264.8

所以K0+200～K0+260段隧道圍巖IV分級

對于隧道K0+495～K0+580段=0.26計算 :

BQ=90+3(90 KV+30)+250 KV=90+3*(90*0.26+30)+250*0. 26=315.2

查閱公路隧道設(shè)計規(guī)范根據(jù)相關(guān)要求取K2=0.4

[BQ]=BQ-100(k1+k2+k3)=275.2

所以K0+495～K0+580段所在位置隧道圍巖IV分級

把整個圍巖分成11段，重復上訴計算過程，分別算出各段圍巖的［BQ］值。

5　石鵝山隧道涌水量預測

隧道涌水量是隧道地質(zhì)超前預報的重要內(nèi)容之一，本文選擇了降水入滲法對石鵝山隧道進行涌水量的預測。

綜合考慮各種因素，且這里基本都是中小隧道，且隧道區(qū)山體匯水面積有限，水文地質(zhì)條件相對簡單，采用降水入滲法的對隧道正常涌水量進行預測。

降水入滲法采用公式Q=2.74*α*W

式中：Q—隧道涌水量（m3）；α——降水入滲系數(shù)；

W——降雨量（mm），工程區(qū)多年統(tǒng)計平均降水量為927mm；

A——隧道通過含水體的地下集水面積（km2）；查閱《鐵路工程地質(zhì)手冊》知A可以取800乘以隧道長度,得A=0.3688（km2）。

計算后得隧道正常日均涌水量Q=415.1777m3/d，正常單位涌水量為0.91 m3/d.m，屬弱富水段。

6　結(jié)語

通過對隧道赤平面投影的系列分析，我們得出圍巖穩(wěn)定性較差。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及實際經(jīng)驗我們把石鵝山隧道的圍巖分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，長度分別為105、210、145米。本文選擇了降水入滲法對石鵝山隧道進行涌水量的預測，預測隧道正常單位涌水量為0.91 m3/d. m。同時隧道施工盡量避免破壞洞口段的原始地形，在洞頂設(shè)置截水溝，施工時加強邊坡支護和地表水及地下水的排除。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-94-1