營盤山隧道地層巖性及區(qū)域地質特征分析

井 攀，趙振宇，張麗敏，張幼鶴

(1.張家口職業(yè)技術學院 紀檢監(jiān)察審計處，河北 張家口 075051；2.張家口職業(yè)技術學院 土木工程系，河北 張家口 075051)

引言

隧道工程的選址和施工技術選擇受到多方面因素影響，其中勘查隧道所處區(qū)域的地層巖性及區(qū)域地質特征是在選址及技術選擇過程中不可或缺的一環(huán)，而地層巖性的風化程度和區(qū)域地質特征中的斷層及節(jié)理分布情況又起到至關重要的作用[1]。本文通過對營盤山隧道區(qū)域的工程地質調繪及鉆探，對本區(qū)域的地層巖性和區(qū)域地質特征概況進行分析，為后續(xù)隧道選址和施工技術的選擇及保障隧道順利開通提供堅實有效的地質依據(jù)。

1 營盤山隧道項目概況及自然地理特征

營盤山隧道是華坪至麗江高速公路重大控制性工程之一，位于云貴高原西北橫斷山脈，為高度風險等級隧道，全長11.28公里，隧道屬特長隧道，其地形、地質、環(huán)境條件特殊，建設技術問題十分復雜[2]，隧道隧址及技術選擇對項目建設的安全、環(huán)保、便捷及經(jīng)濟將產(chǎn)生重大影響。

隧址區(qū)屬構造剝蝕低中山地貌區(qū)，地形起伏較大。隧道中線高程1567.80～2529.15 m，最大相對高差961.35 m，山體自然坡度35～45°，地表植被發(fā)育[3]。隧道進、出口位于山前斜坡地帶，自然山坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)[4]。

2 營盤山隧道地層巖性概況

根據(jù)工程地質調繪及鉆探，隧址區(qū)上覆地層為第四系更新統(tǒng)坡積(Qpdl)粉質黏土、碎石，分布不均勻；下伏基巖為下元古界會理群片麻巖、混合巖，震旦系觀音崖組泥巖、泥質砂巖、砂巖，震旦系燈影組白云巖、白云質灰?guī)r，泥盆系中統(tǒng)灰?guī)r、寒武系下統(tǒng)砂巖、三疊系上統(tǒng)干海子組泥質砂巖、砂巖、泥巖、煤層，三疊系舍資組砂巖、泥巖及早元古代晚期(δO2)石英閃長巖[5]?，F(xiàn)將隧址區(qū)分布的地層由新至老描述如下：

2.1 第四系(Q4)

2.1.1 粉質黏土(Q4dl)③22：黃褐色，可塑，含少量碎石，表層0.3 m為植被土，該層廣泛分布于進出口斜坡地段，分布厚度不均勻，層厚3.6～8.0 m。承載力基本容許值[fa0]=200 kPa。

2.1.2 碎石(Q4dl)③93：黃褐色，稍密，粒徑大于20 mm的顆粒含量約60 %，粒徑一般20～40 mm，母巖成分主要為白云巖、白云巖，多呈棱角狀、次棱角狀，泥、砂質充填，該層主要分布于隧址區(qū)淺部，厚2.0 m。承載力基本容許值[fa0]=400 kPa。

2.2 三疊系上統(tǒng)舍資組(T3s)

2.2.1 強風化泥質砂巖⑧62：灰黃色，原巖結構大部分破壞，部分見泥砂質結構，裂面見鐵錳質浸染，巖芯多呈塊徑2～8 cm的碎塊狀，少量節(jié)長10～30 cm的柱狀，巖質軟，巖體破碎，該層主要分布于隧址區(qū)樁號ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，層厚12.8 m，承載力基本容許值[fa0]=500 kPa。

2.2.2 中風化泥質砂巖⑧63：深灰色，砂質結構，少量呈節(jié)長10～20 cm的柱狀，巖層面與巖芯軸夾角約60°，巖質較軟，巖體破碎。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，揭露厚度35.0 m，承載力基本容許值[fa0]=1200 kPa。

2.2.3 全風化砂巖⑧41：褐黃色、褐紅色，巖芯呈土狀，層厚6.9 m。該層主要分布于隧址區(qū)樁號ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，承載力基本容許值[fa0]=300 kPa。

2.2.4 中風化砂巖⑧43：灰色、灰黑色，砂質結構，中厚層狀構造，巖層層面與巖芯軸線夾角約90°，鈣質膠結，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖質較硬，巖體較完整，層厚29.4 m。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，承載力基本容許值[fa0]=1200 kPa。

2.2.5 微風化砂巖⑧44：灰色、灰黑色，裂隙寬度一般小于1 mm，呈閉合狀，巖芯多呈節(jié)長10～40 cm的柱狀、長柱狀，少量塊狀。揭露層厚41.8 m。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，承載力基本容許值[fa0]=1800 kPa。

2.2.6 強風化泥巖⑧52：褐灰色，原巖結構大部分被破壞，泥質結構，薄層狀構造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，裂隙多呈閉合狀，層厚6.3 m。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，承載力基本容許值[fa0]=400 kPa。

2.2.7 中風化泥巖⑧53：深灰色，泥質結構，巖體較完整，層厚15.0 m。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號ZK28+750(K28+795)至隧道終點段，承載力基本容許值[fa0]=800 kPa。

2.3 三疊系上統(tǒng)甘海子組(T3g)

2.3.1 強風化砂巖⑨12：灰白色、灰黃色，層厚24.4 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK28+490～ZK28+750、K28+510～K28+795段，承載力基本容許值[fa0]=400 kPa。

2.3.2 中風化砂巖⑨13：灰色、灰黑色，砂質結構，裂隙寬度一般小于1 mm，呈閉合狀，巖芯多呈節(jié)長10～40 cm的柱狀，少量塊狀。層厚43.7 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK28+490～ZK28+750、K28+510～K28+795段，承載力基本容許值[fa0]=1200 kPa。

2.3.3 中風化砂質泥巖⑨33：灰黑色，夾砂巖薄層及煤層，層厚42.0 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK28+490～ZK28+750、K28+510～K28+795段。承載力基本容許值[fa0]=800 kPa。

2.3.4 煤層：黑色、巖芯多呈碎塊狀，該層以夾層形式發(fā)育砂質泥巖、泥質砂巖層，層厚0.4～0.6 m。

2.4 泥盆系中統(tǒng)(D2)

2.4.1 中風化灰?guī)r⑩33：灰色，隱晶質結構，裂隙面見鐵質浸染，裂隙多被方解石脈充填。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK27+360～ZK28+490、K27+395～K28+510、1#送風斜井(K0+870～K1+327)、2#排風斜井(K0+810～K1+250)段。承載力基本容許值[fa0]=1800 kPa。

2.4.2 微風化灰?guī)r⑩34：灰色，隱晶質結構，中厚層狀構造，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙中多被方解石脈充填，巖芯多呈節(jié)長10～30 cm的柱狀，少量呈塊狀，巖質較硬，巖體較完整，該層揭露厚度117.2 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK27+360～ZK28+490、K27+395～K28+510、1#送風斜井(K0+870～K1+327)、2#排風斜井(K0+810～K1+250)段。承載力基本容許值[fa0]=2500 kPa。

2.5 寒武系下統(tǒng)(∈1)

2.5.1 粉砂巖：黃綠色、紫紅色，巖質較軟，巖體較完整。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK27+140～ZK27+360、K27+160～K27+395、1#送風斜井(K0+670～K0+870)、2#排風斜井(K0+620～K0+810)段。

2.6 震旦系觀音崖組(Zbg)

2.6.1 強風化泥巖：淺灰色，極少量柱狀，柱長5～25 cm，巖質極軟，巖體極破碎，層厚34.6 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：隧道起點ZK19+140(K19+200)段。

2.6.2 強風化砂巖：淺灰色，砂質結構，少量呈塊狀，巖質較軟，巖體較破碎，層厚16.0 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK19+140～ZK19+340、K19+200～K19+330段。承載力基本容許值[fa0]=600 kPa。

2.6.3 中風化砂巖：淺灰色，砂質結構，巖芯多呈柱狀，柱長10～30cm，巖層層面與巖芯軸線夾角約80°，巖質較硬，巖體較完整，揭露層厚25.4 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK19+140～ZK19+340、K19+200～K19+330段。承載力基本容許值[fa0]=1200 kPa。

2.6.5 中風化泥質砂巖：紫紅色，巖芯多呈節(jié)長5～30 cm的柱狀，巖質較軟，巖體較完整，該層厚21.9 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK21+680～ZK23+790、K21+690～K23+770段。承載力基本容許值[fa0]=1200 kPa。

2.7 震旦系燈影組(Zbd)

2.7.1 強風化白云巖(Zbd)：淺灰色、灰白色，灰褐色，微晶質結構，其中孔深52.0～62.0 m段溶蝕裂隙發(fā)育，該層厚63.6 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK24+570～ZK27+140、K24+570～K27+160、2#送風斜井(K0+000～K0+670)、2#排風斜井(K0+000～K0+620)段。承載力基本容許值[fa0]=600 kPa。

2.7.2 中風化白云巖(Zbd)：灰白色，淺灰色，青灰色，微晶質結構，裂隙多被泥質充填，該層厚93.7 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK24+570～ZK27+140、K24+570～K27+160、2#送風斜井(K0+000～K0+670)、2#排風斜井(K0+000～K0+620)段。承載力基本容許值[fa0]=1800 kPa。

2.7.3 微風化白云巖(Zbd)：淺灰色、灰白色，微晶質結構，中厚層狀構造，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙面略有溶蝕現(xiàn)象，裂隙面與巖芯軸夾角分別呈45°和65°，巖芯多呈短柱狀、柱狀，節(jié)長一般8～20 cm，巖體較完整，該層最大揭露厚度488.4 m。分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK24+570～ZK27+140、K24+570～K27+160、2#送風斜井(K0+000～K0+670)、2#排風斜井(K0+000～K0+620)段。承載力基本容許值[fa0]=2500 kPa。

2.8 下元古界會理群(Pt1)

2.8.1 強風化片麻巖：淺灰色，變晶結構，片麻狀構造，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖芯多呈塊狀，塊徑2～10 cm，極少量柱狀，柱長5～25 cm，局部巖芯呈砂狀，巖質較軟，巖體破碎。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK19+340～ZK19+400淺部、K19+330～K19+500淺部、ZK19+900～ZK21+500淺部，K19+800～K21+600淺部、ZK23+790～ZK24+570、K23+770～K24+570段。承載力基本容許值[fa0]=500 kPa。

2.8.2 中風化片麻巖：淺灰色，變晶結構，柱長10～30 cm，巖質較堅硬，巖體較完整。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK19+340～ZK19+400淺部、K19+330～K19+500淺部、ZK19+900～ZK21+500淺部，K19+800～K21+600淺部、ZK23+790～ZK24+570、K23+770～K24+570段。承載力基本容許值[fa0]=1500 kPa。

2.9 早元古代晚期(δ02)

2.9.1 中風化石英閃長巖：灰色，細粒-粗粒結構，巖質較硬，巖體較完整。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK19+400～ZK19+900、K19+500～K19+800、ZK21+500～ZK21+680、K21+600～K21+690、1#送風斜井(K0+000～K1+271)、1#排風斜井(K0+000～K1+330)段。承載力基本容許值[fa0]=1800 kPa。

2.9.2 微風化石英閃長巖：灰色，肉紅色，細粒-粗粒結構，塊狀構造，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙一般寬1～8 mm，多呈微張—張開狀，裂隙石英脈發(fā)育，巖芯多呈節(jié)長10～60 cm的柱狀，最長節(jié)長100cm。該層主要分布于隧址區(qū)地面樁號：ZK19+400～ZK19+900、K19+500～K19+800、ZK21+500～ZK21+680、K21+600～K21+690、1#送風斜井(K0+000～K1+271)、1#排風斜井(K0+000～K1+330)段。承載力基本容許值[fa0]=2500 kPa。

2.9.3 斷層破碎帶：主要位于F2斷層處，為泥質砂巖與石英閃長巖接觸段，YPS-ZKC02鉆孔揭露巖芯較破碎，厚度約5.8 m。承載力基本容許值[fa0]=500 kPa。

品牌內涵包括品牌的思想、行為和外表三個方面[3]。而根據(jù)不同的人群或策略設計的推廣服務的理念、活動形式、符號識別標準是品牌內涵的具體表現(xiàn)形式。其中包括了讀者可以從服務中獲得利益（跨越閱讀障礙、養(yǎng)成閱讀習慣、獲得人生體驗等）的核心價值為中心的核心識別和以品牌承諾、品牌個性等元素組成的基本識別。同時，品牌識別界定還需規(guī)范品牌在輻射區(qū)域的“為與不為”的行為準則，并為品牌在視覺、聽覺、觸覺等方面的表現(xiàn)確立基本標準。

2.9.4 構造角礫巖：灰色，角礫狀構造，YPS-ZKC04鉆孔揭露孔深118.0～126.8 m段為該層，厚度約8.8 m。承載力基本容許值[fa0]=600 kPa。

3 營盤山隧道區(qū)域地質特征分析

3.1 區(qū)域地質構造背景

項目區(qū)位于松潘—甘孜地槽褶皺系與揚子準地臺銜接過渡部位，橫跨中甸褶皺帶、鹽巖—麗江臺緣褶皺帶和康滇地軸等三個二級單元。自震旦系以來，該區(qū)經(jīng)歷了不同的范式的多次構造變動，地質構造極為復雜。

路線所經(jīng)區(qū)域構造體系形跡的主要特征是：構造線以南北向為主，北東北西向次之，南北向以深大斷裂為主，縱貫全區(qū)，發(fā)育較為完整，對區(qū)內中生代以來的地質、地貌發(fā)展起著決定性的控制作用。

近場區(qū)規(guī)模較大的褶皺構造區(qū)主要有華坪—六德短軸褶皺區(qū)、廣羊村—平川街褶皺區(qū)。華坪一帶褶皺軸向一般北偏西，向斜核部為T3dq，背斜核部多為Zbd，部分軸面向北東傾，局部倒轉。廣羊村—平川褶皺區(qū)內軸向多為北北東，受程海、平川街二斷裂影響，軸面常被扭轉、牽引，通常比較狹長，發(fā)育多個次級、更次級小褶曲。

3.2 斷裂構造

根據(jù)本次勘察成果，隧址區(qū)共發(fā)育有F2，F(xiàn)3斷層。

F2斷層與線路相交于K21+693m(ZK21+684)處，為正斷層，斷層產(chǎn)狀：240°∠60°，斷層帶內由構造巖、破碎帶組成，沿斷層帶兩側的巖石風化強烈，斷層上盤為震旦系觀音崖組(Zbg)泥質砂巖，下盤為早元古代晚期(δ02)石英閃長巖，斷層帶附近巖石節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體破碎，該斷層與線路呈大角度(夾角約75°)，斷層通過處巖體破碎，破碎帶影響范圍為約100m，該段圍巖級別較低，開挖可能導致涌突水現(xiàn)象。

F3斷層與線路相交于K24+573(ZK24+577)處，為正斷層，斷層產(chǎn)狀：220°∠60°，斷層帶內由構造巖、破碎帶組成，沿斷層帶兩側的巖石風化強烈，斷層上盤為(Zbg)震旦系觀音崖組砂巖，下盤為下元古界會理群(Pt1)片麻巖、混合巖，斷層帶附近巖石節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體破碎，與線路呈大角度(夾角約65°)相交，斷層通過處巖體破碎，破碎帶影響范圍為約100 m，該段圍巖級別較低，開挖可能導致涌突水現(xiàn)象。

隧道范圍內未見影響隧道工程建設的全新世活動斷裂。

YPS-ZKC04鉆孔揭露孔深118.0～126.8 m段為構造角礫巖，厚度約8.8 m。

3.3 褶皺構造

K23+840～K24+280(ZK23+800～ZK24+240)段發(fā)育一背斜構造，兩翼巖層產(chǎn)狀分別為332°∠18°、228°∠56°，地層巖性均為下元古界會理群(Pt1)片麻巖、混合巖，受構造影響，背斜核部巖石節(jié)理很發(fā)育，巖體破碎。K26+800～K27+400(ZK26+770～ZK27+370)段發(fā)育相連的兩處褶皺構造，一處為核部位于K27+000(ZK26+940)附近的向斜構造，兩翼巖層產(chǎn)狀分別為226°∠45°、75°∠58°，一處為核部位于K27+280(ZK27+240)附近的背斜構造，兩翼巖層產(chǎn)狀分別為75°∠58°、228°∠57°，地層巖性均為震旦系燈影組(Zbd)白云巖、白云質灰?guī)r，受構造影響，核部巖石節(jié)理很發(fā)育，巖體破碎。

3.4 節(jié)理與裂隙

隧址區(qū)在構造應力作用下，巖體破壞變形嚴重，主要是由褶皺、斷層引起的節(jié)理分布較多，部分裂隙由風化作用產(chǎn)生，裂隙寬度一般0.1～1 mm，節(jié)理面較平直、光滑、緊閉，節(jié)理間距0.1～0.2 m，延展性一般；風化裂隙沒有固定的方向，規(guī)模小，密度大，節(jié)理面不平整，多為張性，多為泥質充填，從地表向下密度快速變小，隨著海拔高度升高，溫差增大，影響深度也在逐漸增加。

結語

隧址區(qū)巖性存在大范圍軟弱夾層，伴隨隧址區(qū)巖層節(jié)理和裂隙發(fā)育廣泛，隧道圍巖的穩(wěn)定性級別不高。此外，隧道整體通過的路段不可避免會通過軟弱巖層段，應整體采用新奧法施工技術，在隧道選址的過程中應該充分利用堅硬巖石的自身穩(wěn)定性，盡最大可能避開軟弱巖層，在必須通過的軟弱巖層的路段應進行技術改進，控制爆破保證隧道圍巖面平整，并實施噴射混凝土保證圍巖受力條件改善，最大可能降低炮震的影響范圍；此外在支護剛度方面應進行提高，首先用短密錨桿代替長錨桿，其次加粗網(wǎng)金，將鋼筋網(wǎng)的間距拉開至適當距離，形成“類綱拱”效應，可充分發(fā)揮鋼筋網(wǎng)的支撐作用。