工程技术 山岭隧道工程地质勘察的问题探析 杜红岩 （大连公路集团有限公司金州分公司，辽宁大连ｌ１６１００） 摘要：隧道工程地质勘察是指为隧道工程的设计、施工等进行的专门工程地质调查工作。隧道勘察一般分为初步勘察和定测两阶 段。初勘阶段主要是调查选线地段的地形、地质构造等地质地貌条件。定测阶段是解决设计施工中的具体工程地质问题，主要工作是 绘制沿隧道轴线的地质纵剖面图；确定围岩不同的稳定性分段以及地下水和有害气体的可能涌出地段等。本文就山岭隧道地质勘察 中位置与洞口位置的选择；地下水、地温及有害气体；隧道围岩的稳定性进行论述，以期同行能相互交流。 关键词：山岭隧道；地质勘察；问题 中图分类号：ＴＵ 文献标识码：Ａ 山岭隧道是为缩短距离和避免大坡道而 从山岭或丘陵下穿越的建筑物。它在地层中修 建，无论是选择位置，还是设计与施工都与地 质条件有着密不可分的关系。地质条件主要包 括地质构造、岩层性质与产状、风化程度与裂 隙发育程度等。隧道所处的深度受地层含水、 地型起伏、地温、有害气体等情况的影响，所以 在隧道的勘察工作中，要对多加重视，做好工 程地质调查、测绘工作。 １隧道位置与洞口位置的选择 ｌ＿１隧道位置选择 １．１．１隧道位置选择的一般原则 在修筑隧道时，出现断层破碎带或较大的 断层的地带最好避开，如果无法避开时，最好 与断裂带垂直或以一定的角度斜交。在新构造 运动活跃地区，应避免通过主断层或断层交叉 处；在倾斜岩层中，隧道应尽量垂直岩层走向 通过；在褶曲岩层中，隧道位置应选在褶曲翼 部；隧道应尽量避开含水地层、有害气体地层、 含盐地层与岩溶发育地段。隧道一般不应在冲 沟、山洼等负地形地段通过，因冲沟、山洼等存 在，反映岩体较软弱或破碎，并易于集水。 １．１．２岩层产状与隧道位置选择 水平岩层：在缓倾或水平岩层中，垂直受 压严重，对洞顶不利，而侧压力小，对洞壁有 利。若岩层薄，层问联结差．洞顶常发生坍塌掉 块。因此隧道位置应选择在岩石坚固，层厚较 大、层间胶结好，裂隙不发育的岩层内。倾斜岩 层：当隧道轴线与岩层走向平行时，若隧道围 岩层厚度较薄时，层间联结会较差，则隧道两 侧边墙所受侧压力不一致，会出现边墙变形破 坏的现象。因此隧道位置应选在岩石坚固、层 厚大，层间联结好的同一岩层内。当隧道轴线 与岩层走向垂直时，岩层在洞内能形成稳定性 好的自然拱，这是隧道布置的理想方式。若岩 层倾角小而裂隙又发育时，则在洞顶被开挖面 切割而成的楔形岩块易发生坍落。 １．１＿３地质构造与隧道位置选择 褶皱构造：当隧道轴线与褶皱轴平行时， 沿背斜轴或向斜轴设置隧道都是不利的，因为 褶皱地层在受到猛烈的挤压和伸缩，会出现岩 层破碎洞顶坍落，且在褶皱内经常会有大量的 地下水，对隧道造成一定的危害，所以应选择 在褶皱两翼的中部修建隧道。向斜地层呈倒拱 状，岩层被切割成上小下大的楔体，最易形成 洞顶坍落，且常有大量的承压地下水，因此应 尽量避免横穿向斜褶皱打隧道。断层：当隧道 通过断层时，由于岩层破碎，地层压力大，对稳 定极为不利，而且由于断层常常是地下水的通 道，对隧道的危害极大，故此，应当尽量避免。 １．２洞口位置选择 洞口位置选择应保证隧道安全施工和正 常运营，根据地形、地质条件，着重考虑边坡及 对隧道初砌的石灰浆、混凝土及金属有腐蚀作 仰坡的稳定，并结合洞外工程及施工难易情 用。 况，分析确定。一般情况宜早进洞晚出洞。在稳 当隧道通过煤系，含油、碳和沥青地层时， 定的陡峻山坡地段，一般不宜破坏原有坡面， 常有碳氢化合物的气体溢出，特别是甲烷。在 可贴坡脚进洞。在有落石时，则应延长洞口，预 含碳地层中开挖隧道时，常会遇到二氧化碳气 留落石的距离。隧道洞口应尽量避开褶曲轴部 体。在硫化矿床或其他含硫地层中，会遇到硫 受挤压破碎严重，为构造裂隙切割严重的地 化氢气体。 带，以及较大的断层破碎带，因为这些地段容 ３影响隧道围岩稳定性的主要因素 易造成崩塌、落石与滑坡等不良地质现象。隧 隧道围岩是指隧道周围一定范围内，对隧 道洞口应尽量选择岩石直接露出或坡积层较 道稳定性能产生影响的岩体。隧道穿越山岭 薄，岩体完整、强度较高的地段。 时，破坏了原有的应力平衡，在隧道围岩中产 ２地下水、地温及有害气体 生新的应力和变形，这种应力及松动岩层作用 ２．１地下水 在初砌层上的压力称为山体压力。山体压力是 涌水和浸水是地下水对隧道的主要影响。 评定隧道围岩稳定性的主要内容，也是隧道衬 隧道涌水隧道穿过含水层时，地下水涌进隧 砌设计的工要依据。下面就影响隧道围岩稳定 道，将会大大增加排水、掘进和衬砌工作的困 性的主要因素进行分析。 难。在隧道穿过储水构造、充水洞穴、断层破碎 ３．１地质因素 带时，会遇到突发性的大量涌水，危害最大。在 地质因素包括岩层产状、地质构造、地下 土及未胶结的断裂破碎带中，涌水的水压力和 水、地应力，以及地震烈度。地震烈度较高时， 冲刷作用，可能导致隧道围岩失去稳定性。隧 地层会出现滑动、断裂等情况，损坏隧道。一般 道涌水量取决于含水层的厚度、透水性、富水 是破碎岩层比完整岩层影响大，软弱岩层比坚 性、补给来源，以及隧道的长度和断面大小。当 硬岩层影响大，表层岩层比深层岩层影响大， 预计地下水对隧道的影响较大时，应通过勘 非均质岩层比均质岩层影响大，含水岩层比不 探、试验，查明上述水文地质要素，并计算隧道 含水岩层影响大，洞口部位比洞体部位影响 涌水量．．作为排水设计的依据。隧道浸水地下 大。 水的活动会使岩石的物理力学性质发生改变， ３．２工程因素 例如会降低岩体强度，加速岩石风化和破坏。 工程因素包括隧道的埋深、几何形状、跨 地下水：在软弱结构面中活动，可起软化、润滑 度和长度，施工方法、围岩暴露时间及衬砌类 作用，可能会造成岩块坍塌。例如地层有粘土、 型等，这些因素影响围岩应力的大小和性质。 无水石膏等，在水的作用下，体积膨胀，地层压 例如在隧道施工前勘察工作没做好，或各方面 力大大Ｊ：￣ｊ１ＥＩ。 没有协调好，选择的施工方法不正确，会围岩 ２－２地温 应力，如果做好预防及安全工作很可能导致严 在：开挖深埋山岭隧道时地温是一个重要 重的工程事故。 问题。一般工人在４０℃下才能正常工作，而在 结语 潮湿的坑道中，当温度达到４０℃时就不能正 在隧道的地质勘察中，工作人员一定要注 常工作，必须采取降温措施，因此对深埋隧道 意工程地质的勘察隋况，实实在在的做好勘察 内的温度应进行预测是很有必要的。在常温层 工作，不放过任何一个点，本着认真负责的原 以下，地温则随深度增加而增加。地温增加ＦＣ 则，确保工程地质勘察真实准确，为施工的顺 所需下降深度（以米计）称为地温梯度。地温梯 利安全进行做好准备，为保证工程质量打下良 度受地：形起伏、岩层导热率和含水量、地下水 好的基础。 温度及火山活动等因素的影响，各地不完全相 参考文献 同。根据地温梯度，利用下式可近似计算隧道 『１１杨敬源．井壁稳定性若干力学问题的研究 内的温度。 ［Ｄ］．哈尔滨工程大学，２００９． ２．３有害气体 Ｉ２１王勇刚．西南某铁路隧道地质勘察中的几个 在开挖隧道时，常会遇到各种对人体有 问题『Ｊ１．力学与实践，２０１０，ｆ０６１． 害、易燃、易爆的气体。在工程地质勘探时应注 【３】师金锋，张应龙．超大断面隧道围岩的稳定性 意查明隧道所通过的地层中含有的各种有害 分析Ｌ玎．地下空间与工程学报，２００５，（０２１． 气体，并提出相应的防护措施。 ［４】熊景芷，杨立新．严寒地区山岭隧道消火栓系 常见的有害气体：①易燃、易爆炸的气体， 统的设计与研究册．铁道工程学报，２００７，ｆ０８）． 如甲烷（ＣＨ４）；②无毒的窒息性气体，如二氧化 ｆ５１郭海满，刘成禹，林瑚旺等．龙厦铁路象山特 碳（ｃＯ，ｊ、氮（Ｎ）；③易燃的有毒气体，如硫化氢 长隧道主要工程地质Ｉ＇－Ｉ题研究 ．铁道勘察， （Ｈ２ｓ）。易燃的有毒气体溶于水生成淡硫酸液， ２００９，（０３）． 中国新技术新产品 一８ｌ一
