山岭隧道工程地质勘察的问题探析

2012-12-29杜红岩

中国新技术新产品 2012年1期

杜红岩

（大连公路集团有限公司金州分公司，辽宁大连 116100）

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

1.1 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，层间联结差.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，着重考虑边坡及仰坡的稳定，并结合洞外工程及施工难易情况，分析确定。一般情况宜早进洞晚出洞。在稳定的陡峻山坡地段，一般不宜破坏原有坡面，可贴坡脚进洞。在有落石时，则应延长洞口，预留落石的距离。隧道洞口应尽量避开褶曲轴部受挤压破碎严重，为构造裂隙切割严重的地带，以及较大的断层破碎带，因为这些地段容易造成崩塌、落石与滑坡等不良地质现象。隧道洞口应尽量选择岩石直接露出或坡积层较薄，岩体完整、强度较高的地段。

2 地下水、地温及有害气体

2.1 地下水

涌水和浸水是地下水对隧道的主要影响。隧道涌水隧道穿过含水层时，地下水涌进隧道，将会大大增加排水、掘进和衬砌工作的困难。在隧道穿过储水构造、充水洞穴、断层破碎带时，会遇到突发性的大量涌水，危害最大。在土及未胶结的断裂破碎带中，涌水的水压力和冲刷作用，可能导致隧道围岩失去稳定性。隧道涌水量取决于含水层的厚度、透水性、富水性、补给来源，以及隧道的长度和断面大小。当预计地下水对隧道的影响较大时，应通过勘探、试验，查明上述水文地质要素，并计算隧道涌水量，作为排水设计的依据。隧道浸水地下水的活动会使岩石的物理力学性质发生改变，例如会降低岩体强度，加速岩石风化和破坏。地下水在软弱结构面中活动，可起软化、润滑作用，可能会造成岩块坍塌。例如地层有粘土、无水石膏等，在水的作用下，体积膨胀，地层压力大大增加。

2.2 地温

在开挖深埋山岭隧道时地温是一个重要问题。一般工人在40℃下才能正常工作，而在潮湿的坑道中，当温度达到40℃时就不能正常工作，必须采取降温措施，因此对深埋隧道内的温度应进行预测是很有必要的。在常温层以下，地温则随深度增加而增加。地温增加l℃所需下降深度(以米计)称为地温梯度。地温梯度受地形起伏、岩层导热率和含水量、地下水温度及火山活动等因素的影响，各地不完全相同。根据地温梯度，利用下式可近似计算隧道内的温度。