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        中部引黃工程總干TBM下游施工支洞地質(zhì)評價

        2016-04-08 22:46:13張國杰
        山西水利 2016年11期
        關(guān)鍵詞:泥灰?guī)r厚層奧陶系

        張國杰

        (山西省水利建筑工程局,山西 太原 030006)

        中部引黃工程總干TBM下游施工支洞地質(zhì)評價

        張國杰

        (山西省水利建筑工程局,山西 太原 030006)

        根據(jù)中部引黃輸水線路地質(zhì)條件,結(jié)合本次勘察成果,對總干 TBM下游施工支洞工程地質(zhì)情況進行評價。中部引黃輸水工程包括總干線、東干線、西干線以及各供水支線輸水?,F(xiàn)主要就總干線TBM下游施工支洞工程地質(zhì)情況進行評價,以為相關(guān)方案的制定提供保障。

        輸水工程;TBM;工程地質(zhì)條件;中部引黃工程

        1 工程地質(zhì)條件

        中部引黃工程總干TBM下游施工支洞洞口位于臨縣木瓜坪鄉(xiāng)苗家莊村西1.6km處,隧洞進口高程1195m,斜洞長3663.01m,坡度3.70°,水平投影長度3656.16m。與3號主洞在樁號118+395.8處相交。沿線地面高程1192~1475m,洞底埋深0~467m。洞身依次穿過上第三系上新統(tǒng)低液限黏土、卵石混合土層。奧陶系中統(tǒng)峰峰組、上馬家溝組、下馬家溝組深灰色、灰黑色灰?guī)r,灰黃色、黃綠色泥灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥灰?guī)r;奧陶系下統(tǒng)淺灰色、深灰色中—厚層白云巖。寒武系上統(tǒng)鳳山組灰白色、深灰色厚層中—粗粒白云巖;長山組上部為青灰色白云巖,下部為青灰色竹葉狀灰?guī)r夾白云巖;崮山組上部為青灰色泥質(zhì)條帶灰?guī)r,下部為黑紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖,崮山組;寒武系中統(tǒng)張夏組地層巖性主要為灰白色、灰色白云巖、灰?guī)r。太古界界河口群奧家灣組地層巖性為條帶狀斜長角閃巖、不等粒黑云微斜長石片麻巖。據(jù)鉆孔及物探資料,樁號0+ 984,2+086,3+016處分別發(fā)育正斷層F1,F(xiàn)2,F(xiàn)3。

        2 工程地質(zhì)評價

        樁號0-014.17—0+015.60地段位于溝谷左岸,該段為明挖段,地層巖性為上第三系低液限黏土,結(jié)構(gòu)較密實。建議開挖邊坡低液限黏土1∶0.75~1∶1.0。洞臉上部巖體應(yīng)及時防護,以防坍塌。支洞口位于溝內(nèi),溝谷中汛期有洪水,做好相應(yīng)防護工作。

        樁號0+015.60—0+545.29地段為隧洞進口段,為土洞段,洞身穿過地層為上第三系低液限黏土、卵石混合土。隧洞開挖時可能產(chǎn)生滴水、滲水,卵石混合土洞段可能產(chǎn)生涌水。圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號0+545.29—0+701.48地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)峰峰組泥灰?guī)r及上馬家溝組上段灰?guī)r夾薄—中層泥灰?guī)r,該段洞頂上覆圍巖厚度較薄,受節(jié)理裂隙影響,巖石較破碎。圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號0+701.48—0+829.35地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組上段厚層灰?guī)r夾泥灰?guī)r。Ⅲ類圍巖約占該段長度的90%,Ⅴ類圍巖約占該段長度的10%。

        樁號0+829.35—1+400.69地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組中段厚層灰?guī)r、豹皮狀灰?guī)r,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅲ類。

        據(jù)物探資料,在樁號0+984附近等值線彎曲變形,整體電性趨勢的連續(xù)性被切斷,存在明顯的電性界限,推斷該處存在斷層F1。樁號0+933.29—1+033.29地段處于斷層破碎帶及影響帶內(nèi),巖石破碎,巖體完整性差,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號1+400.69—1+482.99地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組下段泥灰?guī)r夾薄層灰?guī)r,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號1+482.99—1+777.39地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組上段(上部為厚層灰?guī)r,底部為厚度不大于5m的灰黃色泥灰?guī)r)及中段厚層灰?guī)r夾泥灰?guī)r。Ⅲ類圍巖約占該段長度的85%,Ⅴ類圍巖約占該段長度的15%。

        樁號1+777.39—1+893.88地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組下段泥灰?guī)r,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號1+893.88—1+997.70地段洞身穿過的地層為奧陶系下統(tǒng)(中—厚層白云巖,底部為約2m厚的鈣質(zhì)頁巖)及寒武系上統(tǒng)鳳山組厚層中—粗粒白云巖,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅲ類。

        樁號1+997.70—2+086.02地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組中段厚層灰?guī)r及奧陶系下統(tǒng)中—厚層白云巖。據(jù)物探及鉆孔資料揭露,該處存在斷層F2,且該段處于斷層破碎帶及影響帶內(nèi),巖石破碎,巖體完整性差,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號2+086.02—2+160.73地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組中段厚層灰?guī)r夾泥灰?guī)r,泥灰?guī)r厚度不大于5m。Ⅲ類圍巖約占該段長度的80%,Ⅴ類圍巖約占該段長度的20%。

        樁號2+160.73—2+217.02地段洞身穿過的地層為奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組下段泥灰?guī)r,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        樁號2+217.02—2+725.72地段洞身穿過的地層為奧陶系下統(tǒng)(中—厚層白云巖,底部為約2m厚的鈣質(zhì)頁巖)及寒武系上統(tǒng)鳳山組厚層中—粗粒白云巖。隧洞開挖時可能發(fā)生涌水或突水,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅲ類。

        樁號2+725.72—2+921.76地段洞身穿過的地層為寒武系上統(tǒng)長山組(上部地層巖性為青灰色白云巖,下部地層巖性為青灰色竹葉狀灰?guī)r夾白云巖)及崮山組(上部地層巖性為青灰色泥質(zhì)條帶灰?guī)r,下部地層巖性為黑紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖)。隧洞開挖時可能發(fā)生涌水或突水,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅳ類。

        樁號2+921.76—3+671.76地段洞身穿過的地層為寒武系中統(tǒng)張夏組白云巖、灰?guī)r及太古界界河口群奧家灣組條帶狀斜長角閃巖、斜長石片麻巖。隧洞開挖時可能發(fā)生涌水或突水,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅲ類。

        據(jù)物探資料,在樁號3+016附近等值線彎曲變形,整體電性趨勢的連續(xù)性被切斷,存在明顯的電性界限,推斷該處存在斷層F3,樁號2+966.62—3+066.62地段處于斷層破碎帶及影響帶內(nèi),巖石破碎,巖體完整性差,圍巖工程地質(zhì)分類為Ⅴ類。

        綜上所述,Ⅲ類圍巖局部穩(wěn)定性差,不及時支護可能產(chǎn)生塌方或變形破壞,建議噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)支護。建議Ⅲ類圍巖單位彈性抗力系數(shù)為500~1000MPa/m,堅固系數(shù)為3~4,泊松比為0.26~0.29,變形模量為5~7.5GPa。

        Ⅳ類圍巖不穩(wěn)定,自穩(wěn)時間很短,規(guī)模較大的各種變形和破壞都可能發(fā)生,建議噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng),剛性支護,并澆筑混凝土襯砌。建議Ⅳ類圍巖巖體單位彈性抗力系數(shù)為100~300MPa/m,堅固系數(shù)為1~2.5,泊松比為0.32~0.35,變形模量為0.5~2GPa。

        Ⅴ類圍巖極不穩(wěn)定,不能自穩(wěn),變形破壞嚴重,建議噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng),剛性支護,并澆筑混凝土襯砌,建議Ⅴ類圍巖單位彈性抗力系數(shù)為50~100MPa/m,堅固系數(shù)為0.5~1.5,泊松比為0.35~0.45,變形模量為0.05~0.5GPa。

        3 結(jié)論

        經(jīng)過分析,該支洞Ⅲ類圍巖長度為2158.95m,約占該支洞總長度的58.8%;Ⅳ類圍巖長度為196.04m,約占該支洞總長度的5.3%;Ⅴ類圍巖長度為771.48m,約占該支洞總長度的21.0%;土洞段長度為545.29m,約占該支洞總長度的14.9%。

        另外,洞頂圍巖厚度多數(shù)為300~500m,存在因高地應(yīng)力而導(dǎo)致的軟巖變形問題,局部地段也可能產(chǎn)生中等巖爆;大部分地段位于區(qū)域地下水位以下。區(qū)域地下水位高于洞頂,存在滲水、涌水突水可能;隧洞穿過數(shù)條斷層,斷層影響帶洞段成洞條件差。建議施工中在現(xiàn)有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上,做好施工地質(zhì)工作,采取必要的超前地質(zhì)預(yù)報手段,進一步探明隧洞工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件,為TBM掘進方案的選取以及相關(guān)預(yù)案的制定提供資料保障。

        P642.4 [

        ]C [

        ]1004-7042(2016)11-0030-02

        張國杰(1975-),男,2005年畢業(yè)于河北工程學(xué)院水利水電工程專業(yè),工程師。

        2016-09-21;

        2016-10-25

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