張國(guó)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(píng)價(jià)

張國(guó)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(xiàn)路地質(zhì)條件，結(jié)合本次勘察成果，對(duì)總干 TBM下游施工支洞工程地質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。中部引黃輸水工程包括總干線(xiàn)、東干線(xiàn)、西干線(xiàn)以及各供水支線(xiàn)輸水?，F(xiàn)主要就總干線(xiàn)TBM下游施工支洞工程地質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，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(jìn)口高程1195m，斜洞長(zhǎng)3663.01m，坡度3.70°，水平投影長(zhǎng)度3656.16m。與3號(hào)主洞在樁號(hào)118+395.8處相交。沿線(xiàn)地面高程1192～1475m，洞底埋深0～467m。洞身依次穿過(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)角閃巖、不等粒黑云微斜長(zhǎng)石片麻巖。據(jù)鉆孔及物探資料，樁號(hào)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(píng)價(jià)

樁號(hào)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(shí)。建議開(kāi)挖邊坡低液限黏土1∶0.75～1∶1.0。洞臉上部巖體應(yīng)及時(shí)防護(hù)，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(hù)工作。

樁號(hào)0+015.60—0+545.29地段為隧洞進(jìn)口段，為土洞段，洞身穿過(guò)地層為上第三系低液限黏土、卵石混合土。隧洞開(kāi)挖時(shí)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)0+545.29—0+701.48地段洞身穿過(guò)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)0+701.48—0+829.35地段洞身穿過(guò)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(lèi)圍巖約占該段長(zhǎng)度的90%，Ⅴ類(lèi)圍巖約占該段長(zhǎng)度的10%。

樁號(hào)0+829.35—1+400.69地段洞身穿過(guò)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(lèi)為Ⅲ類(lèi)。

據(jù)物探資料，在樁號(hào)0+984附近等值線(xiàn)彎曲變形，整體電性趨勢(shì)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(hào)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)1+400.69—1+482.99地段洞身穿過(guò)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)1+482.99—1+777.39地段洞身穿過(guò)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(lèi)圍巖約占該段長(zhǎng)度的85%，Ⅴ類(lèi)圍巖約占該段長(zhǎng)度的15%。

樁號(hào)1+777.39—1+893.88地段洞身穿過(guò)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)1+893.88—1+997.70地段洞身穿過(guò)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(yè)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(lèi)為Ⅲ類(lèi)。

樁號(hào)1+997.70—2+086.02地段洞身穿過(guò)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)2+086.02—2+160.73地段洞身穿過(guò)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(lèi)圍巖約占該段長(zhǎng)度的80%，Ⅴ類(lèi)圍巖約占該段長(zhǎng)度的20%。

樁號(hào)2+160.73—2+217.02地段洞身穿過(guò)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

樁號(hào)2+217.02—2+725.72地段洞身穿過(guò)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(yè)巖）及寒武系上統(tǒng)鳳山組厚層中—粗粒白云巖。隧洞開(kāi)挖時(shí)可能發(fā)生涌水或突水，圍巖工程地質(zhì)分類(lèi)為Ⅲ類(lèi)。

樁號(hào)2+725.72—2+921.76地段洞身穿過(guò)的地層為寒武系上統(tǒng)長(zhǎng)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(kāi)挖時(shí)可能發(fā)生涌水或突水，圍巖工程地質(zhì)分類(lèi)為Ⅳ類(lèi)。

樁號(hào)2+921.76—3+671.76地段洞身穿過(guò)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(zhǎng)角閃巖、斜長(zhǎng)石片麻巖。隧洞開(kāi)挖時(shí)可能發(fā)生涌水或突水，圍巖工程地質(zhì)分類(lèi)為Ⅲ類(lèi)。

據(jù)物探資料，在樁號(hào)3+016附近等值線(xiàn)彎曲變形，整體電性趨勢(shì)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(hào)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(lèi)為Ⅴ類(lèi)。

綜上所述，Ⅲ類(lèi)圍巖局部穩(wěn)定性差，不及時(shí)支護(hù)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(hù)。建議Ⅲ類(lèi)圍巖單位彈性抗力系數(shù)為500～1000MPa/m，堅(jiān)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(lèi)圍巖不穩(wěn)定，自穩(wěn)時(shí)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(hù)，并澆筑混凝土襯砌。建議Ⅳ類(lèi)圍巖巖體單位彈性抗力系數(shù)為100～300MPa/m，堅(jiān)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(lèi)圍巖極不穩(wěn)定，不能自穩(wěn)，變形破壞嚴(yán)重，建議噴混凝土、系統(tǒng)錨桿加鋼筋網(wǎng)，剛性支護(hù)，并澆筑混凝土襯砌，建議Ⅴ類(lèi)圍巖單位彈性抗力系數(shù)為50～100MPa/m，堅(jiān)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(guò)分析，該支洞Ⅲ類(lèi)圍巖長(zhǎng)度為2158.95m，約占該支洞總長(zhǎng)度的58.8%；Ⅳ類(lèi)圍巖長(zhǎng)度為196.04m，約占該支洞總長(zhǎng)度的5.3%；Ⅴ類(lèi)圍巖長(zhǎng)度為771.48m，約占該支洞總長(zhǎng)度的21.0%；土洞段長(zhǎng)度為545.29m，約占該支洞總長(zhǎng)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(wèn)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(guò)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(bào)手段，進(jìn)一步探明隧洞工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，為T(mén)BM掘進(jìn)方案的選取以及相關(guān)預(yù)案的制定提供資料保障。

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］1004-7042（2016）11-0030-02

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

2016-09-21；

2016-10-25