■管加勇

（廣東核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì)廣東佛山528000）

石鵝山隧道工程地質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

■管加勇

（廣東核工業(yè)地質(zhì)局二九一大隊(duì)廣東佛山528000）

本文在收集隧道構(gòu)筑物的工程地質(zhì)勘察資料基礎(chǔ)上，對(duì)石鵝山隧道工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析論述。依據(jù)相關(guān)規(guī)范，對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性進(jìn)行了論證，對(duì)隧道巖體穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)隧道圍巖進(jìn)行了分級(jí)，對(duì)隧道涌水量進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，場(chǎng)地總體穩(wěn)定性較好，隧道圍巖可分為III、IV、V三個(gè)等級(jí)。

圍巖分級(jí) 涌水量 赤平面投影

1　工程概況

本文所研究的材料來源于岱山黃嘴頭至燕窩山公路工程，是岱山島規(guī)劃的外環(huán)線的重要組成部分，石鵝山隧道是其中關(guān)鍵的一部分。

本文評(píng)價(jià)主要評(píng)價(jià)石鵝山隧道穩(wěn)定性、圍巖及其工程地質(zhì)特性。

2　隧道巖體節(jié)理

石鵝山隧道由丘陵頂部穿過，丘陵高約114m，坡度約20～40°，植被茂盛。隧道軸線與地形線呈大角度相交。表部為①含碎石粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散，最大厚度1.60m；下伏基巖為侏羅系高塢組凝灰?guī)r，巖石中的節(jié)理裂隙十分發(fā)育。

巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)。巖石中的節(jié)理發(fā)育，主要節(jié)理為以下六組：巖體發(fā)育節(jié)理有①262°∠73°、②303°∠73°、③216°∠66°、④43°∠69°、⑤121°∠57°及⑥230°∠54°，節(jié)理密度1～5條/m，延伸長(zhǎng)度一般2～8m，少數(shù)可達(dá)20～30m，節(jié)理面平直，少數(shù)粗糙，閉合狀～微張開狀節(jié)理以微張為主，并有鐵錳質(zhì)充填。

3　石鵝山隧道赤平面投影

極射赤平投影就是設(shè)法將空間里面和線的球面投影，轉(zhuǎn)換為在赤平面上的投影，從而可以簡(jiǎn)化空間方位分析。傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)吳氏網(wǎng)赤平投影投影圖畫法對(duì)平面、直線進(jìn)行投影時(shí)，一般步驟是：把透明紙（或透明膠片等）蒙在吳氏網(wǎng)上，畫基圓及“十”字網(wǎng)心，并用針固定于網(wǎng)心上，使透明紙能夠繞網(wǎng)心旋轉(zhuǎn)。然后在透明紙上標(biāo)出E、S、W、N，以正北（N）為0°，順時(shí)針數(shù)到360°。東西直徑EW確定傾角，一般是圓周為0°，至圓心為90°。這樣做具有以下缺點(diǎn)：一是較麻煩，二是當(dāng)旋轉(zhuǎn)透明紙時(shí)，容易從針孔處發(fā)生破裂而移位；三就是準(zhǔn)確性不高；四是效率低。如果用CAD制圖，則可避免上述不足，且使作圖更簡(jiǎn)化，用不著吳氏網(wǎng)中的那么多的經(jīng)、緯線，只需要畫出基圓及其南北徑線和東西徑線,本文是利用CAD制圖軟件畫赤平面投影圖。

經(jīng)測(cè)隧道巖石中的節(jié)理發(fā)育，主要節(jié)理為以下六組：巖體發(fā)育節(jié)理有①262°∠73°、②303°∠73°、③216°∠66°、④43° ∠69°、⑤121°∠57°及⑥230°∠54°，節(jié)理密度1～5條/m，延伸長(zhǎng)度一般2m～8m，少數(shù)可達(dá)20m～30m，節(jié)理面平直，少數(shù)粗糙，閉合狀～微張開狀節(jié)理以微張為主，并有鐵錳質(zhì)充填，采用上面方法用CAD畫出赤平投影圖。

由隧道結(jié)構(gòu)面赤平投影圖可見，節(jié)理裂隙大多與隧道呈小角度相交，穩(wěn)定性較差。且由于裂隙較為發(fā)育，在隧道拱頂有可能產(chǎn)生規(guī)模較大的坍塌及掉塊，隧道設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)。

4　石鵝山隧道圍巖分級(jí)與評(píng)價(jià)

4.1石鵝山隧道圍巖分級(jí)

隧道圍巖劃分主要根據(jù)交通部《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（JTJ064-98）及《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D70-2004）的公路隧道圍巖分級(jí)方案，綜合評(píng)判圍巖分級(jí)。1、根據(jù)巖石的堅(jiān)硬程度和巖體完整程度兩個(gè)基本因素計(jì)算的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)BQ進(jìn)行初級(jí)分級(jí)；2、在初級(jí)分級(jí)的基礎(chǔ)上對(duì)圍巖進(jìn)行詳細(xì)定級(jí)時(shí)，考慮影響因素的修正，如地下水影響因素（K1）、主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響因素（K2），初始應(yīng)力狀態(tài)影響因素（K3）進(jìn)行修正，按修正后的巖體基本質(zhì)量指標(biāo)［BQ］，結(jié)合巖體的定性特征進(jìn)行綜合劃分，綜合劃分時(shí)考慮了隧道圍巖工程地質(zhì)條件諸要素，如巖石的極限飽和抗壓強(qiáng)度（Rc）、巖石受構(gòu)造影響程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度、結(jié)構(gòu)面特征、巖體結(jié)構(gòu)類型、RQD指標(biāo)、巖體完整系數(shù)（Kv）、風(fēng)化程度、地下水活動(dòng)程度等。結(jié)合分段情況查規(guī)范可以得到值。

對(duì)于隧道K0+200～K0+260段:

KV=0.24因?yàn)樗訰C>90 KV+30用RC=90 KV+30計(jì)算即：

BQ=90+3(90 KV+30)+250 KV=90+3*(90*0.24+30)+250*0. 24=304.8

查閱公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)相關(guān)要求取K2=0.4

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=264.8

所以K0+200～K0+260段隧道圍巖IV分級(jí)

對(duì)于隧道K0+495～K0+580段=0.26計(jì)算 :

BQ=90+3(90 KV+30)+250 KV=90+3*(90*0.26+30)+250*0. 26=315.2

查閱公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范根據(jù)相關(guān)要求取K2=0.4

[BQ]=BQ-100(k1+k2+k3)=275.2

所以K0+495～K0+580段所在位置隧道圍巖IV分級(jí)

把整個(gè)圍巖分成11段，重復(fù)上訴計(jì)算過程，分別算出各段圍巖的［BQ］值。

5　石鵝山隧道涌水量預(yù)測(cè)

隧道涌水量是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的重要內(nèi)容之一，本文選擇了降水入滲法對(duì)石鵝山隧道進(jìn)行涌水量的預(yù)測(cè)。

綜合考慮各種因素，且這里基本都是中小隧道，且隧道區(qū)山體匯水面積有限，水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，采用降水入滲法的對(duì)隧道正常涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

降水入滲法采用公式Q=2.74*α*W

式中：Q—隧道涌水量（m3）；α——降水入滲系數(shù)；

W——降雨量（mm），工程區(qū)多年統(tǒng)計(jì)平均降水量為927mm；

A——隧道通過含水體的地下集水面積（km2）；查閱《鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)》知A可以取800乘以隧道長(zhǎng)度,得A=0.3688（km2）。

計(jì)算后得隧道正常日均涌水量Q=415.1777m3/d，正常單位涌水量為0.91 m3/d.m，屬弱富水段。

6　結(jié)語

通過對(duì)隧道赤平面投影的系列分析，我們得出圍巖穩(wěn)定性較差。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)我們把石鵝山隧道的圍巖分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)，長(zhǎng)度分別為105、210、145米。本文選擇了降水入滲法對(duì)石鵝山隧道進(jìn)行涌水量的預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)隧道正常單位涌水量為0.91 m3/d. m。同時(shí)隧道施工盡量避免破壞洞口段的原始地形，在洞頂設(shè)置截水溝，施工時(shí)加強(qiáng)邊坡支護(hù)和地表水及地下水的排除。

[1]朱大軍,杜鵬,梁美麗.國(guó)內(nèi)外兩種不同的隧道圍巖分級(jí)方法 [J].山西建筑.2007(29)

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[3]陳巖.隧道施工期圍巖級(jí)別快速鑒別及工程應(yīng)用研究 [D].北京交通大學(xué)2010

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F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-94-1