杜家山特长隧道工程论文

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1工程地质条件

1.1地层岩性及物性参数

隧道工程涉及地层主要有第四系全新统坡残积粉质黏土，冲、洪积细圆砾土，卵石土;泥盆系中统大枫沟组及公馆组灰岩、千枚岩、千枚岩夹灰岩、灰岩夹千枚岩;志留系下统梅子垭组千枚岩，含泥炭质片岩夹云母片岩、片岩。此外，局部有长英质岩脉及岩株侵入。本区经历了多次构造变动，岩层不同程度发生变质。

1.2地质构造

受本区构造影响，隧道区褶皱构造和断裂构造相对发育，隧道洞身穿越4个褶皱构造，其中两个向斜构造、两个背斜构造。杜家山隧道穿越断裂总共10条(854m)，占隧道群全长的8.07%，其中洞身穿越主要断裂7条(累计长度834m)，洞身穿越3条一般断层(累计长度20m)，对隧道有较大影响。隧址区地表基岩露头节理较发育－发育，全隧道岩体受2～3组节理切割、控制，其中正洞洞身发育两组近似平行洞轴节理，为不良节理，影响范围2892m/2段，占隧道全长的27.33%。麻坪河横洞发育一组近似平行洞轴节理，为不良节理，贯穿整个横洞，对隧道围岩影响较大，岩体完整性较差。

1.3不良地质

(1)岩溶隧道灰岩区属弱岩溶化岩层，溶洞密度小、个体小，隧道区岩溶的发育多与构造破碎带关系密切。岩溶裂隙水主要接受大气降水和地表水补给，富水性好，断层及构造发育区岩溶突水的可能性很大。

(2)高地应力条件下硬质岩岩爆和软质岩变形最大水平主应力值为10.31～27.33MPa，最小水平主应力值为8.31～16.83MPa，隧道最大埋深约773m，隧道通过硬质岩长度约2936m，占隧道总长的27.74%，隧道通过软质岩长度约6756m，占隧道总长的63.84%，在高地应力条件下易发生硬质岩的岩爆和软质岩的大变形问题。

(3)边坡稳定性工点区域麻坪河、二郎沟内第四系覆盖层较厚，分布有较多滑坡、错落，多为堆积层滑坡、错落，不良地质体物质主要为碎石土及粉质黏土，规模较大。隧道进口及出口岩体节理、裂隙较发育，岩体较破碎，风化层厚约10m，边坡稳定性差。丁家河横洞进口为云母片岩和炭质片岩，岩体节理、裂隙发育，岩体完整性、层间结合差，风化层厚，边坡稳定性差。麻坪河横洞及丁家河斜井进口岩体节理、裂隙较发育，岩体较破碎，风化层厚约16m，边坡稳定性差。目前对隧道洞身无影响，但施工不当会对洞口和施工便道造成一定影响。

(4)偏帮及掉块全隧道岩体受2～3组节理切割、控制，其中正洞洞身发育两组近似平行洞轴节理，为不良节理，影响范围2892m/2段，占隧道全长的27.33%。麻坪河横洞发育一组近似平行洞轴节理，为不良节理，贯穿整个横洞，对隧道围岩影响较大，岩体完整性较差，易偏帮、掉块。

(5)有害气体隧道洞身在穿越志留系下统含泥炭质片岩夹云母片岩，襄渝二线财神庙隧道通过同组地层时，有低浓度H2S、瓦斯等有毒有害气体逸出。施工中应提前按规定采取合理的安全措施，加强有毒有害气体监测，消除可能出现的安全风险。

2水文地质条件

根据隧道通过区的地层岩性、地质构造特征，并结合含水岩组的不同，地下水分为第四系孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类。基岩裂隙水又可细分为六个含水岩组，而发育于岩溶中的岩溶水，水量不稳定，随季节变化大，对施工影响大。根据水文地质调查、地表泉水流量大小、岩性和构造及水文地质计算，将隧道部位地下富水性分为强富水、中等富水、弱富水三个区(其中中等富水分为2个亚区)。隧道通过强富水区3000m/2段，占总隧道总长的28.35%;通过中等富水区5169m/3段，占总隧道的48.84%;通过弱富水区2413m/2段，占总隧道的22.8%。采用降水入渗法计算和地下水动力学法计算隧道涌水量预测结果:正常涌水量为40487m3/d，最大涌水量为120096m3/d。麻坪河横洞涌水量预测结果:正常涌水量为11829m3/d，最大涌水量为35487m3/d。丁家河横洞涌水量预测结果:正常涌水量为4772m3/d，最大涌水量为14316m3/d。丁家河斜井涌水量预测结果:正常涌水量为636m3/d，最大涌水量为1907m3/d。

3工程地质条件复杂程度分级及评价

3.1隧道地质复杂程度分级

根据对隧道工程地质、水文地质条件的综合分析，预测隧道施工中可能会出现岩爆、大变形、突涌水(泥)、围岩失稳、放射性异常、有害气体及不良节理等地质灾害:洞身穿越断层破碎带10条及影响带(进出断层20个部位)，高－极高地应力段1段，褶曲带4段，岩溶发育段、泥炭质片岩夹云母片岩带1段，物探异常带10段，可溶岩与非可溶岩接触带、隧道进出口和洞身河沟浅埋段3处及不良节理影响带3段等高风险部位。

3.2隧道工程地质条件评价

杜家山特长隧道全长10582m，穿越秦岭南麓低中山区，地形崎岖，地势险要，山高沟深，植被茂密，地质构造复杂，地层岩性软硬不均，地下水丰富，隧道埋深大，施工中可能存在突然涌水(泥)、坍塌、冒顶、高地应力条件下的岩爆及软岩变形、岩溶及有害气体逸出等地质问题，隧道不确定因素多，工程难度大。隧道洞身两端为志留系下统梅子垭组千枚岩、含泥炭质石英片岩、云母片岩、云母石英片岩，中部岩性为泥盆系中统公馆组和大枫沟组千枚岩、千枚岩夹灰岩、灰岩、灰岩夹千枚岩等。其中梅子垭组云母石英片岩，公馆组和大枫沟组灰岩、灰岩夹千枚岩，含钙质、石英质较多的千枚岩以及岩株、岩脉状长英岩属硬质岩，隧道通过硬质岩长度约2936m，约占隧道总长的27.74%;梅子垭组云母片岩、含泥炭质石英片岩、千枚岩、大枫沟组绢云母千枚岩属软质岩，隧道通过软质岩长度约6756m，约占隧道总长的63.84%;洞身通过10条断层，断层破碎带以断层泥砾、挤压片岩、挤压千枚岩、压碎岩等极软岩为主，长度约为890m，占隧道总长的8.41%。隧址区经历多期构造作用，褶皱、断裂构造极为发育，隧道穿越的重要断层有7条，一般断层有3条(累计通过断带长度为854m)，大型褶皱4个。通过主要断裂有:F12宋家垭断层(280m)、F13－2麻坪河断裂(24m)、F13－4界岭村断层(100m)、F13－12纸房沟断层(60m)、F13杜家山断层(90m)、F13－18丁家河断层(235m)、F13－19东镇断层(45m)，推测在DK222+000附近穿越界岭村斜卧背斜核部，在DK223+280附近穿越纸房沟斜卧向斜核部，在DK224+660附近穿越二郎沟斜卧背斜核部，在DK226+000附近穿越丁家河斜卧向斜核部。隧道洞身通过两段强富水带(总长3.55km，约占隧道总长33.54%)、2段中等富水带(总长5.319km，约占隧道总长50.26%)、2段弱富水带(总长1.767km，约占隧道总长16.7%)。隧道洞身在DK227+260～DK228+150(890m)段通过含泥炭质片岩夹云母片岩带。隧道洞身在DK220+340～DK224+470(4130m)段埋深350～773m，存在高－极高地应力。隧道在断层破碎带、可溶岩与非可溶岩接触带、褶皱带核部、含泥炭质片岩带工程地质条件较差，容易产生突然涌水、坍塌、冒顶、变形量过大等地质问题;隧道在软质岩区及软硬岩交互段可能出现坍塌、掉块及局部段落的围岩变形量过大等地质问题;硬质岩区一般岩体较完整，但受多组节理、裂隙切割，存在掉块、高地应力下的岩爆以及强富水性问题;隧道在含泥炭质片岩可能出现低浓度H2S、瓦斯等有毒有害气体逸出;该隧道还存在岩溶等地质问题。综合评价:隧道地质条件一般，局部段落较差。

4结束语

杜家山特长隧道地质条件复杂，为高风险隧道，施工中应加强超前地质预报工作，以地质编录为基础，TSP为先导，发现异常段落时增加地质雷达及红外探水进行确认。对岩溶发育区及确认的异常段落进行超前钻探，各种手段相互验证，进一步查清工作面前方的地质条件，分析施工中可能存在的地质问题，并提出工程措施建议，降低地质灾害发生的机率和危害程度。对于易发生塌方和大变形等断层破碎带、褶皱核部及浅埋段等地段，应加强衬砌支护及防排水措施，减少对围岩的影响，保证围岩的稳定性。

作者：廖俊 单位：中铁第一勘察设计院集团有限公司