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王家山隧道的地质环境调查

来源:学术堂 作者:姚老师
发布于:2015-05-05 共2668字
摘要

  1 概况

  王家山隧道位于江西省萍乡市福田镇境内,隧道进口里程为DK809+495,出口里程为DK810+620,全长1125m,最大埋深约140m,隧道洞身总体走向为264°,分别从进、出口两个方向开展施工。因地质条件复杂,围岩地层软硬不均,地下水发育等原因,隧道在施工过程中出现了几次塌方,对塌方段地质补勘后进行处理。

  2 工程地质条件

  2.1 地形地貌

  剥蚀低山丘陵区,海拔标高一般为136~314m,最高点位于王家山,标高为+314.6m,最低点位于隧道进口东侧沟谷地带,标高为+136.0m,地形起伏较大,地形地貌总体表现为剥蚀丘陵与丘间谷地相间;剥蚀丘陵自然坡度15°~40°不等,丘坡绝对高程136.0~314.0m,相对高差40~180m,植被较发育,多为杂草和松树、杉树及油茶林,靠近坡脚较平缓处多辟为村庄及水田。

  2.2 地质构造

  根据《福田幅区域地质说明书》及本次调绘结果综合分析,该隧道总体构造形迹强烈,以倒转褶皱为主,各次级褶皱、褶曲发育,并伴有断层。具体勘测结果如下:(1)褶皱。本隧道基岩出露少,岩层总体倾向隧道大里程方向,隧道处于福田倒转背斜,褶皱轴向总体走向为东北-西南,与线路大角度相交。岩层总体倾向西北,地层倒转,倾角较大;(2)断层。DK810+430附近为F1断层,断层走向约40°,南东侧为P1x炭质灰岩夹页岩,北西侧为P2l细砂岩夹炭质页岩和煤层。物探EH-4存在低阻带,震探反映不明显,断层宽度不大;(3)节理裂隙。本区岩体节理发育,测区岩体围岩较破碎易造成隧道洞身坍塌。因此施工时应加强隧道地质素描工作,及时掌握洞身岩体节理裂隙状况。

  2.3 地层岩性

  表层为第四系残坡积粉质黏土、黏土,黄灰色,硬塑,夹碎石,细角砾土。下伏基岩主要为二叠系下统小江边组(P1x)和茅口组(P1m)地层,由老至新叙述如下:二叠系下统小江边组(P1x):炭质页岩、炭质灰岩,灰黑色,强~弱风化,岩石软、硬不均。分布于DK810+162~DK810+440段。且地表出露形式多以灰黑色页岩、钙质泥岩强风化,呈片状。炭质灰岩岩溶较发育,钻探揭示层中有溶洞发育。无填充或角砾填充。岩层倾向西北,地层倒转,置于P1m硅质灰岩上,震探波速为3755~3774m/s.二叠系下统茅口组(P1m):以深灰色薄层状硅质页岩为主,夹有灰岩,局部夹少量炭质页岩。硅质页岩钻探易呈碎块状,上部覆盖层较厚且灰岩溶蚀发育,分布里程为进口~DK810+162,震探波速为2156~2600m/s.

  3 隧道水文地质条件

  地表水主要为季节性溪沟,靠大气降水补给,汇集于沟谷,调绘时水量不大,隧址区内无大的地表水体通过。剥蚀丘陵区地下水埋深受地形控制,隧道轴线附近第四系残坡积层内地下水沿丘陵坡脚雨季有水渗出,一般季节呈湿润状态。隧道基岩裂隙水主要赋存于风化裂隙和构造裂隙。风化裂隙水赋存于硅质页岩风化层中,岩体受风化影响而破碎,透水性强,含水层厚6~35m;残积土层中存在上层滞水,受季节性影响明显。构造裂隙水赋存于断层、节理等构造裂隙中,具有不均一性。

  补给来源主要接受大气降水补给。隧道碳酸盐岩溶裂隙水主要分布于P1m、P1x中,含水层地层岩性为炭质灰岩。

  地表岩溶覆盖严重,经隧道洞身钻孔发现,洞径达3.0m,无填充或角砾填充。大气降水是岩溶地下水主要补给来源,通过分散于地表的溶蚀层裂隙渗入地下,以下降泉的形式散漫排泄,或者隐伏于溶洞中。隧址附近DK810+320左85m于P1m与P1x分界线附近有一降泉,形成一水井,直径约3m,水深约1.5m,流量较小,间歇有水泡冒出。隧道南侧约400~600m发现多处泉水,多发育于丘坡谷地中,出露高程不超过隧道路肩标高。泉流量最大0.001~1.000L/s不等,雨季变化较大,暴雨过后流量达2~3倍,泉水常年不干且水量大,能满足基本用水需求。

  4 隧道围岩分级

  根据沿线构造地质特征,可以对隧道洞身围岩进行等级划分,具体如表1所示:

  

  5 施工地质变更分析

  除了前期勘测之外,后期对明挖段及塌方段进行了地质补勘,变更段围岩分级情况如表2所示,其勘测结果及相关分析如下所示:

  5.1 DK809+625~+705边仰坡开裂段该段地质条件与原设计基本一致,围岩等级仍为V级。本段以硅质页岩为主,少量炭质页岩,部分为灰岩。洞身主要穿过以上几种岩性组合的强风化层,部分穿过弱风化层。表层为坡、残积层(Qdl+el)粉质黏土、含碎石黏性土,细角砾土,围岩为P1m地层,岩性有硅质页岩、炭质页岩和灰岩,呈互层状、夹层状或透镜体状分布。由于该段地下水较发育且以裂隙水为主,岩性软弱多变,因此在施工中应加强边坡防护并采取止排水措施,从而确保施工安全。

  5.2 DK809+790~DK810+081.6围岩变更段。围岩为P1m地层,含有硅质页岩、炭质页岩、灰岩。洞身主要穿过以上几种岩性组合的强、弱风化层。DK809+790~DK810+040段围岩受地下水影响较大,围岩级别由IV级调整为V级为主,仅DK809+915~+935段地下水不发育,围岩级别维持IV级。DK810+040~+081.6段施工裂隙发育、围岩松动,该段围岩级别调整为V级。

  5.3 DK810+081.6~+168塌方段。根据施工开挖揭示、掌子面素描及超前预测预报显示,围岩为炭质灰岩与炭质页岩互层,夹少量灰岩及硅质页岩,弱风化,岩体较破碎,有少量裂隙水,围岩级别为IV级。而塌方后经深孔钻探显示:0~11.5m为第四系覆盖层,以粉质黏土为主,局部夹粗角砾,砾石成分主要为硅质岩和砂岩;11.5~18.4m灰黑色弱风化炭质灰岩,18.4~42.4m为灰黑色弱风化岩质灰岩与炭质页岩互层,42.4~45.9m青灰色弱风化灰岩,45.9~54.6m为灰黑色弱风化岩质灰岩与炭质页岩互层,54.6~59.6m为黑色弱风化炭质页岩,较破碎,59.6~62m为坍落空腔,62~87.8m为松散坍落堆积物,主要成分为灰黑色弱风化炭质灰岩、炭质页岩。经物探资料分析,建议DK810+081.6~+168塌方段围岩级别变更为VI级。

  

  6 结语

  围岩变更范围为DK809+790~DK810+081.6,由于该段洞身穿越P1m地层,地层岩性复杂且多变,地层软硬不均,炭质页岩受地下水影响易出现软化,因而围岩级别调整为V级;地下水较不发育地段的围岩仍维持IV级。DK810+040~+081.6段受塌方影响,施工裂隙发育,岩体松动,因而调整为V级。总的来说,地质条件与隧道的顺利掘进和施工安全息息相关,尤其是在当前的勘测手段与勘测精度下,勘测成果与实际地质条件容易发生局部变化。勘察时应综合运用物探、钻探、测绘等多种手段,结合既有地质成果和以往建设经验,合理判断围岩分级。施工人员必须要对施工地质条件加以重视,时刻关注围岩变化情况。

  参考文献:
  [1] 交通部第一公路勘察设计院。公路工程地质勘察规范(JTJ 064-98)[S].北京:人民交通出版社,1999.
  [2] 常士骠,张苏民,项勃,等。工程地质手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1992.
  [3] 李继昌,邵圣福。武汉至十堰高速公路西段隧道围岩稳定性研究[J].地球科学-中国地质大学学报,2001,(4)。

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