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1關(guān)于隧道工程地質(zhì)的勘察方式

為了準(zhǔn)確掌握隧道區(qū)工程地質(zhì)特點、水文地質(zhì)環(huán)境、不良地質(zhì)情況，對圍巖狀況進(jìn)行級別分段，為隧道工程的建設(shè)與設(shè)計提供科學(xué)的工程地質(zhì)資料與合理有效的處理方案，地質(zhì)勘察基于遙感判釋運用了隧道工程地質(zhì)調(diào)繪、地質(zhì)鉆探、高密度電物探法、地震勘探與鉆孔超聲波檢測、抽水與壓水試驗、瓦斯檢測等多種方式予以綜合勘察。

1．1隧道工程地質(zhì)調(diào)繪地質(zhì)調(diào)繪的方法主要包括追索法與路線穿越法，對工程整個地質(zhì)單元與隧道區(qū)兩部分控制地質(zhì)體與不良地質(zhì)。與以往的方法進(jìn)行比較，打破了調(diào)繪范圍的限制，讓調(diào)繪內(nèi)容更細(xì)致、更準(zhǔn)確。通過調(diào)繪方式，能夠查明巖堆、危巖、軟土、瓦斯、地下水等不良地質(zhì)的分布情況，尤其是在隧道中部發(fā)育的巖溶管道水水流方向。隧道工程的地質(zhì)調(diào)繪為下一步工作的實施奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1．2地質(zhì)鉆探由于隧道區(qū)域地層與巖性變化的多樣性，進(jìn)行地質(zhì)鉆探時需要布置多個鉆孔，加大鉆孔分布范圍。鉆探方式主要是采用金剛石或合金鉆進(jìn)，一部分煤系地層地帶的巖石粉碎，采用的是無水反循環(huán)鉆進(jìn)工藝。鉆孔的深度除有特殊要求的鉆孔外，都應(yīng)當(dāng)深入隧道設(shè)計標(biāo)高2m～3m以下。鉆進(jìn)巖芯采取率要求破碎巖層與強(qiáng)風(fēng)化層不小于50%;完整基巖不小于80%;覆蓋層不小于50%。鉆探鉆進(jìn)過程中，仔細(xì)測定地下水位，并及時記錄，記錄內(nèi)容包括巖土分層、地下水位、鉆進(jìn)速率、水的顏色等。利用詳細(xì)與具有代表性的鉆探方式，隧道洞室圍巖的巖性與整體情況能夠直觀顯示;利用鉆孔實施抽水、鉆孔聲波測試、壓水測試、煤層瓦斯檢測等一系列工作，以定性與定量兩方面為隧道圍巖的分段與分級帶來有效的地質(zhì)依據(jù)。

1．3高密度電物探法若存在鉆探方式難以查證的地質(zhì)，則能采用高密度電物探法，物探儀器為擁有我國先進(jìn)水平的重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研究的WGMD-1型高度探測系統(tǒng)，方法是用α排列方式予以高密度數(shù)據(jù)采集，采用國際水平的Surfer軟件與RES2DINV軟件進(jìn)行二維電阻率成像反演。能夠準(zhǔn)確判斷地質(zhì)情況，改善隧道工程施工的危險性，降低嚴(yán)重社會問題的發(fā)生率，有時還能避免路線更改，從而節(jié)約建設(shè)項目的投資資本。

1．4地震勘探與鉆孔超聲波測井以及探測巖石波速因其隧道區(qū)域地層巖性多樣化，地表風(fēng)化程度嚴(yán)重，鉆探取芯能力弱，巖芯大多為碎塊、砂狀以及塊狀。地質(zhì)人員大都是通過人為因素來判斷巖石風(fēng)化程度，很少客觀判斷巖體基本質(zhì)量，未能科學(xué)劃分隧道圍巖類型。因而，地震勘探與鉆孔超聲波測井以及探測巖石波速技術(shù)逐漸被應(yīng)用。地震勘探儀器采用的主要方式為折射波法，通過定性劃分結(jié)合定量指標(biāo)的整體分析，確定了巖石風(fēng)化情況與隧道圍巖類型，該方式更為合理，更具創(chuàng)新特色。

1．5抽水與壓水檢驗方式若隧道區(qū)域?qū)儆跅l帶狀巖層組成的山嶺，其水文地質(zhì)單元更加復(fù)雜，含有較多含水單元與隔水層，其透水性與含水單元具有較大差異。為了能檢驗出準(zhǔn)確的洞身段各巖石的裂隙性與透水性，準(zhǔn)確預(yù)判隧道涌水量，于鉆孔施工結(jié)束后分別實施抽水與壓水試驗。抽水及壓水試驗使用的是自制提桶與專業(yè)高揚程空氣壓縮機(jī)抽水與壓水設(shè)施，其中提桶抽水試驗應(yīng)用于地下水位淺的地段，空氣壓縮機(jī)抽水和壓水設(shè)施應(yīng)用于地下水位深或不存在地下水的巖層內(nèi)。并且還對一些鉆孔實行了將抽水與壓水相整合的試驗，以便同單一試驗進(jìn)行對比。

1．6瓦斯檢驗對專門施工的ZK11鉆孔，采用一套煤管、一套瓦斯解吸儀、兩個取樣瓦斯灌予以瓦斯檢驗，其具體方法為:在鉆孔鉆遇煤層后，下采煤管采煤同時迅速裝灌后封閉，5min內(nèi)進(jìn)行解吸，獲得現(xiàn)場瓦斯解吸量，最后采用圖解法算出瓦斯耗損量，二者相加即為煤層瓦斯逸出量。該方式簡易可行，結(jié)果接近實際情況，具有相對開拓性。

2關(guān)于工程地質(zhì)環(huán)境對隧道工程的影響

在建設(shè)長隧道、深埋隧道以及大隧道過程中，會遇到各種各樣的地質(zhì)環(huán)境問題，不僅會對工程工期與造價造成影響，還會給隧道的施工與運行帶來安全隱患。下述對影響隧道工程的幾種地質(zhì)環(huán)境作了探討。

2．1軟土地基在湖相與濱海相等古地質(zhì)環(huán)境中，軟土大都沉積在相對停滯與相對運動遲緩的水環(huán)境內(nèi)，此類沉積軟土顆粒細(xì)軟、土質(zhì)軟弱、孔隙度大、含水量高、容易形成蠕變、凝聚力小幾乎可以被忽略。在這種地質(zhì)條件上建設(shè)隧道，必須考慮工程的地質(zhì)問題。1)該地質(zhì)土性較軟，受到隧道重負(fù)荷時容易發(fā)生沉陷，從而厚度發(fā)生改變，形成不均勻沉陷，導(dǎo)致隧道內(nèi)襯砌等結(jié)構(gòu)發(fā)生形變;2)隧道結(jié)構(gòu)會受軟土蠕變的影響，及時進(jìn)行支護(hù)與襯砌有重要作用;3)軟土一般存在于地下還原環(huán)境中，微生物作用容易形成甲烷氣體，聚積在軟土層孔隙內(nèi)，隧道挖進(jìn)時工作人員可能會受甲烷氣體的危害，若遇到火源還可能引起爆炸。建設(shè)隧道時，對于軟土地基，長度不長的隧道應(yīng)采用盾構(gòu)穿越更為簡易;然而長度過長的隧道，因其軟土的蠕變特點，會形成超量切削，導(dǎo)致在隧道盾構(gòu)掘進(jìn)的前端會出現(xiàn)蠕變凹槽，如果軟土層厚度不夠，容易使得上方活河水與海水大量潛入隧道。因此，在海域上存在眾多沉積軟土地帶時，借助盾構(gòu)穿越軟土層，必須充分重視所存在的安全隱患。

2．2砂卵石層地基在多樣化地質(zhì)條件如平原、河流、濱海、盆地中，會存在不同成因的砂卵石沉積層。各地砂卵石層的結(jié)構(gòu)由于沉積時受到古地質(zhì)地理環(huán)境的影響，各結(jié)構(gòu)間存在差異。砂卵石層的沉積韻律和顆粒級配受到沉積時水動力條件的影響。砂卵石層危害隧道工程的幾個方面主要是:1)因為隧道施工排水，使得周邊砂層的機(jī)械塌陷與管涌;2)砂層涌入會引發(fā)豐富地下水;3)砂層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同，形成不規(guī)則沉陷，為隧道帶來安全隱患;4)砂層內(nèi)夾雜的大塊卵石，影響盾構(gòu)施工，嚴(yán)重時會卡住刀片。采用沉管法在湍急河流的砂卵石層中建設(shè)隧道，容易使沉管下砂層形成沖刷，損害沉管隧道。在厚砂層上建設(shè)隧道時，要注重下述幾點:1)抽水起始水位降低引發(fā)地面沉降、沖刷、潛蝕;2)進(jìn)行大量抽水后，水位降低遲緩，產(chǎn)生壓力水頭，極易使得下方的大量砂層潰入;3)下方存在相對隔水層時，因為上方隧道抽水降低水壓，下方高壓水匯合;4)透水層凸起，形成眾多越流向上補給，影響隧道運行。

2．3碳酸鹽巖地層在分布有可溶碳酸鹽地層地區(qū)，受到不同程度的喀斯特化作用，作用結(jié)果為在地表上形成奇特山峰，地下形成多個洞穴與通道。活躍在洞穴和通道中的喀斯特水包括孔隙水與裂隙水等，存在不同的特點?？λ固厮形鍌€對立統(tǒng)一的特點，具體包括:1)獨存與半獨存的管道水流和擁有統(tǒng)一水力相關(guān)的地下水力面與擴(kuò)散流同時存在;2)不含水巖體與含水巖體同時存在;3)非承壓水流同承壓水流之間互相變換;4)層流運動和紊流運動同時存在;5)非均質(zhì)含水性和均質(zhì)含水性復(fù)雜變化。在喀斯特化地層中，具有相當(dāng)明顯的三相流，即是氣體、固體、液體三相物質(zhì)混合形成的三相流。三相流具備一個重要特性，泥砂等固體流與水等液體流是不能被壓縮的，而氣體能被壓縮，受壓氣體還會發(fā)生多種變化。

3結(jié)語

區(qū)域地質(zhì)斷裂與大型滑坡體等區(qū)域地質(zhì)條件嚴(yán)重影響鐵路線路的安全。本文通過采用地質(zhì)勘察方法對隧道區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境予以全面系統(tǒng)的深入分析研究，監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)收斂變形情況，對隧道工程進(jìn)行穩(wěn)定性分析。通過研究隧道區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、圍巖介質(zhì)環(huán)境，得出了隧道山體開裂原因與圍巖穩(wěn)定性研究結(jié)論，希望能為復(fù)雜地質(zhì)條件的鐵路隧道工程地質(zhì)勘察提供一些參考依據(jù)。

作者：張志遠(yuǎn)單位：山西省地勘局二一四地質(zhì)隊