赵海松
四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 四川成都 610031
摘要：本文通过对某拟建隧道进行详细的地质调查和勘探工作，从地质构造、围岩稳定性、涌水量、地应力和岩爆等方面做了相关分析评价，为后期隧道工程的设计工作提供了依据。
关键词：复杂地质条件；隧道工程；病害评价
一、工程概况
拟建隧道位于金阳县桃坪乡及热水河乡境内，进口位于热水河乡垮山沟旁斜坡上，距离XW04乡道约50m，隧道出口位于仓房村金阳河右侧，距离对岸S208省道约100m。隧道设计总长度4770m，最大埋深约1187m左右。
二、工程地质条件
隧址区地处云贵高原与四川盆地两大地貌单元所接壤的大凉山向川中盆地过渡地段，地势总体西高东低，区内最低海拔为溪洛渡水库库区，海拔540m，最高点为金阳河旁轿顶山，海拔2197.1m，相对高差约1651.7m，属强烈侵蚀高中山地貌区。
隧址区地层岩性复杂，主要出露的地层有新生界第四系全新统人工填筑层、崩坡积层、冲洪积层、泥石流堆积层、上更新统坡洪积层冲洪积层及古生界二叠系下统茅口组、栖霞梁山组、志留系中统嘶风崖组、下统黄葛溪组、龙马溪组，奥陶系上统、中统、下统湄潭组，寒武系上统二道水组、中统西王庙组、陡坡寺组、下统龙王庙组、沧浪铺组、邛竹寺组、梅树村组，震旦亚界震旦系上统灯影组及断层角砾岩等多套地层。
隧址区内地质构造发育，主要发育的断裂有莲峰断裂（F2）及其支断裂（F2-2~ F2-6）、金阳断裂（F3）及其分支断裂（F3-1、F3-2、F3-2-1）.其中F3断层位于隧道西侧，距离约1.5km，F3-2-1于隧道出口段通过；而F2及支断裂（F2-2、F2-3、F2-6）在隧道中段、中前段、中后段多以小角度穿过隧道。莲峰断裂（F2）及其支断裂对隧道影响大。
隧址区内地震强烈、频繁，据调查统计，70年来发生的具有破坏性的地震有22次，其中8级以上有6次。测区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，对应的地震基本烈度为VII度。
隧址区的地表水主要有溪洛渡水库库区水及金阳河。地下水类型主要为第四系松散层孔隙水、岩溶裂隙水、基岩裂隙孔隙水、构造裂隙水。其中基岩裂隙孔隙水、构造裂隙水较发育。
三、隧道病害分析与评价
3.1隧道洞口及洞身稳定性评价
隧道进口处存在一堆积体，堆积体纵长55m，均宽40m，厚约20m，滑坡体积约44000m3，目前该堆积体后缘已变形，其稳定性较差。进洞口段围岩主要为震旦系灯影组及寒武系梅树村组白云岩，受莲峰断裂及支断裂影响，岩体破碎，拱部无支护时围岩极易坍塌，甚至冒顶，右侧壁岩体易滑塌，左侧壁岩体易垮塌或掉块。
出口段基岩主要为白云岩、灰岩、粉砂岩等，受金阳断裂及支断裂影响，岩体较破碎~破碎，呈碎裂结构～散体结构，拱部无支护时围岩极易坍塌，出口附近易冒顶，左侧壁岩体易滑塌，右侧壁岩体易垮塌或掉块。
隧道洞身围岩主要为III～V级，一般较完整二叠系灰岩及震旦系白云岩为III级围岩，拱顶无支护时可保持稳定，侧壁稳定，偶有零星掉块；构造破碎带及影响带附近的岩体呈散体结构~碎裂结构定为V级围岩，拱顶无支护时会发生大坍塌，侧壁常发生中小坍塌；其余大部分段落围岩较破碎，岩体呈镶嵌碎裂结构~层状结构，为Ⅳ围岩，拱顶无支护时会发生中~小坍塌，侧壁相对稳定。
3.2隧道涌水量评价
本隧道正常涌水量采用大气降水渗入法、地下迳流模数法及类比法等三种方法进行了计算分析，计算结果见表1。最大涌水量采用大岛洋志半理论半经验公式进行计算，结果为38718 m3/d。
结合现场勘探结果和涌水量计算结果分析可知，在断层通过段及附近，岩体中裂隙发育，隧道开挖到这些段落时，可能遇到突涌水，甚至突泥现象。另外，在可溶岩与非可溶岩的界面附近，可能存在一定的水头差，有一定的涌水风险。
3.3地应力评价
通过对钻孔进行现场原位地应力测试，在深度337609m范围内，测得最大水平主应力值在8.1424.73
MPa之间，最小水平主应力值在6.2414.66MPa之间，三向主应力的关系为SH>SV>Sh。从图2主应力随孔深变化可以看出，实测水平主应力值随地层深度有所增加，但变化梯度不大（SH-最大水平主应力；Sh-最小水平主应力；Sv-根据上覆岩石埋深计算的垂向主应力）。实测最大水平主应力方向分别为NW40°和NW47°，总体为NW向，与初设隧道轴线方向大角度近垂直相交，地应力对隧道围岩稳定性不利。
图2 地应力测试结果
3.4岩爆分析评价
结合地应力测试结果，SH= 28.871MPa，Sh=17.225MPa，θ=1.5°
则Smax=19.9 Mpa，该处Rc=62MPa，则Rc/Smax=3.12，属于极高应力情况。
3Sn-Sv==42.85Mpa，洞身段硬质岩c为62Mpa，属于硬质岩，/c=0.69，但由于区内构造发育莲峰断裂及支断裂从区内通过，据此隧道内硬质岩可能发生轻微~中等岩爆。
3.5地下水腐蚀性评价
据调查隧道内西王庙组中下部含1~2层石膏层，厚1~3m不等，局部厚度较大，呈透镜状、似层状产出，龙王庙组近顶部含1层石膏，厚2~5m不等，局部厚达10m，呈透镜状、似层状产出。根据石膏腐蚀性侧蚀结果石膏具有中等腐蚀性，温泉水具有弱腐蚀性。
3.6围岩大变形评价
围岩发生大变形一般应满足以下条件：
1）岩石属软质岩石，强度与最大地应力之比小于7；
2）围岩级别低（Ⅵ～Ⅳ），塑性大，完整性差，一般岩体呈块碎状镶嵌结构～角碎状松散结构。
根据隧道纵剖面，本隧道多次穿越断层破碎带（F2、F2-2、F2-3、F2-4、F2-6、F2-7、F3-2-1）以及页岩集中段，可能发生软岩大变形情况，应支护加强超前地质预报，及时封闭支护。
3.7高地温评价
距隧道进口约1.5Km处发育一温泉，其实莲峰断裂控制，莲峰断裂及支断裂穿越隧道。深孔揭示主断裂地温正常，据此，推测莲峰断裂温泉水可能导向F2-2、F2-3支断裂，隧道开挖在该段落附近可能出现高地温现象。
3.8瓦斯评价
梁山组顶部含煤，多为煤线、煤包，一般厚约0.1~1m，隧道洞身范围内K157+120~+160段穿越梁山组顶部，在该段落内有遇瓦斯可能。
四、 结论
（1）隧址区断裂发育，构造复杂，区内地震基本烈度为Ⅶ度。
（2）隧道进口处发育一堆积体，其稳定性较差，建议清除该堆积体，并做好洞口防护或线路右移致滑坡影响范围外绕避堆积体。
（3）隧道多处通过构造破碎带，岩体呈散体结构~碎裂结构，围岩稳定性差，拱顶无支护时会发生大坍塌，侧壁常发生中小坍塌，可能发生软岩大变形。
（4）该隧道工程地质条件极为复杂，有遇涌水突泥、岩爆、围岩大变形、瓦斯、高地温现象等可能，同时部分段落地下水具有弱~中等腐蚀性。
参考文献：
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作者简介：赵海松，男，1989年生，长期从事岩土工程及相关工作。
论文作者:赵海松
论文发表刊物:《防护工程》2018年第11期
论文发表时间:2018/10/15
标签：隧道论文; 围岩论文; 应力论文; 侧壁论文; 评价论文; 震旦论文; 裂隙论文; 《防护工程》2018年第11期论文;