地貌學及地植物學在隧道地質調繪中的應用

嵇其偉 羅瑩路

1 概述

隨著國家經濟建設的發展，交通運輸業迎來了大發展機會，山區公路建設越來越多，相應隧道工程建設也越來越多。隧道建設離不開隧道勘察設計。從當前隧道工程設計現狀來看，多數情況是依靠類比設計的，甚至有的學者提出“在隧道力學中不可能進行計算，只能給以必要的假設”(Lombardi 1969年)，并指出“首先是提出一個大致簡化的力學模型，然后根據某些經驗和工程師的直觀來判斷”。米勒更絕對地指出“通過大量的虛擬計算，說明我們的無知，這些雖然能夠使發包者得到安慰，也只是自欺欺人”。這些說法雖然有些絕對，但也說明計算的局限性。此外，地下工程本身是一個比較復雜的課題，長期以來多是依靠“經驗”來解決的。“經驗”是客觀的，也是主觀的，如果使客觀和主觀很好的結合在一起，“經驗勘察設計”常常是極好的勘察設計。大量的實踐證實，這種“經驗勘察設計”的方法是極有價值的。隧道圍巖判定在整個隧道設計中有著重要的作用，可以說沒有準確的隧道圍巖的劃分就不存在隧道的精細設計，因此，隧道圍巖的準確劃分是離不開運用了正確方法的工程地質調繪，地貌學及地植物學觀測在隧道的工程地質調繪中是一種最直觀的觀測方法，具有重要的作用。

2 工程實例

2.1 工程實例1

漢仙巖隧道為一單拱隧道，工程地質條件為:隧道區位于丹霞地貌區，山體連綿起伏，山體植被較發育，山勢較陡峻，地下水貧乏，巖性單一，工程地質條件簡單。在K1519+530～K1519+617處為白堊系上統贛州組(K2g)中風化礫巖出露，ZK2號孔及CZK3鉆孔洞身附近巖芯較好，淺層地震在該位置處未發現異常(見圖1)。因此，在勘察設計時定義該段的圍巖分級與附近圍巖一致。但是，在這個位置附近的隧道開挖過程中，發現隧道左側為中風化礫巖，右側為強風化礫巖，實際等級比勘察設計時的圍巖等級低一級。在該段圍巖附近地形地貌為隧道右側處于一凹谷，且地形較陡峻，隧道右幅最邊緣處跟隧道中軸線附近的地形高差近16 m，且隧道軸線平行于地形等高線，地表杉木發育，其他位置是雜草較發育，紅砂巖地區地下水貧乏主要為基巖裂隙水。K1519+530～K1519+617段的溝谷地，杉木長勢良好且密集(見圖2)，說明該處地下水豐富，即巖體破碎，裂隙發育。

2.2 工程實例2

盤古隘隧道為連拱隧道，工程地質條件為:隧道區位于一構造剝蝕低山丘陵區，山體連綿起伏，山體植被發育，地形起伏大，山勢較陡峻，巖體差異性風化強(見圖3)。

隧道區內地下水水量豐富，區內微地貌發育，主要有山間沖洪積洼地及山間沖溝，主要為山間洪水及地下水的排泄通道。K1527+845～K1527+900段為前震旦系尋烏組(Pt2－3x)中風化混合巖出露，ZK4號孔及ZK5鉆孔洞身附近巖芯較好，淺層地震在該位置處也未發現異常。K1527+730附近在實際開挖中發現巖體裂隙發育，部分掌子面坍塌(見圖4)。在該段變更處，隧道左側有一溝谷地，地表有軟土，常年流水。隧道右側溝谷地也有地下水出露，可知在地下水出露附近的巖體裂隙較為發育，且相互貫通，巖體較為破碎。

圖1 漢仙巖隧道工程地質平面圖

圖2 漢仙巖隧道K1519+655附近杉木長勢良好

圖3 盤古隘隧道工程地質平面圖

3 結語

從工程實例1可知在隧道工程地質調查中，可采用地貌學和地植物學的方法觀察分析，在K1519+655附近丹霞地貌的溝谷地中生長有杉樹，比周圍植被長勢要好。一般在丹霞地貌區地下水是較為貧乏的，而杉樹是一種喜溫喜濕，怕風怕旱的樹種，由此可知K1519+655附近右側溝谷地的巖體具有杉樹可良好生長的環境，即該處溝谷地地下水較為豐富，同時此處地下水主要為基巖裂隙水，因此該處溝谷地巖體破碎，裂隙發育，且已貫通，形成了一個地下水滲流通道，該段巖體應比周圍巖體差，故該段的圍巖級別可在附近巖體圍巖級別的基礎上降一級處理，這樣與實際情況相吻合。

從工程實例2可知在隧道工程地質調查中，可采用地貌學的方法來觀察K1527+700附近位于山的鞍部，該段右側有一溝谷地，地表有軟土，地下水呈面狀出露，常年流水;該段左側溝谷地地下水呈點狀出露，由于勘察期在3月份，且上覆第四系主要為含碎石黏土，為隔水層，富水貧乏，故地下水主要為基巖裂隙水，說明地下水出露附近的巖體裂隙較為發育，相互貫通，形成了地下水滲流通道。由此可知，K1527+730附近巖體的圍巖級別可在該處巖體圍巖級別的基礎上降一級處理，這樣與實際情況相吻合。

綜上所述，地貌學和地植物的方法觀察分析有關自然現象是隧道工程地質勘察中的一種最直觀及有效的調繪方法，也是隧道勘察工作的必要手段及補充，前者根據地貌的形態特征，推斷其形成原因及條件，并評價其工程地質條件;后者根據植物群落的種屬、分布及其形態特征，推斷當地的氣候，土質及水文地質條件等。特別是隧道區山體的鞍部及溝谷地等容易產生隧道圍巖變化的地段，結合地貌學及地植物學進行觀測并結合一定的勘察工作量如布置鉆孔或者物探等手段來進行驗證，如果沒有布置勘探工作量應結合附近的植被及地貌來進行判定，如山體的鞍部或者溝谷地附近有地下水出露或者植被較其他地方好，且是喜濕的物種，那么說明該段圍巖較其他地段裂隙更發育，巖體更破碎，因此，該段圍巖應在附近圍巖的基礎上降一級處理。

圖4 盤古隘隧道K1527+730附近開挖斷面處裂隙發育

隧道工程地質勘測是一項科學性很強的工作，它集多學科知識于一體，需要博采眾長，在工程實踐中不斷提高、不斷完善。地貌學及地植物學作為基礎學科，作為隧道巖土工程勘測的補充手段，將在隧道巖土工程勘測工作中發揮重要作用。

[1]《工程地質手冊》編委會.工程地質手冊[M].第4版.北京:中國建筑工業出版社，2009.

[2]北京大學.地貌學[M].北京:人民教育出版社，2006.

[3]陳洪凱.三峽庫區危巖鏈式規律的地貌學解譯[J].重慶交通大學學報，2007(27):91-95.