綜合地質勘察方法在巖溶區隧道工程中的應用

摘 要：本文以黔江-張家界-常德鐵路某隧道工程的勘察工作為例，針對巖溶區工程地質特點，采用了包括地面地質調查、物探、鉆探等手段的綜合地質勘察方法，查明了隧道工區巖溶發育及分布規律，為工程設計提供了較為祥實可靠的勘察資料。

關鍵詞：綜合地質勘察 巖溶 巖溶分布規律

中圖分類號：U212 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0068-02

巖溶是由于地表水及地下水活動所引起可溶巖石的溶蝕作用，以及由這種作用所形成的各種地表和地下溶蝕現象的總稱。

我國巖溶分布廣泛，當鐵路以隧道形式通過巖溶區時，可能遇到各種危害：如溶洞填充物坍塌，突然涌水、涌泥，下伏溶洞使隧道襯砌發生不均勻沉降，造成襯砌開裂或失穩等。因此，查明巖溶洞穴和巖溶水的分布規律和巖溶發育程度，為鐵路選線、設計提供可靠的地質依據。

1 工程概況

黔江-張家界-常德鐵路臥云界隧道位于湖南省桑植縣山區。該隧道為雙線隧道，貫通線里程為DK147+280～DK152+340，隧道總長5060 m，隧道為“人”字坡，坡度為3.5～17.8‰，進口高程408.93 m，出口高程351.61 m，最大埋深449.5 m。

2 工程地質及水文地質概況

2.1 地層巖性及水文地質特征

本工程主要涉及地層有第四系沖積、坡積粉質黏土，三疊系中統灰巖夾白云巖，下統灰巖，二疊系上統灰巖夾炭質頁巖，下統灰巖、灰巖夾炭質頁巖，泥盆系上統砂巖夾頁巖，中統砂巖和志留系上統頁巖夾粉砂巖。

灰巖：淺灰-青灰色為主，局部為灰白色，弱風化為主，隱晶質構造，中厚層-厚層狀構造，成份以方解石為主，節理裂隙發育，其裂隙面局部可見銹黃色水漬銹斑。弱風化層，溶蝕現象發育，局部可見小中型溶洞，洞中無水無充填物。

白云巖：灰白色或肉紅色為主，局部為褐黃色，礦物成份以方解石為主，微晶結構，厚層-巨厚層狀構造，節理裂隙較發育，隙面偶見少量輕微溶蝕現象，局部有0.7～0.8 m厚強風層，裂隙面不新鮮，溶蝕現象較嚴重，巖芯較破碎，巖質略硬；弱風化，溶蝕現象發育，局部可見小中型溶洞，其呈水平狀或為串珠狀，巖芯較完整，巖質較硬。

地下水發育，地下水類型為巖溶水，含水巖組為二疊系灰巖、灰巖夾炭質頁巖和三疊系灰巖、灰巖夾白云巖，主要受大氣降水補給。巖溶地貌類型為溶丘槽谷、斜坡溝谷和溶丘洼地。

2.2 地質構造

工程場地主要地質構造為二戶溪背斜褶皺構造。二戶溪背斜核部在線路里程DK147+400附近，背斜軸向N60°E，軸面直立，西北翼地層產狀N10°～20°W40°～45°S，東南翼地層產狀N5°～15°W/30°～45°N。隧道工程場地位于二戶溪背斜的核部及東南翼。場址區域巖層總體沿N-S走向，地層為整合接觸，巖層產狀變化不大，局部有揉皺，扭曲現象。

3 綜合地質勘察方法的應用

主要采用地面地質調查、物探和鉆探等方法進行巖溶區的工程地質勘察工作。

3.1 地面地質調查

為了查明本工區巖溶發育情況，以便為線路合理選線提供可靠的地質依據，本次調查期間對擬定線路通過區寬2.6 km、面積為13 km的地區進行了詳細的地質調查，查明了線路通過區地層巖性、地層產狀、地表巖溶分布等情況。

通過地面地質調查發現了一個面積約1 km的巖溶洼地，地表巖溶發育，且發育一條暗河。若線路以隧道形式通過此處極為不利，因此線路選擇繞避該巖溶洼地。如圖1所示。

3.2 物探及鉆探

為了探測隧道通過區域的巖溶發育情況，在充分分析地面地質調查成果的基礎上，布置了若干物探斷面。本次調查采用了高密度電法，得到典型物理場異常區，如圖2所示。

利用鉆探手段，揭示物探異常區的地質情況，從而對物探成果進行合理的地質解譯，確定工區巖溶發育情況及分布規律。通過鉆孔對物探異常區的揭示，確定了本地區視電阻率在200～500 Ω·m范圍為巖溶發育區，溶洞為粉質黏土全填充；500～1000 Ω·m為輕微溶蝕灰巖區，大于1000 Ω·m為完整灰巖區。

通過對物探成果的地質解譯，得到隧道洞身巖溶發育分布圖（圖3）。

4 結論

通過綜合地質勘察方法可以得出該工區的巖溶發育程度和分布規律如下。

（1）地形地貌、巖層產狀控制巖溶發育程度及分布。被河流切割形成溝谷的可溶巖地區巖體破碎，水循環強烈，巖溶發育。巖溶發育的形態一般受巖層產狀控制，角度與巖層傾角一致。

（2）可溶巖與非可溶巖接觸帶巖溶發育，巖溶發育的位置受接觸帶產狀控制。非可溶巖相當于隔水底板，當可溶巖與非可溶巖接觸帶傾向與山坡傾向相反時，地下水沿山坡向山腳徑流時受阻，從而在接觸帶上形成富水區，因此巖溶發育；反之當接觸帶傾向與山坡傾向一致時，水流順暢，巖溶發育較少。

（3）巖性造成的巖溶發育，如灰巖、白云巖區巖溶集中發育。

綜上所述采用綜合地質勘察方法對可溶巖地區進行工程地質調查，可以由地面地質調查指導物探的布置，由鉆探對物探成果進行解譯和驗證，使各種手段都能經濟合理的發揮作用，點面結合、由淺入深地認識該地區巖溶發育特征和分布規律，為隧道選線提供地質依據，為隧道設計提供地質參數，為施工方法的選擇、隧道排水方案的制定提供指導。

參考文獻

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