石鵝山隧道工程地質分析與評價

■管加勇

（廣東核工業地質局二九一大隊廣東佛山528000）

石鵝山隧道工程地質分析與評價

■管加勇

（廣東核工業地質局二九一大隊廣東佛山528000）

本文在收集隧道構筑物的工程地質勘察資料基礎上，對石鵝山隧道工程地質條件進行了分析論述。依據相關規范，對場地的穩定性進行了論證，對隧道巖體穩定性進行了評價，對隧道圍巖進行了分級，對隧道涌水量進行了預測。結果表明，場地總體穩定性較好，隧道圍巖可分為III、IV、V三個等級。

圍巖分級 涌水量 赤平面投影

1　工程概況

本文所研究的材料來源于岱山黃嘴頭至燕窩山公路工程，是岱山島規劃的外環線的重要組成部分，石鵝山隧道是其中關鍵的一部分。

本文評價主要評價石鵝山隧道穩定性、圍巖及其工程地質特性。

2　隧道巖體節理

石鵝山隧道由丘陵頂部穿過，丘陵高約114m，坡度約20～40°，植被茂盛。隧道軸線與地形線呈大角度相交。表部為①含碎石粉質黏土，結構松散，最大厚度1.60m；下伏基巖為侏羅系高塢組凝灰巖，巖石中的節理裂隙十分發育。

巖體呈碎裂結構。巖石中的節理發育，主要節理為以下六組：巖體發育節理有①262°∠73°、②303°∠73°、③216°∠66°、④43°∠69°、⑤121°∠57°及⑥230°∠54°，節理密度1～5條/m，延伸長度一般2～8m，少數可達20～30m，節理面平直，少數粗糙，閉合狀～微張開狀節理以微張為主，并有鐵錳質充填。

3　石鵝山隧道赤平面投影

極射赤平投影就是設法將空間里面和線的球面投影，轉換為在赤平面上的投影，從而可以簡化空間方位分析。傳統標準吳氏網赤平投影投影圖畫法對平面、直線進行投影時，一般步驟是：把透明紙（或透明膠片等）蒙在吳氏網上，畫基圓及“十”字網心，并用針固定于網心上，使透明紙能夠繞網心旋轉。然后在透明紙上標出E、S、W、N，以正北（N）為0°，順時針數到360°。東西直徑EW確定傾角，一般是圓周為0°，至圓心為90°。這樣做具有以下缺點：一是較麻煩，二是當旋轉透明紙時，容易從針孔處發生破裂而移位；三就是準確性不高；四是效率低。如果用CAD制圖，則可避免上述不足，且使作圖更簡化，用不著吳氏網中的那么多的經、緯線，只需要畫出基圓及其南北徑線和東西徑線,本文是利用CAD制圖軟件畫赤平面投影圖。

經測隧道巖石中的節理發育，主要節理為以下六組：巖體發育節理有①262°∠73°、②303°∠73°、③216°∠66°、④43° ∠69°、⑤121°∠57°及⑥230°∠54°，節理密度1～5條/m，延伸長度一般2m～8m，少數可達20m～30m，節理面平直，少數粗糙，閉合狀～微張開狀節理以微張為主，并有鐵錳質充填，采用上面方法用CAD畫出赤平投影圖。

由隧道結構面赤平投影圖可見，節理裂隙大多與隧道呈小角度相交，穩定性較差。且由于裂隙較為發育，在隧道拱頂有可能產生規模較大的坍塌及掉塊，隧道設計應加強支護。

4　石鵝山隧道圍巖分級與評價

4.1石鵝山隧道圍巖分級

隧道圍巖劃分主要根據交通部《公路工程地質勘察規范》（JTJ064-98）及《公路隧道設計規范》（JTG D70-2004）的公路隧道圍巖分級方案，綜合評判圍巖分級。1、根據巖石的堅硬程度和巖體完整程度兩個基本因素計算的巖體基本質量指標BQ進行初級分級；2、在初級分級的基礎上對圍巖進行詳細定級時，考慮影響因素的修正，如地下水影響因素（K1）、主要軟弱結構面產狀影響因素（K2），初始應力狀態影響因素（K3）進行修正，按修正后的巖體基本質量指標［BQ］，結合巖體的定性特征進行綜合劃分，綜合劃分時考慮了隧道圍巖工程地質條件諸要素，如巖石的極限飽和抗壓強度（Rc）、巖石受構造影響程度、節理裂隙發育程度、結構面特征、巖體結構類型、RQD指標、巖體完整系數（Kv）、風化程度、地下水活動程度等。結合分段情況查規范可以得到值。

對于隧道K0+200～K0+260段:

KV=0.24因為所以RC>90 KV+30用RC=90 KV+30計算即：

BQ=90+3(90 KV+30)+250 KV=90+3*(90*0.24+30)+250*0. 24=304.8

查閱公路隧道設計規范根據相關要求取K2=0.4

[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)=264.8

所以K0+200～K0+260段隧道圍巖IV分級

對于隧道K0+495～K0+580段=0.26計算 :

BQ=90+3(90 KV+30)+250 KV=90+3*(90*0.26+30)+250*0. 26=315.2

查閱公路隧道設計規范根據相關要求取K2=0.4

[BQ]=BQ-100(k1+k2+k3)=275.2

所以K0+495～K0+580段所在位置隧道圍巖IV分級

把整個圍巖分成11段，重復上訴計算過程，分別算出各段圍巖的［BQ］值。

5　石鵝山隧道涌水量預測

隧道涌水量是隧道地質超前預報的重要內容之一，本文選擇了降水入滲法對石鵝山隧道進行涌水量的預測。

綜合考慮各種因素，且這里基本都是中小隧道，且隧道區山體匯水面積有限，水文地質條件相對簡單，采用降水入滲法的對隧道正常涌水量進行預測。

降水入滲法采用公式Q=2.74*α*W

式中：Q—隧道涌水量（m3）；α——降水入滲系數；

W——降雨量（mm），工程區多年統計平均降水量為927mm；

A——隧道通過含水體的地下集水面積（km2）；查閱《鐵路工程地質手冊》知A可以取800乘以隧道長度,得A=0.3688（km2）。

計算后得隧道正常日均涌水量Q=415.1777m3/d，正常單位涌水量為0.91 m3/d.m，屬弱富水段。

6　結語

通過對隧道赤平面投影的系列分析，我們得出圍巖穩定性較差。根據相關規范及實際經驗我們把石鵝山隧道的圍巖分為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級，長度分別為105、210、145米。本文選擇了降水入滲法對石鵝山隧道進行涌水量的預測，預測隧道正常單位涌水量為0.91 m3/d. m。同時隧道施工盡量避免破壞洞口段的原始地形，在洞頂設置截水溝，施工時加強邊坡支護和地表水及地下水的排除。

[1]朱大軍,杜鵬,梁美麗.國內外兩種不同的隧道圍巖分級方法 [J].山西建筑.2007(29)

[2]李潮雄.大別山隧道新奧法施工的圍巖分級和監控量測研究 [D].武漢理工大學2009

[3]陳巖.隧道施工期圍巖級別快速鑒別及工程應用研究 [D].北京交通大學2010

[4]朱大力,李秋楓.預測隧道涌水量的方法 [J]1工程勘察,2000,(4):192231

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-94-1