綜合地質勘察方法在公路隧道地勘中的應用

摘 要：綜合地質勘察法主要包括工程地質調繪、遙感判釋、深淺孔鉆探、綜合物探等勘察技術。本文以實際工程為例，對公路隧道工程的地質情況進行了分析，然后對綜合地質勘察方法在公路隧道地質勘察中的應用進行了探討，保證了施工進度和施工安全，可供參考。

關鍵詞：水文地質試驗；地震勘探測試；地質調繪

中圖分類號：U452.11 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0131-02

1 工程概況

某公路隧道所在地區為高原山嶺地區，海拔高度處于912～1427m之間，地表起伏非常強烈，并且相對高差達到了300～700m，山體非常高大，建設隧道需從叢林山體橫穿，山體坡度處于30～40°之間，隧道的長度為1050m，為單洞雙向隧道，洞頂埋設深度為128m，隧道進口處設計高程為1298.1～1322.8m，采用縱坡為2.35%的單向坡。

2 隧道工程地質情況

2.1 地形和地貌

開挖的隧道所處地形為中山構造剝蝕地形，地質作用主要以構造剝蝕為主，低中山構造剝蝕地形起伏大，坡度大約為30～40°，基巖出露比較差，破面樹木多為松樹。該隧洞方向與山脈走向一致，該山脈為東北-西南走向，進口和出口都是沖溝微地貌，并且溝內常有地下滲水聚集。

2.2 地質構造和地層巖性

通過對當地地質鉆探和調查，建造該隧道的區域地層的巖性比較單一，主要覆蓋的粘土厚度大約是2～6m，粘土類型為第四系坡洪積及坡殘積層粉質粘土。下基巖的構成類型包括全-中風化砂巖、粉砂巖和頁巖。逆斷層發育在隧道K21+450～K21+480m部位，經過專家推測，該逆斷層和隧道洞身在K21+465～K21+495m處相會，斷層的產狀為101°∠40°，逆斷層和隧道形成的夾角為63°，破碎帶的寬度大約為30m。洞身巖體破碎，石英脈發育較快主要是與斷層有關。

2.3 水文地質

隧道出口和進口設置在斜坡地帶，該坡度較陡，進口和出口處都有沖溝，因為屬于季節性流水溝，所以沖溝里的水量和季節有關，偶爾出現斷流是在旱季。有淺溝出現在隧道的洞身，只有在雨季時淺溝里才會有積水，因為勘探時是旱季，所以都是干溝[1]。

隧道區域的地下水可分為質基巖裂隙水和松散巖類孔隙水。在隧道富水性弱-中等的基巖中分布基巖裂隙水，同時在頁巖裂隙和隧道砂巖中也有分布，該地下水水源的補給來源主要為大氣降水入滲為主，并且有強烈的循環交替，補給徑流段相對較少，季節對水量的動態變化影響較大，該地下水無統一的排泄基準面，具有就地補給和就地排泄的特點。在第四系坡殘積粉質粘土和角礫土的孔隙中多存松散巖類孔隙水，該地下水為季節性上層滯水，大氣降水為主要的補給來源，富水性比較弱，主要在箐溝、谷溝和下伏基巖裂隙中進行排泄。

3 地質勘探的方法和成果

3.1 工程地質調繪

工程地質調繪有兩種主要的調繪方式：調查訪問和實地測繪[2]。

當對工程地質進行調繪時，也對工程地的地標徑流以及出露的泉水做了一系列測量，主要是對其進行水量統計、水量估算、水量補給、水量排泄和地表水的匯集，各種數據結合當地地質界限和實地調繪可得出，該隧道主要穿越了2套地層，并且以K21+450～21+480m處的斷層為界，2套地層的關系是斷層接觸關系，這兩套地層分別是石灰系下統南段組上段（C1n3）和二迭系下統拉巴組（P11）。斷層的下盤為二迭系下統拉巴組地層，石灰系下統南段組上段地層則為斷層上盤，這2套地層的巖層產狀分別是197°∠32°和176°∠27°。

通過地質調繪可看出，工程地的基本情況相對穩定。為了準確得出優勢節理面對隧道圍巖的影響，此次地質調繪工作中還專門分析了節理裂痕與隧道的關系，如圖1所示。通過分析節傾向玫瑰花圖，可看出有2組隧道優勢節理傾向，分別是：①60～80°；②30～320°。巖層產狀為176°∠27°，隧道軸線的走向呈現的角大約為249°。優勢節理②傾向與隧道軸線相交，且傾向隧道的右側，其中與隧道軸線相交的角度較大。層理傾向隧道的左側，并且與隧道軸線相交的角度也比較。當對隧道右側進行挖掘時會產生臨空面，因為巖層產狀和卸荷力同優勢節理。②的不利組合會對巖體進行作用，這時巖體就會順層滑動甚至出現坍塌等情況，從而對整個隧道圍巖的穩定性造成極大的影響。

3.2 鉆孔超聲波測井測試、地震勘探測試、巖石波速測試

地質勘探工作人員在對巖體質量及隧道圍巖類別進行客觀評價和合理劃分時存在眾多困難，主要因素為：隧道區域的地層巖性眾多，隱節理發育嚴重；巖芯的形狀多為碎塊、碎狀和砂狀；風對地表侵蝕嚴重。為了順利開展工作，勘探時采用了巖石波速測試、地震勘探和鉆孔超聲波測井等技術。巖石波速測試和鉆孔超聲波測井使用的儀器設備為PUNDIT數顯超聲測試儀和SYC-2型非金屬超聲測試儀，其中英國產的PUNDIT數顯超聲測試儀是當時國際最先進的數顯超聲測試儀，而SYC-2型非金屬超聲測試儀是國內最為普遍使用的；進行地震勘探使用的儀器是美國生產的S-12淺層數字地震儀，該地震儀由美國GEOMETRICS，INC公司所生產，具有國際先進水平，地震儀的使用方法為折射波法，同時使用的解釋軟件為美國SIPQCV-4.0。

3.3 水文地質試驗

在本次勘探工作中，在已完成的鉆孔中進行了3個落程的抽水試驗，其目的是為了得到較為準確的水文地質數據。

本次主要采用的計算公式是巴布什么金-吉林斯基公式，選用該公式的原因是鉆孔為具承壓水的不完整。滲透系數用K表示；影響半徑R利用吉哈爾特公式。

式（1）和式（2）中，K（m/d）為滲透系數；Q為涌水量（m3/d）；L為過濾器有效滲透部分的長度（m）；S為抽水時水位變化（m）；r為鉆孔的半徑（m）；R為影響半徑（m）。

利用式（1）和式（2）可計算出3個影響半徑0.071、0.074、0.065，本次工程采用3個數的平均值0.07；3個落程的滲透系數分別為73.81、54.68、20.65，本工程采用3個數的平均值49.7。同時利用上述公式還得出了試驗孔涌水量和降深的關系，用Q-S曲線表示，呈近似直線的關系，并且滿足承壓水Q-S關系，同時也可得知流量因降深增加而變大。當含水層厚度增大時，滲透系數也會增大；當含水層厚度變到一定值時，滲透系數就會在一個小范圍內進行波動。

4 結束語

綜上所述，通過采用綜合地質勘察方法對公路隧道的地質情況進行勘察證明，該隧道所處地區的巖體比較破碎，巖石節理發育，圍巖穩定性比較差，為了避免出現塌方對坡體的穩定性造成影響，需按照多循環、短進尺、弱爆破的原則進行施工。通過采用綜合勘察的方法不僅節省了勘察時間，并且降低了勘察成本，勘察效益良好。

參考文獻

[1]張 瑩，崔建宏，陳 兵，等.綜合地質勘察方法在公路隧道地勘中的應用[J].地質災害與環境保護，2015（02）：90～94.

[2]曹 峰，范春林.綜合地質勘察方法在甘塔斯隧道的應用實例[J].鐵道工程學報，2011，28（08）：18～22+29.

收稿日期：2018-3-12

作者簡介：朱子國（1983-），男，浙江樂清人，本科，從事勘察工作。