隧址區(qū)工程的地質(zhì)條件及圍巖分級(jí)研究

鄧達(dá)文

（中鹽勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014）

結(jié)合華新水泥東南排土場(chǎng)地質(zhì)條件，根據(jù)地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)，明確各層巖土滲透性和物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，提出合理的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)勘察檢疫，保證排洪系統(tǒng)與各項(xiàng)安全設(shè)施能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工程概況

華新水泥東南排土場(chǎng)位于湖南省株洲市株洲縣淥口區(qū)淥口經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)南洲新區(qū)。該排土場(chǎng)北側(cè)底部高程為61.23 m，1級(jí)平臺(tái)高程為69.85 m，平臺(tái)寬15.4 m；2級(jí)平臺(tái)高程為79.4 m，平臺(tái)寬21.8 m；3級(jí)平臺(tái)高程為86.63 m，平臺(tái)寬7.9 m。

2 隧址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況

株洲市位于羅霄山脈西麓，南嶺山脈至江漢平原的傾斜地段上，總體地勢(shì)東南高、西北低。水域637.27 km2，占市域總面積的5.66%；平原1 843.25 km2，占16.37%；低崗地1 449.86 km2，占12.87%；高崗地738.74 km2，占6.56%。

該地區(qū)的地層發(fā)育較為齊全，從元古界冷家溪群、板溪群至古生界、中生界、新生界第三系和第四系均有分布。株洲市地處湘東褶斷帶，褶皺隆起與拗陷形成的構(gòu)造盆地相間雁行式排列，構(gòu)造線為北北東—南南西形式，具有多字型構(gòu)造特征。自北而南，依次為株洲拗陷、官莊高峰隆起、武功山隆起、茶陵拗陷、炎陵隆起，隆起與拗陷之間以斷裂為界[1]。

2.2 場(chǎng)地地形地貌

排土場(chǎng)場(chǎng)地屬于丘陵地貌單元，山脈總體走向?yàn)楸睎|向—南西向，地勢(shì)為中間高四周低。排土場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)標(biāo)高通常在50～95 m之間，排土場(chǎng)及礦區(qū)范圍內(nèi)最高處是礦區(qū)南東角鳳行坡，標(biāo)高是95.14 m；最低處為礦區(qū)北東端的小溪處，標(biāo)高是38.54 m。排土場(chǎng)紅線范圍內(nèi)地形坡度較緩，一般在5°～15°之間，局部在15°～20°之間，地形多為較圓緩的丘陵小山包，地形整體連續(xù)，蜿蜒曲折，地表植被發(fā)育較好，屬于全覆蓋型碳酸鹽巖溶地貌。

2.3 不良地質(zhì)作用

在此次勘察當(dāng)中，場(chǎng)地鉆孔控制深度范圍內(nèi)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的全新活動(dòng)斷裂、采空區(qū)、地面沉降、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用。

2.4 場(chǎng)地地層及巖性

結(jié)合鉆孔能夠得知，場(chǎng)地內(nèi)地層按其形成年代分為第四系土層及泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組石灰?guī)r，各巖土層特征描述如下：

（1）素填土（Q4ml）①：為褐紅色，較為濕潤(rùn)，主要由粘性土、石灰?guī)r塊石碎石等組成，壓實(shí)完畢，塊石的碎石含量約為5%，巖芯采取率在88%～95%之間。堆填年限小于10年。本次勘察時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)zk1、zk2外其余鉆孔鉆遇該層，層厚在1.2～25.2 m之間。

（2）粉質(zhì)粘土（Q4el）②：為棕紅色，較為濕潤(rùn)，硬塑，沒(méi)有搖震反應(yīng)，切面有一定光澤，韌性及干強(qiáng)度中等，巖芯采取率在90%～95%之間。本次勘察時(shí)，該層在場(chǎng)地內(nèi)鉆孔均揭露。標(biāo)高在53.4～90.3 m之間，層厚在0.7～5.0 m之間[2]。

（3）中風(fēng)化石灰?guī)r（D2q2）③：灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，巖性主要為泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組石灰?guī)r，局部夾含泥灰?guī)r、含云質(zhì)灰?guī)r透鏡體，礦物成分以方解石為主，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，巖芯呈長(zhǎng)柱狀，一般柱長(zhǎng)在150～260 mm之間，錘擊聲脆，不易碎。

2.5 地下水及地表水

在勘察環(huán)節(jié)中，勘察深度范圍內(nèi)全部的鉆孔均沒(méi)有遇見(jiàn)地下水。排土場(chǎng)場(chǎng)地內(nèi)未見(jiàn)地表水。礦區(qū)周?chē)植?處小水塘，排土場(chǎng)西北側(cè)水塘距排土場(chǎng)大約有60 m，排土場(chǎng)南西側(cè)水塘距排土場(chǎng)擋墻20 m左右。

3 隧址區(qū)工程的地質(zhì)條件評(píng)價(jià)及圍巖分級(jí)

3.1 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1.1 排土場(chǎng)周邊環(huán)境工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

排土場(chǎng)北側(cè)100 m左右為華新水泥采礦區(qū)，東西側(cè)是山坡坡地，坡地植被發(fā)育比較好，坡度一般在5°～15°之間，屬于第四系地層覆蓋，排土場(chǎng)南側(cè)為山坡坡地植被不發(fā)育，坡度一般在15°～25°之間。排土南側(cè)和東側(cè)有2處擋墻，排土場(chǎng)南側(cè)2戶民房已拆除。巖土邊坡的計(jì)算參數(shù)如表1所示。

表1 巖土邊坡計(jì)算參數(shù)

3.1.2 排土場(chǎng)重力擋墻工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

排土場(chǎng)南西側(cè)擋墻尺寸如下：寬2.1 m、高4.6 m、長(zhǎng)51.1 m。

結(jié)合鉆孔zk2揭露，排土場(chǎng)地基基礎(chǔ)屬于粉質(zhì)粘土類(lèi)型，土層厚度是1.6 m，下伏基巖為中風(fēng)化石灰?guī)r，南西側(cè)擋墻是混凝土重力擋墻，擋墻內(nèi)外墻直立，勘察期間擋墻并沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂、傾斜現(xiàn)象。

排土場(chǎng)東側(cè)擋墻尺寸如下：寬3.2 m、高3.7 m、長(zhǎng)57.1 m。屬于混凝土重力擋墻，擋墻內(nèi)外墻直立，勘察期間擋墻并沒(méi)有發(fā)生傾斜等現(xiàn)象[3]。

3.1.3 排土場(chǎng)場(chǎng)地工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

排土場(chǎng)排土通過(guò)汽車(chē)運(yùn)輸至排土場(chǎng)北側(cè)道路進(jìn)行排土，本次勘察排土場(chǎng)內(nèi)鉆孔沒(méi)有見(jiàn)到地下水，在排土場(chǎng)內(nèi)形成3級(jí)平臺(tái)及邊坡，邊坡外坡比為1：1.2～1：2.0，排土場(chǎng)南側(cè)及西側(cè)的填土層厚較小，排土場(chǎng)內(nèi)的素填土厚度在1.2～25.2 m之間，平均厚度是13.78，下部地層為粉質(zhì)粘土層，粉質(zhì)粘土層厚0.7～5.0 m，均厚度是3.02 m，下伏基巖為中風(fēng)化石灰?guī)r，無(wú)軟弱夾層。排土場(chǎng)內(nèi)沒(méi)有滑坡、巖溶等不良地質(zhì)現(xiàn)象。因此，建議在zk9至zk25段下游設(shè)置重力擋墻，排土場(chǎng)場(chǎng)內(nèi)平臺(tái)及邊坡設(shè)置排水溝。

新水泥東南排土場(chǎng)邊坡為采礦區(qū)運(yùn)輸至排土場(chǎng)堆填的素填土，經(jīng)過(guò)分層碾壓，堆積時(shí)間較短，為10年以下新近堆填。在排土場(chǎng)北側(cè)靠近采礦區(qū)形成3個(gè)階梯狀的邊坡。從下至上分別為1號(hào)平臺(tái)下邊坡、2號(hào)平臺(tái)下邊坡、3號(hào)平臺(tái)下邊坡。

現(xiàn)分別對(duì)邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析：華新水泥東南排土場(chǎng)1級(jí)平臺(tái)邊坡坡高2.1～13.2 mm，坡底高程為60.17～63.5 m，坡頂高程為69.71～76.62 m，邊坡長(zhǎng)425 m，外坡比為1：1.2～1：1.8，主要地層為素填土①、粉質(zhì)粘土②，為土質(zhì)邊坡，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，邊坡的坡頂前緣及后緣未發(fā)現(xiàn)滑移產(chǎn)生的拉張裂縫痕跡，裸露的臨空坡面局部沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，坡底也沒(méi)有出現(xiàn)隆起等異常現(xiàn)象。

3.2 圍巖分級(jí)

根據(jù)隧道圍巖的巖性特征及巖體完整程度，按照有關(guān)規(guī)范，隧址區(qū)圍巖劃分為：微風(fēng)化硅質(zhì)板巖II或IV級(jí)。主要圍巖分布及其特征如表2所示。

結(jié)合以往的工程經(jīng)驗(yàn)，確定隧道各級(jí)圍巖物理力學(xué)指標(biāo)建議如表3所示。

表2 主要圍巖級(jí)別分布表

表3 各級(jí)圍巖物理力學(xué)指標(biāo)建議值

4 結(jié)語(yǔ)

綜上，通過(guò)對(duì)隧址區(qū)工程地質(zhì)條件及圍巖分級(jí)進(jìn)行全面分析，能夠保證場(chǎng)地與地基地震效應(yīng)巖土工程勘察數(shù)據(jù)得到更好利用，場(chǎng)地類(lèi)別劃分更為合理，幫助有關(guān)人員更好的劃分地震危險(xiǎn)地段、有利地段與不利地段。