淺析厄瓜多爾米拉多銅礦南礦建設工程隧道圍巖分級

葉捷先

（銅陵有色金屬集團控股有限公司，安徽 銅陵 244000）

隧道圍巖分級是正確進行隧道設計與施工的基礎，是評定圍巖性質、判斷隧道圍巖穩定性，作為選擇隧道位置、支護類型的依據和安全施工指導。一個合理的、符合地下工程實際情況的圍巖分級，對于改善地下結構設計、發展新的隧道施工工藝、降低工程造價、多快好省地修建隧道有著十分重要的意義。

圍巖分類是選擇施工方法的依據、是進行科學管理及正確評價經濟效益、確定結構上的荷載（松散荷載）、確定襯砌結構的類型及尺寸、制定勞動定額、材料消耗標準等的基礎，同時也是安全指導施工的有力保障。隧道開挖過程中如何快速、科學的進行隧道圍巖分類、分級，從而確保施工安全、進度、降低投資成本，一直是我們關心、研究的課題，特別是中資企業在海外的投資礦山，這一點尤為重要。

1 概況

厄瓜多爾米拉多銅礦南礦2000萬噸/年采選項目 是由中鐵建銅冠投資有限公司下屬子公司“厄瓜多爾科里安特公司”（EcuacorrienteS.A.）（簡稱ECSA公司）投資興建，由中國恩菲工程技術有限公司設計，是一座由中方投資、中方設計、中方施工建設完成的厄瓜多爾第一個大型現代化固體礦山。其尾礦設施建設涉及導流洞、排洪隧洞、清污分流隧洞、廢石膠帶隧洞等隧洞，累計隧洞長度超過8公里。

2 工程地質及水文地質條件

礦區基巖主要為侏羅系花崗巖類侵入巖，隧道涉及地層主要為第四系、坡洪積粉質粘土夾礫石層，殘積砂質粘性土層、全風化、強風化、中風化花崗閃長巖。

礦區水系發育，補給來源主要是大氣降水。地下水分為孔隙水和基巖裂隙水。孔隙水主要賦存在第四次覆蓋層及部分全風化巖中，大氣降水和地表水滲入是其主要的補給來源，受當地季節氣候影響較大，其排泄方式主要以蒸發為主。基巖裂隙水主要賦存在強風化、中風化巖中，大氣降水滲入和基巖裂隙水是其主要補給來源，總體上 由地勢較高的東部向西部地勢較低的方向徑流和排泄。影響隧道施工的主要是基巖裂隙水。

3 隧道圍巖分級

本礦區隧道圍巖的分級主要指中風化閃長巖，全風化、強風化閃長巖均為Ⅴ類。圍巖判定采用定性和定量相結合的方法，按兩步判定圍巖分級：

3.1 基本分級判斷方法

1）隧道開挖或放炮后，清渣、排險等工序后，在確保安全的狀況下，掌子面拍照、測結構面產狀、地質素描。2）確定巖性組合、觀察巖石風化程度、直接或間接測量巖石堅硬程度。

3）測Jv巖體體積節理數，確定巖體完整程度，判斷巖體完整性。根據巖石堅硬程度和巖體的完整性計算得到巖體基本質量指標BQ，BQ=90+3Rc+250Kv。在使用上式時，應遵守以下限制條件：當Rc＞90Kv+30時，應以Rc=90Kv+30代入上式計算BQ值；？當Kv＞0.04Rc+0.4時，應以Kv=0.04Rc+0.4代入上式計算BQ值。本區隧道中風化花崗閃長巖巖石飽和單軸抗壓強度標準值frk=63.2Mpa，巖體完整度較破碎、破碎狀態，巖體完整性系數Kv介于0.2～0.53之間。BQ值介于329.6～412.1之間。

3.2 隧道圍巖綜合分級判斷方法

按照國家標準《工程巖體分級標準》（GB50218-2014）4.2.2條和附錄D規定計算巖體基本質量指標BQ及其修正值，［BQ］ =BQ-100（K1+K2+K3）。

1）地下水修正：勘察結果表明，本區隧洞預測估算得出隧洞單位長度涌水量：Q=47.45m3/d，隧洞開挖測量亦表明隧洞大部分地段一直處于涌水狀態，K1值在0.4～0.9之間。

2）主要軟弱結構面修正：觀察重點為隧道中心至拱頂150度范圍的扇形區域。掌子面頂拱出現近水平貫通結構面（結構面傾角小于20°）、結構面走向與隧洞軸向夾角小于30°且結構面傾角30°～75°，K2值在0.4～0.6之間 。

3）地應力修正：本礦區隧道在勘察及施工過程中未發現巖爆和巖芯餅化現象 工程最大埋深為288.60m根據《工程巖體分級標準》（GB50218-2014）附錄C，其 強度應力比max/Rc＞7，開挖時圍巖分級可不做地應力修正，K3等于0。［BQ］值在229.6～372.1之間，對應巖體分級為Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ類。根據 《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487-2008）附 錄N圍巖工程地質分類第N.0.7～第N.0.9條，圍巖總評分T=A+B+C+D+E。基本因素評分T'=A+B+C。本區A等于20.8，B值在8～21.2，C值在6～27，D值在-10～-18，E值在0～-12。T'值34.8～62之間，T值4.8～55。圍巖類別Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ類。

以上兩種定量計算方式，其得出的結果大致相當：

1）當巖體Jv值10～20，巖體較破碎，Kv值0.35～0.53，BQ值367.1～412.1，T'值49.8～62，地下水、結構面對隧洞工程影響小時， ［BQ］值350～412.1，T值45～62，對應巖體分級為Ⅲ類。

2）當巖體Jv值10～15，巖體較破碎，Kv值0.45～0.53，BQ值392.1～412.1，T'值57.8～62，考慮地下水處于常涌水狀態、結構面對隧洞工程影響小時，［BQ］值350～412.1，T值45～62，對應巖體分級為Ⅲ類。

3）當巖體Jv值16～20，巖體較破碎，Kv值0.35～0.45，BQ值367.1～392.1，T'值49.8～57.8，考慮地下水處于常涌水狀態、結構面對隧洞工程影響小時， ［BQ］值317.5～350，T值39.8～45，對應巖體分級為Ⅳ類。

4）當巖體Jv值20～35，巖體破碎，Kv值0.20～0.35，BQ值329.6～367.1，T'值34.8～43.8，地下水、結構面對隧洞工程影響小時，［BQ］值250～350，T值25～45，對應巖體分級為Ⅳ類。考慮地下水處于常涌水狀態、結構面對隧洞工程影響小時，［BQ］值250～297.1，T值25～45，對應巖體分級為Ⅳ類。

5）在上述判斷的基礎上，當掌子面頂拱出現近水平貫通結構面（結構面傾角小于20°）、結構面走向與隧洞軸向夾角小于30°且結構面傾角30°～75°，泥化夾層、斷層破碎帶等圍巖等級降半級，遇組合降一級，遇組合斷層圍巖等級降一級。

4 結語

米拉多南礦隧道工程的建設已接近尾聲，通過南礦隧道工程圍巖分級的特征總結，為即將到來的北礦工程及本地區其他隧道工程的建設提供經驗及借鑒。