中寨隧道巖土工程勘察與評價分析論文_課件教案

時間：2021-09-26 19:03:42 論文我要投稿

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中寨隧道巖土工程勘察與評價分析論文_課件教案

　　摘要：

　　為初步查明中寨隧道所處場地的工程地質條件，對場地穩(wěn)定性作出評價。采用了工程地質調繪、鉆探、物探、瓦斯測試、取樣試驗等綜合勘察方法，對中寨隧道存在的工程地質問題進行分析和評價，指出隧址區(qū)的不良地質為采空區(qū)、瓦斯、巖溶等，分析了不良地質對隧道建設的影響，初步對隧道圍巖級別進行劃分，提出相關工程措施建議，為隧道的初步設計提供了工程地質資料。

　　關鍵詞：中寨隧道，采空區(qū)，瓦斯測試，巖溶，物探

　　1、區(qū)域地質特征

　　1.1地形地貌。擬建中寨隧道地處貴州高原向湘西丘陵過渡地帶的北部邊緣一帶，場區(qū)屬溶蝕－侵蝕低山地貌。進口端為斜坡地形，自然坡度20°～30°；洞身段穿越山脊，最高點海拔919．6m；出口端為斜坡地形，自然坡度10°～30°。場區(qū)海拔介于716．3～950．0m，相對高差233．7m；隧道軸線通過段海拔為751．3～919．6m之間，相對高差168．3m。

　　1.2地層巖性及地質構造。隧址區(qū)地層巖性復雜，上覆第四系殘坡積粘土，下伏基巖為二疊系灰?guī)r、煤系，和志留系泥巖等。場區(qū)位于揚子準地臺－黔北臺隆－遵義斷拱－貴陽復雜構造變形區(qū)，無斷層通過，巖層單斜，巖層產(chǎn)狀8°～30°∠16°～45°，擬建場區(qū)節(jié)理發(fā)育，主要發(fā)育的節(jié)理產(chǎn)狀有J1：80°∠65°，J2：220°∠33°兩組。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306－2015）查得場區(qū)地震動反應頻譜特征周期為0.35s，地震動峰值加速度值為0.05g，對應地震基本烈度為Ⅵ度。

　　2、隧址區(qū)工程地質問題分析

　　2．1采空區(qū)。隧址區(qū)出露有煤系地層，因此，勘察的第一步便是確定是否存在采空區(qū)及煤層瓦斯。位于ZK94+990～ZK95+035處的陡崖及陡崖左右一帶分布有集中采空區(qū)（含硫磺礦開采及小煤窯開采），系當?shù)卮迕袼讲蔀E挖所為。采空區(qū)的存在對高速公路建設的影響是嚴重的。因此，查明隧址區(qū)的采空區(qū)分布范圍是本隧道勘察的重要任務之一。

　　2．2煤層瓦斯。瓦斯在煤系地層的隧道中始終存在，它是與煤層相生相伴的，煤層瓦斯的存在嚴重影響隧道施工安全。其濃度的不同造成的影響大小也不同。瓦斯勘察是目前隧道勘察中的一個難點。

　　2．3巖溶。貴州省每條高速公路建設均會遇到不同程度的巖溶地質問題，本隧道穿越可溶巖區(qū)，地層露頭中發(fā)育有溶洞、巖溶洼地，且地表溶溝溶槽發(fā)育。施工中揭露隱伏巖溶（溶洞、巖溶裂隙及巖溶管道等）的可能性較大。查明隧址區(qū)的巖溶發(fā)育情況也是本隧道勘察的重要任務之一。

　　3、隧址區(qū)工程地質問題評價

　　3．1采空區(qū)。根據(jù)調訪，開采年限為1950年至1960年左右，大部分井口已垮塌掩埋。洞寬1～3m，高1～1．5m，進深20～120m不等，開采方向多為15°～20°，采空區(qū)沿K95+000陡崖下方呈帶狀開采，形成了平面長約40～120m，寬約700m的煤窯群采空區(qū)。硫磺礦廠開采規(guī)模較小，開采進深約20～50m，該處采空區(qū)離隧道較遠，對隧道建設無影響。其余小煤窯的開采規(guī)模也較小，開采進深最大處約為100m。該區(qū)的采空區(qū)位于隧道上方78～100m處，對隧道無直接影響。但隧道施工爆破震動，可能導致采空區(qū)上部積水老煤窯底板巖層的垂向裂隙、節(jié)理與下部隧道連通，也可能沿巖性接觸帶貫通進入隧道，帶來高能涌水的重大安全風險。

　　3．2煤層瓦斯。采集了深孔揭露的代表性巖樣，進行了隧道瓦斯測試。

　　（1）瓦斯含量本次采集了隧道深孔揭露的代表性煤樣，進行了室內瓦斯含氣量測試，總含氣量為17．37mlg－1。測試結果見表1。

　　（2）瓦斯壓力根據(jù)隧道S－ZK3深孔煤層瓦斯壓力測試，瓦斯壓力為0．08MPa，測試結果見表2。

　　（3）煤的瓦斯放散初速度及堅固性系數(shù)根據(jù)代表性煤樣進行室內檢測，煤的瓦斯放散初速度及堅固性系數(shù)見表3。

　　（4）煤與瓦斯突出性危險根據(jù)瓦斯壓力、瓦斯放散初速度、煤的破壞類型等，對煤與瓦斯突出危險性進行判定，結果見表4。

　　通過瓦斯測試報告和類似工程經(jīng)驗，隧道穿煤段瓦斯含量0．05mlg－1、瓦斯壓力0．08MPa，煤與瓦斯無突出危險性。本次瓦斯壓力測試段落鉆孔深度50～61．2m，隧道穿煤段的最大埋深為120．6m，要大于測試段落深度，其瓦斯壓力隨煤層埋深的增加有增高的趨勢，在隧道埋深范圍內的瓦斯壓力要高于此次測試結果。

　　3．3巖溶。針對巖溶問題，布設了一條可控源音頻大地電磁法勘探測線，總長1．2km，該方法具有信號穩(wěn)定、信噪比高、穿透力強等特點。使用的儀器為美國EMI與Geometrics兩家公司聯(lián)合生產(chǎn)的.EH－4。異常出現(xiàn)在在可溶巖地層中，其視電阻率與圍巖呈明顯低阻變化，推測為溶蝕節(jié)理裂隙發(fā)育，不排除存在溶洞發(fā)育的可能；其中幾個異常區(qū)域與隧道區(qū)域相交，隧道開挖過程中，可能出現(xiàn)涌泥、涌水或空洞現(xiàn)象，需加強防護；ZK95+023附近，兩側巖體視電阻率呈明顯變化，結合地調資料分析，推測為巖體變化，巖性界面在ZK94+760附近與隧道相交。存在的問題：因本階段施工鉆孔數(shù)量有限，鉆孔位置未揭露溶洞發(fā)育，但不排除鉆孔外其他位置存在隱伏巖溶發(fā)育的可能。

　　4、結論與建議

　　對隧道建設有影響的不良地質為煤層瓦斯、巖溶，須對不良地質處治后，方可建設。結合以上初步勘察存在的問題及施工圖階段對勘察精度的要求，建議詳細工程地質勘察階段采取有針對性的勘察對策如下。

　　（1）隧道局部穿越煤系地層，存在小煤窯采區(qū)，由于煤層瓦斯的復雜性和不確定性，對隧道安全有較大影響，下階段需進一步查明煤層與隧道的平面及空間關系，并加強現(xiàn)場瓦斯測試及附近煤礦瓦斯資料的收集，便于設計進行瓦斯隧道的專項設計。

　　（2）加強深部鉆探勘察，對代表性的物探異常進行鉆探工作，一方面可對物探成果進行驗證，同時可進行聲波測井和水文地質試驗，以對隧道穿越可溶巖地層段圍巖完整性和富水性進行定量評價，并獲取隧道洞身段不同含水層的水文地質參數(shù)，對隧道涌水量進行精確預測。

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