工程地質(zhì)評價(jià)一方面是隧道設(shè)計(jì)與施工的基礎(chǔ),另一方面也為隧道設(shè)計(jì)提供反饋信息,為施工提供指導(dǎo)(如超前預(yù)報(bào)等)。隧道工程是目前科技發(fā)展兩大領(lǐng)域之一即地下空間的重要內(nèi)容,筆者以秦嶺某公路隧道為例,探討巖質(zhì)隧道工程地質(zhì)評價(jià)的主要內(nèi)容和一般方法,并藉此引起對隧道工程地質(zhì)的重視。
基本地質(zhì)環(huán)境基本地質(zhì)環(huán)境是指隧道范圍內(nèi)的工程巖土體與周圍(尤其是與隧道軸線兩側(cè)各約范圍內(nèi))地質(zhì)體的關(guān)系,主要包括自然地理環(huán)境、場地和生態(tài)環(huán)境、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及施工環(huán)境等,反映了隧道與交通、氣候、地形、地質(zhì)等基本因素之間的關(guān)系,它預(yù)示了隧道可能存在的工程地質(zhì)條件,在很大程度上決定著隧道定線及洞口位置選擇,同時(shí)也是工程地質(zhì)評價(jià)的基礎(chǔ)。地質(zhì)環(huán)境的好壞直接影響隧道的長度、隧道高程的選擇、施工的難易、工期的長短、運(yùn)營的安全和經(jīng)濟(jì)效益。該隧道位于秦嶺腹地,海拔1 400~2 180 m,屬中高山地貌,山嶺谷坡25°~55°。隧道設(shè)計(jì)為雙洞洞室凈寬10.5 m,高7.85 m,呈板栗圓形,全長屬特長隧道。隧道所在地區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候,雨雪多、云霧多,濕度大、日照短,冰期最大凍結(jié)深度0.13 m。隧道介于兩大斷裂之間,區(qū)域構(gòu)造上屬秦嶺褶皺系南秦嶺印支褶皺帶中一復(fù)向斜的南翼,NW、NE向次級斷裂發(fā)育;地質(zhì)歷史上一直受到近SN向的擠壓。地震活動性較弱,基本烈度Ⅵ度,地震加速度(0.10~0.15)×10-2m/s2。
工程地質(zhì)條件工程地質(zhì)條件是指直接或間接影響隧道規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和正常運(yùn)用等工程活動的地質(zhì)因素,是工程地質(zhì)評價(jià)的直接依據(jù),主要包括巖土性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件和不良地質(zhì)現(xiàn)象。其影響方式有:以一定作用影響隧道的穩(wěn)定,以一定作用影響隧道運(yùn)營安全,由于不良地質(zhì)而提高隧道造價(jià)。地層巖性出露地層屬中泥盆統(tǒng)池溝組和中、上泥盆統(tǒng)青石埡組,沉積環(huán)境為淺海-陸源相。巖性以變質(zhì)砂巖、粉砂巖、板巖、片巖及大理巖為主,巖層一般走向東西,傾向北,傾角40°~80°;沿?cái)鄬悠屏褞С涮钣惺r脈、閃長巖脈及輝長巖脈;地表則主要是以粉質(zhì)粘土及碎石土為主要成分的第四系沖洪殘積物。隧道穿越的巖層有變質(zhì)砂巖層、粉砂巖層、片巖層、大理巖層及碎石土層。地質(zhì)構(gòu)造小褶皺,大量發(fā)育,褶皺軸部向西傾伏,兩翼傾角75°~82°,受區(qū)域構(gòu)造擠壓作用,呈韌性變形、后期剪切特征,對隧道安全穩(wěn)定影響不大。
斷層,以NE、NW為主,共計(jì)有22條,其中14條與隧道軸線相交并且基本與隧道軸線呈高角度斜交隧道總體方位為SW215°),產(chǎn)狀90°~140°/ 180°°,傾角60°~80°,延伸幾十米至幾百米;斷層破碎帶寬度小的幾十厘米,大的十幾米,以碎裂巖和角礫巖為主,夾有斷層泥。其影響以橫切變形為主,隧道軸部斷層切割較深斷層可能產(chǎn)生崩塌,切河斷層中還包含有導(dǎo)水?dāng)嗔?有可能產(chǎn)生突水。
節(jié)理,以剪性節(jié)理為主,平直光滑閉合無充填走向以北向?yàn)橹?延伸幾厘米到幾米,一般為斷層的二級構(gòu)造。水文條件地下水主要為松散巖類孔隙水、大理巖裂隙巖溶水和風(fēng)化、基巖裂隙水3種均存在,其中以裂隙水水量最多,但總水量較少且表現(xiàn)隨季節(jié)差異很大,受地形和裂隙構(gòu)造影響分布極不均勻,以大氣降水入滲補(bǔ)給為主,屬淡水類型。不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育有崩塌、巖溶、泥石流、巖體風(fēng)化等不良地質(zhì)現(xiàn)象,不同程度地影響了隧道的安全,尤其是在隧道進(jìn)出口,崩塌對洞口的穩(wěn)定性有相當(dāng)?shù)挠绊憽Ｔ诼裆畛^200 m隧道有可能產(chǎn)生巖爆,在斷層帶較寬的地段還有可能產(chǎn)生突水。隧道工程地質(zhì)評價(jià)的內(nèi)容和方法大氣降水天然補(bǔ)給量及涌水量評價(jià)地下水天然補(bǔ)給量的評價(jià)地下水是隧道涌水的主要來源之一,尤其是施工期間大面積的集中大氣降水可導(dǎo)致突水。一般評價(jià)大氣降水天然補(bǔ)給量有兩種方法降水滲入系數(shù)法。地下水天然補(bǔ)給量α·F·式中:Q為地下水天然補(bǔ)給量(m3/a);α為降水入滲系數(shù),一般可據(jù)區(qū)域水文資料獲取;F為計(jì)算段徑流面積;X為降水量,可據(jù)氣象資料獲得
