工程地質評價一方面是隧道設計與施工的基礎,另一方面也為隧道設計提供反饋信息,為施工提供指導(如超前預報等)。隧道工程是目前科技發(fā)展兩大領域之一即地下空間的重要內容,筆者以秦嶺某公路隧道為例,探討巖質隧道工程地質評價的主要內容和一般方法,并藉此引起對隧道工程地質的重視。
 　　基本地質環(huán)境基本地質環(huán)境是指隧道范圍內的工程巖土體與周圍(尤其是與隧道軸線兩側各約范圍內)地質體的關系,主要包括自然地理環(huán)境、場地和生態(tài)環(huán)境、區(qū)域地質構造及施工環(huán)境等,反映了隧道與交通、氣候、地形、地質等基本因素之間的關系,它預示了隧道可能存在的工程地質條件,在很大程度上決定著隧道定線及洞口位置選擇,同時也是工程地質評價的基礎。地質環(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、運營的安全和經濟效益。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°。隧道設計為雙洞洞室凈寬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)屬大陸性季風氣候,雨雪多、云霧多,濕度大、日照短,冰期最大凍結深度0.13 m。隧道介于兩大斷裂之間,區(qū)域構造上屬秦嶺褶皺系南秦嶺印支褶皺帶中一復向斜的南翼,NW、NE向次級斷裂發(fā)育;地質歷史上一直受到近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。
 　　工程地質條件工程地質條件是指直接或間接影響隧道規(guī)劃、設計、施工和正常運用等工程活動的地質因素,是工程地質評價的直接依據,主要包括巖土性質、地質構造、水文條件和不良地質現(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營安全,由于不良地質而提高隧道造價。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°;沿斷層破裂帶充填有石英巖脈、閃長巖脈及輝長巖脈;地表則主要是以粉質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砂巖層、粉砂巖層、片巖層、大理巖層及碎石土層。地質構造小褶皺,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生崩塌,切河斷層中還包含有導水斷裂,有可能產生突水。
 　　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為主,延伸幾厘米到幾米,一般為斷層的二級構造。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,受地形和裂隙構造影響分布極不均勻,以大氣降水入滲補給為主,屬淡水類型。不良地質現(xiàn)象發(fā)育有崩塌、巖溶、泥石流、巖體風化等不良地質現(xiàn)象,不同程度地影響了隧道的安全,尤其是在隧道進出口,崩塌對洞口的穩(wěn)定性有相當?shù)挠绊�。在埋深超過200 m隧道有可能產生巖爆,在斷層帶較寬的地段還有可能產生突水。隧道工程地質評價的內容和方法大氣降水天然補給量及涌水量評價地下水天然補給量的評價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致突水。一般評價大氣降水天然補給量有兩種方法降水滲入系數(shù)法。地下水天然補給量α·F·式中:Q為地下水天然補給量(m3/a);α為降水入滲系數(shù),一般可據區(qū)域水文資料獲取;F為計算段徑流面積;X為降水量,可據氣象資料獲得