- 相關推薦
淺談山區(qū)高速公路隧道工程地質(zhì)勘察
工程地質(zhì)測繪及調(diào)查是初始階段勘察的主要手段，它能在較短的時間內(nèi)查明區(qū)域主要工程地質(zhì)條件，以下是小編搜集整理的一篇探究山區(qū)高速公路隧道工程地質(zhì)勘察的論文范文，供大家閱讀查看。
【摘 要】本文結(jié)合作者多年的工程勘察經(jīng)驗，論述了山區(qū)高速公路隧道工程地質(zhì)勘察工作方法，總結(jié)了目前高速公路隧道工程地質(zhì)評價中隧道圍巖級別劃分和涌水量預測的一般方法及其在工程中的應用。
【關鍵詞】高速公路;隧道;勘察方法
1 公路隧道工程地質(zhì)勘察工作的目的
隧道工程地質(zhì)勘察是指為隧道工程的設計、施工等進行的專門工程地質(zhì)調(diào)查工作。查明隧址區(qū)的工程地質(zhì)條件，為公路隧道的設計提供依據(jù)是隧道建設的需要也是隧道工程地質(zhì)勘察工作的目的。主要包括以下幾個方面：
(1)隧址區(qū)所處的工程地質(zhì)環(huán)境及其穩(wěn)定性。
(2)查明影響隧道圍巖穩(wěn)定的不良地質(zhì)及特殊巖體，預測可能存在的工程地質(zhì)問題，以及工程誘發(fā)的環(huán)境工程地質(zhì)問題。
(3)對隧道圍巖進行級別劃分，預測隧道開挖可能產(chǎn)生的破壞，并提出防護建議。
(4)查明地表水的分布特點、埋藏條件，對隧址區(qū)水文地質(zhì)條件及地下水的腐蝕性進行評價，并預測隧道開挖后的涌水量。
2 公路隧道工程地質(zhì)勘察的手段及在各勘察階段的應用
2.1 公路隧道工程地質(zhì)勘察的手段
(1)工程地質(zhì)測繪及調(diào)查。工程地質(zhì)測繪及調(diào)查是初始階段勘察的主要手段，它能在較短的時間內(nèi)查明區(qū)域主要工程地質(zhì)條件，不需要復雜的設備和大量的資金、資料，而效果顯著。根據(jù)測繪工作對地面地質(zhì)了解的基礎上，往往可以對地下地質(zhì)情況作出初步判斷，為勘察試驗工作奠定良好基礎，從而為合理布置勘察工作量節(jié)約勘察投資。地質(zhì)人員通過分析收集到的區(qū)域地質(zhì)資料和遙感解譯資料，現(xiàn)場量測和描述對隧址區(qū)的工程地質(zhì)條件進行調(diào)查研究，其目的是查明隧址區(qū)及其附近的地形地貌、地層巖性、水文地質(zhì)條件、構(gòu)造特征，并將有關的地質(zhì)要素以圖例、符號等按一定的比例尺如實地反映在地形底圖中，作為工程地質(zhì)預測的基礎。
(2)工程物探。地球物理勘探的簡稱，它是以地下巖土層(或地質(zhì)體)的物性差異為基礎，通過儀器觀測自然或人工物理場的變化，確定地下地質(zhì)體的空間展布范圍(大小、形狀、埋深等)并可測定巖土體的物性參數(shù)，達到解決地質(zhì)問題的一種物理勘探方法。與其它方法相比具有速度快、效率高、成本低、搬運輕便、勘察面廣等特點，不僅能對地質(zhì)現(xiàn)象進行定性解釋，在一定條件下還能給予定量分析。其方法一般包括淺層地震折射、超聲波測井、高密度電法、大地電磁法等。
(3)鉆探。鉆探是工程地質(zhì)勘察中極為重要的手段，它的特點是可以最為直接獲得地層巖性等地質(zhì)資料，可取樣進行室內(nèi)試驗的樣品，為孔內(nèi)波速和水文試驗提供載體。但它在整個工程地質(zhì)勘察投資中的費用往往很大，其進出場條件困難，勘察周期長，具有以點代面的局限，因此如何有效的使用鉆探和合理地布置其工作量顯得尤為重要，只有把物探與鉆探有機地結(jié)合起來，才能提高物探的準確性，同時提高鉆探的目的性、針對性和有效性。
(4)試驗及測試。試驗包括巖土水的室內(nèi)物理力學試驗，以及現(xiàn)場抽水、壓水等水文地質(zhì)試驗等，目的是獲得巖土體的物理力學指標、對巖土層地下水滲透及腐蝕性進行評價。測試要包括配合鉆孔進行的地應力測試、地溫測試、放射性檢測等。
2.2 公路隧道工程地質(zhì)各勘察階段的工作重點
高等級公路勘察一般應按公路基本建設程序不同階段對地質(zhì)資料的深度要求分階段進行，一般可分三階段進行，即工程可行性研究階段的工程地質(zhì)勘察、初步設計階段的工程地質(zhì)勘察和施工圖設計階段的工程地質(zhì)勘察。因各個階段工程地質(zhì)勘察目的不同，所采用的勘察手段和側(cè)重點也有所不同。
在工程可行性研究階段，應盡可能詳細地收集區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)、巖石地層、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、地震地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等方面的資料。利用遙感資料(衛(wèi)片和航片)，以工程地質(zhì)調(diào)查和測繪為主，對隧道不良地質(zhì)路段布置少量鉆探工作，以便初略掌握隧道地層巖性特征及不良地質(zhì)對隧道的影響。
在初步設計階段，路線的走向和位置已基本確定，進入線路比選階段，勘察工作以工程地質(zhì)調(diào)查和測繪為主，結(jié)合少量鉆探、物探工作。通過調(diào)繪和物探已初步探明影響隧道穩(wěn)定的不良地質(zhì)路段，然后針對性地布置鉆孔，查明不良地質(zhì)路段圍巖情況，對路段圍巖進行分級。對于滑坡、崩塌、巖堆、泥石流等嚴重不良地質(zhì)地段，一般情況下路線應設法繞避。實在無法繞避的要考慮工程措施的可能性與可靠性，以便進行線路比選。
施工圖設計階段，工程地質(zhì)勘察的目的是詳細查明公路隧道地質(zhì)情況，為施工圖設計提供依據(jù)。需要進行1：2000工程地質(zhì)測繪，根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪和物探結(jié)果，針對隧址區(qū)的不良地質(zhì)路段布置勘探孔，查明構(gòu)造巖溶等的發(fā)育特征，采用調(diào)查、測繪、槽探、坑探、鉆探、物探等綜合勘察手段查明場地巖土體組成、性質(zhì)、分布以及風化層、不良地質(zhì)、特殊性巖土等。利用鉆孔進行抽注水試驗、孔內(nèi)波速試驗，以及孔內(nèi)取樣試驗。綜合所有資料對隧道進行路段圍巖分級，預測隧道開挖后的涌水量。
3 公路隧道工程地質(zhì)評價重點
3.1 公路隧道圍巖級別的劃分及穩(wěn)定性評價
公路隧道圍巖級別的劃分主要根據(jù)通過計算隧道圍巖基本質(zhì)量指標修正值[BQ]進行定量分析，同時結(jié)合巖土體特征進行定性評價。
根據(jù)交通部《公路隧道設計規(guī)范》(JTGD70—2004)對公路隧道圍巖的分級規(guī)定，按照隧道圍巖受構(gòu)造影響程度、發(fā)育程度、巖體結(jié)構(gòu)特征、彈性波速(VP)、巖體完整性系數(shù)(KV)和隧道圍巖基本質(zhì)量指標修正值[BQ]等因素綜合確定圍巖級別。
首先確定基本質(zhì)量指標BQ值，BQ值根據(jù)下式計算求�。�
BQ=90+2Rc+250KV
式中：Rc—巖石單軸飽和抗壓強度，根據(jù)室內(nèi)巖石試驗確定;
KV—巖體完整性系數(shù)，根據(jù)鉆孔聲波探測值求取，計算公式為KV=(Vpm/Vpr);
Vpm—巖體彈性縱波波速; Vpr—巖石彈性縱波波速。
當Rc>90K+30時，以Rc=90K+30和KV代入公式計算;當KV>0.04Rc+0.4時，以KV >0.04Rc+0.4和Rc代入公式計算。
在巖體基本質(zhì)量指標分級基礎上考慮地下水、軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀和圍巖初始應力狀態(tài)等因素的影響，對巖體基本質(zhì)量指標BQ 進行修正，巖體基本質(zhì)量指標修正值[BQ]值按下式計算求�。�
[BQ]=BQ-100(K1+K2+K3)
式中：BQ—巖體基本質(zhì)量指標;
K1—地下水影響修正系數(shù);
K2—主要軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀修正系數(shù);
K3—初始應力狀態(tài)影響修正系數(shù)。
K1、K2、K3取值詳見《公路隧道設計規(guī)范》(JTGD70 2004)。
求得巖體基本質(zhì)量指標修正值[BQ]后，根據(jù)表1對圍巖進行級別劃分。
對于構(gòu)造帶及進出口淺埋段，圍巖為松散土體或破碎巖體及其風化巖體，應根據(jù)巖土體主要特性進行定性分級。
根據(jù)隧道圍巖的路段分級結(jié)果對圍巖巖體的破碎情況進行分析，預測隧道開挖后圍巖可能遭受的破壞，對其進行穩(wěn)定性評價，并提出防護建議。例如，Ⅰ、Ⅱ級圍巖，巖體一般為完整-較完整，側(cè)壁一般較穩(wěn)定，在無支護時局部可能產(chǎn)生小掉塊現(xiàn)象，一般只需簡單防護即可。Ⅳ、Ⅴ級圍巖，巖體為較破碎—破碎，開挖后易坍塌，需要進行錨噴、鋼架支撐等復合式襯砌。
3.2 公路隧道涌水量的預測
目前公路隧道涌水量的預測一般根據(jù)《鐵路工程地質(zhì)手冊》及《鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程》(TB10049-2004/J339-2004)，主要采用地下水動力學法及水均衡理論的降水入滲法估算隧道涌水量。
3.2.1 降水入滲法
根據(jù)《鐵路工程地質(zhì)手冊》及根據(jù)水均衡理論的降水入滲法《鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范》(TB10049-2004/J339-2004)，按隧道匯水面積范圍內(nèi)降水的入滲率，估算隧道涌水量。地下水的補給來源主要為大氣降水，其補給量的多少受降水強度、降水持續(xù)時間、地形及地表節(jié)理、裂隙的發(fā)育程度控制。采用降水入滲法初步估算隧道的涌水量公式如下：
Qs=2.74a×W ×A
式中：Qs—隧道正常涌水量，m3/d;
2.74—換算系數(shù);
a—降水入滲系數(shù);
W —多年年均降水量。
3.2.2 地下水動力學法
隧道區(qū)地下水主要為基巖中的裂隙水，水量及水位埋深受季節(jié)影響較大。根據(jù)《水文地質(zhì)手冊》及《鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程》(TB10049-2004/J339-2004)采用地下水動力學法估算隧道涌水量。
最大涌水量：
Qm=q0·L
正常涌水量：
Qs=qs·L
qs=q0-0.584εKr(佐藤邦明經(jīng)驗式)
式中：L—隧道計算長度，m;
qo—隧道單位長度最大涌水量，m3/(d·m);
K—含水層滲透系數(shù);
H—含水層中原始靜水位至隧道底板的距離，m;
H-r—靜止水位至隧道橫斷面等價圓中心的距離，m;
r—隧道洞身橫斷面的等價圓半徑，m;
d—隧道洞身橫斷面的等價圓直徑，m;
ε—試驗系數(shù)，一般取12.8;
qs—隧道單位長度正常涌水量，m3/(d·m)。
根據(jù)圍巖分級結(jié)果通過上述方法進行分段計算隧道涌水量，各分段涌水量之和便為總的涌水量，對涌水量大的路段應建議開挖后采取必要的防排水措施。
4 結(jié)語
公路隧道工程地質(zhì)勘察是各種勘察手段和分析評價方法的綜合運用。首先應通過資料收集與研究、工程地質(zhì)測繪及調(diào)查、鉆探、物探及各種測試試驗等綜合勘察手段獲得較為準確可靠的工程地質(zhì)資料，其次應利用前人總結(jié)的成熟方法及經(jīng)驗公式從不同角度進行分析對比，最終目的是獲得控制隧道圍巖穩(wěn)定的各項因素，分段確定圍巖級別，進而對圍巖穩(wěn)定性進行評價，預測開挖涌水量，為隧道施工布置、各段洞身掘進方法及程序、支護及襯砌設計提供詳實可靠的工程地質(zhì)依據(jù)。
參考文獻：
[1]JTGD70-2004公路隧道設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2004.
[2]TB10049-2004/J339-2004鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2004.
[3]水文地質(zhì)手冊[M].北京：地質(zhì)出版社，1978.
[4]鐵路工程地質(zhì)手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1999.
[5]張倬元.工程地質(zhì)勘察[M].北京：地質(zhì)出版社，1981.
【淺談山區(qū)高速公路隧道工程地質(zhì)勘察】相關文章：
淺談工程地質(zhì)勘察在水利工程中作用論文（精選7篇）05-17
談水文地質(zhì)在工程地質(zhì)勘察中的影響08-25
山區(qū)高速公路橋梁樁基施工中鉆孔與挖孔的利弊研究05-29
淺談生命的可貴06-08
淺談供熱節(jié)能06-02
工程地質(zhì)隨想（三）08-21
淺談山寨的法律探析08-02
淺談物流管理08-15
淺談企業(yè)的薪酬管理06-03