集通铁路某隧道段主要工程地质问题

【摘要】集通铁路某隧道是我国拟建铁路最长隧道之一。集通线是我国西北地区与东北地区间一条便捷的区际铁路通道，在区域路网中具有重要作用。本文根据野外实际勘查资料进行整理，主要介绍不良工程地质问题：区域断裂、节理裂隙、岩裂隙透水性、地表滑坡、崩塌及泥石流等问题。

【关键词】集通铁路；地质构造；断裂；基岩透水

【Abstract】 the Jitong a tunnel is one of the longest tunnel of the proposed railway in China. The set-pass line is a convenient district in Northwest China and Northeast regional railway corridor plays an important role in the regional road network.Based on field survey data collation, introduces undesirable engineering geological problems: regional faults, jointed and fractured rock permeability, surface landslides, avalanches and mudslides and other issues.

【Key words t】jitong railway, geological structure, fracture, permeable bedrock

中图分类号：P618文献标识码：A 文章编号：

引言

集通线是我国西北地区与东北地区间一条便捷的区际铁路通道，同时也是内蒙古自治区内部的东西向主要通道和蒙西、宁夏至东北地区的煤运主通路，在区域路网中具有重要的作用。随着社会经济的发展，集通铁路货运量和客运量逐年递增，现有铁路的运输能力不能满足经济和社会发展的需要，铁道部和内蒙古自治区政府适时对该条铁路进行改建。集通线某隧道地处内蒙古自治区中东部，大兴安岭南西段，是集通线改建工程中最长隧道。查清隧道段的主要工程地质问题对于集通线改造工程的早日实现具有重要的现实意义。

1区域地质背景

1.1地形地貌

隧道段地处燕山余脉与阴山的交汇地带，是内蒙古高原向松辽平原的过渡地段，地貌属剥蚀中低山区，是大青山的东缘地区。部分隧道段山体基岩，植被稀疏。地势总体东北高，西南低，山势雄伟，地形崎岖复杂，多呈悬崖陡坎，沟谷切割强烈。隧道所经山脉海拔高程一般在1112.3～1762.2m之间，最高点海拔高程1952.4m。

1.2地层和岩性

隧道区域出露地层主要为奥陶系（O）、石炭系（C）、二叠系（P）、侏罗系（J）、第三系上新统（N2）及第四系（Q）。隧道段出露的地层岩性主要有：花岗岩、石英片岩、板岩、粉砂质板岩、粉砂岩、砂岩、砂砾岩、砾岩、变质砾岩、大理岩、凝灰岩、泥灰岩、玄武岩、安山岩、钙质页岩、流纹岩、粉土，粉砂质黄土、坡洪积（Qhspl）碎石土、冲洪积（Qhapl）砂砾石及冲积（Qhal）砂砾石。

1.3 地质构造

区域构造上位于内蒙古中部地槽褶皱系，苏尼特右旗晚华力西地槽褶皱带与温都尔庙～翁牛特旗加里东地槽褶皱带交界处，板块构造位置属晚古生代陆壳增生区，板块碰撞消减地带。区域内以北东和东西向构造为主，西拉沐伦近东西向断裂带，对隧道段地质体的展布具有明显的控制作用。北东向构造表现为褶皱和断裂；构造岩浆岩带及中侏罗世断陷盆地也受北东向构造控制。

1.4水文地质条件

隧道段南部为东西向的西拉沐伦河，北部为嘎苏代河和查干木伦河，向东南汇入西拉沐伦河，最后流入辽河，属辽河流域辽河水系。依据地下水赋存条件，隧道范围内地下水以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主，另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。

2主要工程地质问题

隧道段主要工程地质问题有：岩体稳定性、基岩透水、地表斜坡岩土体稳定性问题。主要工程地质问题的准确提出，对隧道段的设计和施工有重要的现实意义。

2.1岩体稳定问题

隧道段影响岩体稳定性的因素主要为区域断裂和节理裂隙。

2.1.1区域应力场和断裂

隧道段及临近地区，受到近东西向的大主应力影响，褶皱发育，轴向呈北东向，多为线状构造。断裂构造发育与各期褶皱构造紧密伴生，依据断裂走向可分为近南北向断裂和北东向断裂。隧道DK484+800处的断裂，穿越地层为花岗岩和变质细砂岩。在两地层交界处的地表存在一系列线性泉水露头，做为判断该断裂的重要证据。该断裂跨越隧洞轴线。该断裂整体走向约350°，长度约2.3km。由于断裂处岩体破碎，裂隙较大，地表水渗透进入地下，隧道开挖时，很容易引起突涌事故，对工程产生较大影响。隧道DK501+50处的断裂，穿越地层为砂岩，断裂整体走向为40°，长度约420米，断裂跨越隧道洞轴线。由于构造断裂的存在，使岩体的整体性受到破坏，在隧道开挖过程中，对支护结构提出更加严格的要求，对工程产生一定影响。

2.1.2节理裂隙

隧道段受多期构造运动作用，构造岩浆活动强烈，岩体节理裂隙较发育。本论文以花岗岩体中（YDK484+500）节理裂隙为例，地势高程为1921.7m，主要发育北北西、北西向两组优势节理，缓倾角的节理非常发育，陡倾角的节理较发育，降雨将沿着陡倾角的节理裂缝渗入，再沿着缓倾角的节理向外流出，这两组节理为水提供了很好的流通通道，对隧道工程的施工非常不利。

总之，地质构造决定了隧洞段岩石的完整性。侏罗系以前的地层经历了多期构造运动，燕山期岩浆大面积侵入使得这些地层变质。总体看，沉积岩区岩石条件较差，岩浆岩区岩石条件相对较好。隧洞段通过沉积岩区的长度约占57.7 %，岩浆岩区约占42.3%，塌方的危险性主要在沉积岩区。岩浆岩区的主要岩石为花岗岩，稳定性相对较好。

2.2基岩透水问题

依据地下水赋存条件，隧道段内地下水主要以第四系孔隙水、基岩裂隙水为主，另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。基岩裂隙水分布于低中山区，岩性主要为花岗岩类和变质砂岩。隧道段花岗岩风化裂隙发育、风化壳厚20～30m。变质砂岩节理裂隙发育，岩体较破碎。裂隙泉水流量一般20～40 m3/d。隧道南部平房沟附近，存在碎屑岩类孔隙水，泉水流量一般10～40 m3/d。

利用多种方法估算的隧道涌水量得出，全隧道稳定单位涌水量介于2829-5074m3/d•km之间，平均为3744m3/d•km；隧道最大单位涌水量介于7621-10208m3/d•km，平均为8692m3/d•km。其中涌水量较大几处见表2-1。隧道涌水对隧道的开挖非常不利，设计和施工时要多加重视。

表2-1 隧道段较大涌水处统计表

分段

编号 起讫里程 稳定涌水量 最大涌水量

单位

m3/d•m 段落

（m3/d） 单位

m3/d•m 段落

（m3/d）

1 DK478+910～DK479+300 19.54 7621.37 44.97 17538.59

2 DK482+680～DK485+910 5.36 17312.94 10.93 35294.36

3 DK495+050～DK495+760 11.66 8281.43 29.91 21236.40

4 DK496+950～DK497+170 15.45 3399.45 38.18 8399.07

5 DK500+220～DK500+460 10.61 2545.98 33.73 8095.10

6 DK501+080～DK501+360 21.60 6047.81 114.75 32130.85

2.3地表斜坡岩土体稳定问题

地表斜坡岩土体稳定问题主要有滑坡、崩塌、泥石流。

2.3.1滑坡

隧道段附近可见多出小型滑坡，滑坡体较小。由于整个范围内植被覆盖率较高，山坡上岩体表面被第四系更新统的黄土覆盖，滑坡的变形特征不明显，隧道段没有大型滑坡。

2.3.2崩塌

隧道段内典型的潜在崩塌分述：如东沟前山崩塌，地层岩性是侏罗系的细中粒花岗岩，前山海拔1509.8m，山坡坡度80°；东沟鹿场崩塌位于乌梁苏台东沟右侧山坡，地层岩性是侏罗系细中粒花岗岩，海拔1507.9m，山坡坡度70°。形成崩塌的岩体的特点是：竖直节理和水平节理发育，节理使岩体相互切割，岩体被切割成独立的块体；山体相对高差较大，山坡较陡，在外动力作用下较容易形成崩塌，对隧道工程产生不利影响。

2.3.3泥石流

隧道段内典型的潜在泥石流分述：乌梁苏台东沟泥石流流经洞轴线DK489―DK490+600段，主沟走向呈NE10°~ NE45°，主沟长6.5km，沟深10-20m之间，宽约100m，纵坡降比约122‰，主沟上游纵坡降比约313‰，坡度较陡，主沟的形成区呈V型谷，流通区呈U型谷，两侧山坡坡度在10°~25°之间，主沟上游有多条小的支沟，支沟沟谷谷底切割深度较深，为该泥石流形成提供了地形条件。泥石流沟主沟堆积大量的第四系冲积物，冲积物中含有卵石、砾石，粒径大小不等。主沟两侧山体是花岗岩，岩性单一，经风化及区域构造的影响，节理发育，为该泥石流的形成提供了大量的物源。该区每年7-9月份为雨季，呈突发性暴雨特点，为泥石流的发生提供了动力条件。由于泥石流形成区和流通区段岩体风化程度严重，裂隙发育，有利于雨水的入渗，对隧道开挖有一定影响，但是对东沟里面的住户及下游的村庄有严重影响。

结论和建议

隧道段岩土体的不良地质问题，对隧道段的设计和施工非常不利。借鉴相关研究成果，利用多种方法进行了隧道涌水量预测。建议加强后期钻探、物探及必要的山地工程等综合勘探，充分发挥各种勘探手段的优势，进一步查清测区深部的工程地质条件，为隧道设计和施工提供经济合理、安全可靠的依据。隧道开挖时应利用先进的仪器进行监测，做好隧洞的超前预报工作。

参考文献

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。