渭武高速木寨岭隧道面临的主要工程地质问题

摘 要：木寨岭隧道为深埋特长隧道，全长15.2km，最大埋深约629m，为渭武高速的控制性工程，因其工程艰巨，地质条件复杂的特点引起工程地质界瞩目。本文根据木寨岭隧道隧址区工程地质调查成果并参考兰渝铁路木寨岭隧道部分资料，对渭武高速木寨岭隧道面临的主要工程地质问题进行分析和探讨。

关键词：木寨岭隧道；工程地质问题；分析；探讨

中图分类号： U45 文献标识码： A

1工程概况

拟建木寨岭隧道为渭武高速的控制性工程，位于甘肃省岷县与漳县的交界地段，穿越渭河一级支流漳河与黄河一级支流洮河的分水岭木寨岭。隧道采用分离式单斜设计，其中左线全长15205m，右线全长15160m，左右线间距40-50m，洞身最大埋深约629m。进出口高差约200m，平均坡降1.3%。隧道设三座斜井，长度1.2-1.8 km。

2隧址区工程地质特征

2.1 地形地貌

木寨岭隧道位于西秦岭低中山区，穿越漳河与洮河的分水岭木寨岭。隧址区海拔较高，山势陡峻，沟谷深切呈“V”字型，自然坡度多大于50°。地面高程2416～3133m，相对高差717m。山脊岩体，风化严重，节理发育；山坡为坡积、残积及第四纪薄层风积黄土覆盖，水土流失比较严重；沟谷狭窄，少阶地。

2.2 地层岩性

隧址区地层岩性复杂，主要有第四系全新统坡洪积碎石土，古近系砂砾岩，二叠系砂岩、炭质板岩和石炭系砂岩、砾岩、炭质板岩，断层压碎岩等。其中炭质板岩分布占全段约80%。

2.3 地质构造

隧址区位于秦岭-昆仑纬向构造体系，属西秦岭地槽褶皱系的中支秦岭海西―印支褶皱带。构造线总体呈东西―近东西向南凸的弧形展布。区内褶皱带活动强烈，走向断层发育，地质构造极为复杂，类型多样。与与木寨岭隧道有关的构造带主要为大草滩复背斜构造带，褶皱特征：轴线呈 NWW―EW 向的“S”形展布，长 200 余公里，宽 20-40km，核部为上泥盆统、两翼为石炭系、二叠系地层，其翼角为50-70°。该构造带由一系列断层束和褶皱带组成。

木寨岭隧道全部位于大草滩复背斜南翼，与之有关的断裂主要为美武-新寺断裂带F1。断层走向100-115°，以北倾为主，倾角30°～70°，压扭性特征显著，曾发生过向西错动，由多条行的断层束组成。根据现场调查，隧址区发育有多个褶皱构造和十余条断层构造，其中褶皱主要有大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水沟背斜和南水沟向斜；断层主要有f1、f2、f3、f4 、f5、f6 、f7、f8、f9 、f10、f11和f12，这些断裂按其展布方向以北西西向为主，大多数被第四系松散层覆盖，但地貌上比较明显。

2.4水文地质特征

隧址区地下水的形成受地形地貌，岩性、构造、气象等多种因素控制和影响，特别是在构造作用下，断层破碎带，褶皱带，节理密集带、岩性接触带，以及在灰岩带溶蚀发育区为地下水的贮存运移创造了良好的内部条件。本区地下水类型主要有第四系孔隙潜水，基岩裂隙水，灰岩岩溶水等，其中以基岩裂隙水、特别是构造裂隙水分别最广泛，富水性最好。

3隧道面临的主要工程地质问题浅析

木寨岭隧道穿越区地形地貌复杂，地层岩性变化大，地质构造发育（11条断层带和多个褶皱带），水文地质条件复杂，总体工程地质条件差。根据该隧道长大深埋的特点及隧址区特有的工程地质条件，隧道将主要面临以下工程地质问题，隧道勘察设计是应引起足够重视。

3.1、构造复杂性及隧道围岩稳定性问题

木寨岭隧道位于西秦岭地槽皱系的北支秦岭海西-印支褶皱带，地质构造极其复杂。根据区域地质资料分析及本次工程地质调查成果，隧道穿越段发育有6个向斜、背斜构造和12条断层破碎带，分别为大坪背斜、大坪向斜、大坪南背斜、大坪南向斜、南水沟背斜和南水沟向斜；f1、f2、f3、f4 、f5、f6 、f7、f8、f9 、f10、f11和f12。这些褶皱和断层破碎带直接导致隧道穿越地层岩体破碎，洞身稳定性差，且断层带的导水作用造成隧道涌水量大，易发生涌水事故。因此，查明隧址区构造带的性质和特征及其对隧道围岩稳定性的影响是该隧道勘察的主要任务之一。

3.2、岩溶问题

根据本次工程地质调查成果，隧道里程AK211+040～AK211+600段为石炭系下统的灰岩分布地段，石灰岩在地下水渗流过程中易发生溶蚀现象形成溶洞。大中型溶洞的存在直接影响隧道施工时洞身的稳定性，同时充满地下水的溶洞易造成施工时的突然涌水事故。因此，是否有溶洞存在及溶洞的分布特征和充水情况也是该隧道勘察需查明的关键性工程地质问题之一。

3.3、水文地质及隧道涌水量预测问题

水文地质条件是隧道设计的基本地质依据之一，且涌水灾害时隧道施工中最主要的灾害之一，严重危及隧道施工安全，影响施工进度。木寨岭隧道地表沟谷发育，隧道穿越地层变化较大，且发育多条构造破碎带。这样构造破碎带极易成为地下水赋存及导水通道。因此，查明隧址区的水文地质条件并准确的预测隧道涌水量也是该隧道勘察的关键性任务之一。

3.4、高地应力及软岩大变形问题

根据区域地质资料分析，并参考兰渝铁路木寨岭隧道实测地应力资料，木寨岭穿越区属高地应力-极高应力状态。高地应力对硬质岩易产生岩爆，影响施工安全；对软质岩易造成洞身围岩大变形，影响隧道施工安全和施工质量。跟据兰渝铁路木寨岭隧道及G212国道木寨岭隧道开挖调查情况来看，隧址区围岩主要为较软岩及软岩，其最主要的工程地质为软岩大变形问题。因此，查明隧址区地应力分布状态及分布特征也是该隧道勘察的关键性任务之一。

4结论

综上所述，渭武高速木寨岭隧道工程地质条件复杂，面临的主要工程地质问题有构造复杂性及隧道围岩稳定性问题，岩溶问题、水文地质及隧道涌水量预测问题和高地应力及软岩大变形问题。隧道勘察时需引起足够的重视，并对以上工程地质问题采取针对性的勘察措施，以确保勘察精度满足设计要求。

参考文献：

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