隧道工程勘察范文

隧道工程勘察篇1

【关键词】高速公路；隧道；勘察方法

1 公路隧道工程地质勘察工作的目的

隧道工程地质勘察是指为隧道工程的设计、施工等进行的专门工程地质调查工作。查明隧址区的工程地质条件，为公路隧道的设计提供依据是隧道建设的需要也是隧道工程地质勘察工作的目的。主要包括以下几个方面：

（1）隧址区所处的工程地质环境及其稳定性。

（2）查明影响隧道围岩稳定的不良地质及特殊岩体，预测可能存在的工程地质问题，以及工程诱发的环境工程地质问题。

（3）对隧道围岩进行级别划分，预测隧道开挖可能产生的破坏，并提出防护建议。

（4）查明地表水的分布特点、埋藏条件，对隧址区水文地质条件及地下水的腐蚀性进行评价，并预测隧道开挖后的涌水量。

2 公路隧道工程地质勘察的手段及在各勘察阶段的应用

2.1 公路隧道工程地质勘察的手段

（1）工程地质测绘及调查。工程地质测绘及调查是初始阶段勘察的主要手段，它能在较短的时间内查明区域主要工程地质条件，不需要复杂的设备和大量的资金、资料，而效果显著。根据测绘工作对地面地质了解的基础上，往往可以对地下地质情况作出初步判断，为勘察试验工作奠定良好基础，从而为合理布置勘察工作量节约勘察投资。地质人员通过分析收集到的区域地质资料和遥感解译资料，现场量测和描述对隧址区的工程地质条件进行调查研究，其目的是查明隧址区及其附近的地形地貌、地层岩性、水文地质条件、构造特征，并将有关的地质要素以图例、符号等按一定的比例尺如实地反映在地形底图中，作为工程地质预测的基础。

（2）工程物探。地球物理勘探的简称，它是以地下岩土层（或地质体）的物性差异为基础，通过仪器观测自然或人工物理场的变化，确定地下地质体的空间展布范围（大小、形状、埋深等）并可测定岩土体的物性参数，达到解决地质问题的一种物理勘探方法。与其它方法相比具有速度快、效率高、成本低、搬运轻便、勘察面广等特点，不仅能对地质现象进行定性解释，在一定条件下还能给予定量分析。其方法一般包括浅层地震折射、超声波测井、高密度电法、大地电磁法等。

（3）钻探。钻探是工程地质勘察中极为重要的手段，它的特点是可以最为直接获得地层岩性等地质资料，可取样进行室内试验的样品，为孔内波速和水文试验提供载体。但它在整个工程地质勘察投资中的费用往往很大，其进出场条件困难，勘察周期长，具有以点代面的局限，因此如何有效的使用钻探和合理地布置其工作量显得尤为重要，只有把物探与钻探有机地结合起来，才能提高物探的准确性，同时提高钻探的目的性、针对性和有效性。

（4）试验及测试。试验包括岩土水的室内物理力学试验，以及现场抽水、压水等水文地质试验等，目的是获得岩土体的物理力学指标、对岩土层地下水渗透及腐蚀性进行评价。测试要包括配合钻孔进行的地应力测试、地温测试、放射性检测等。

2.2 公路隧道工程地质各勘察阶段的工作重点

高等级公路勘察一般应按公路基本建设程序不同阶段对地质资料的深度要求分阶段进行，一般可分三阶段进行，即工程可行性研究阶段的工程地质勘察、初步设计阶段的工程地质勘察和施工图设计阶段的工程地质勘察。因各个阶段工程地质勘察目的不同，所采用的勘察手段和侧重点也有所不同。

在工程可行性研究阶段，应尽可能详细地收集区域构造地质、岩石地层、水文地质、工程地质、地震地质、环境地质等方面的资料。利用遥感资料（卫片和航片），以工程地质调查和测绘为主，对隧道不良地质路段布置少量钻探工作，以便初略掌握隧道地层岩性特征及不良地质对隧道的影响。

在初步设计阶段，路线的走向和位置已基本确定，进入线路比选阶段，勘察工作以工程地质调查和测绘为主，结合少量钻探、物探工作。通过调绘和物探已初步探明影响隧道稳定的不良地质路段，然后针对性地布置钻孔，查明不良地质路段围岩情况，对路段围岩进行分级。对于滑坡、崩塌、岩堆、泥石流等严重不良地质地段，一般情况下路线应设法绕避。实在无法绕避的要考虑工程措施的可能性与可靠性，以便进行线路比选。

施工图设计阶段，工程地质勘察的目的是详细查明公路隧道地质情况，为施工图设计提供依据。需要进行1：2000工程地质测绘，根据地质调绘和物探结果，针对隧址区的不良地质路段布置勘探孔，查明构造岩溶等的发育特征，采用调查、测绘、槽探、坑探、钻探、物探等综合勘察手段查明场地岩土体组成、性质、分布以及风化层、不良地质、特殊性岩土等。利用钻孔进行抽注水试验、孔内波速试验，以及孔内取样试验。综合所有资料对隧道进行路段围岩分级，预测隧道开挖后的涌水量。

3 公路隧道工程地质评价重点

3.1 公路隧道围岩级别的划分及稳定性评价

公路隧道围岩级别的划分主要根据通过计算隧道围岩基本质量指标修正值[BQ]进行定量分析，同时结合岩土体特征进行定性评价。

根据交通部《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）对公路隧道围岩的分级规定，按照隧道围岩受构造影响程度、发育程度、岩体结构特征、弹性波速（VP）、岩体完整性系数（KV）和隧道围岩基本质量指标修正值[BQ]等因素综合确定围岩级别。

首先确定基本质量指标BQ值，BQ值根据下式计算求取：

BQ=90+2Rc+250KV

式中：Rc—岩石单轴饱和抗压强度，根据室内岩石试验确定；

KV—岩体完整性系数，根据钻孔声波探测值求取，计算公式为KV=（Vpm/Vpr）；

Vpm—岩体弹性纵波波速；

Vpr—岩石弹性纵波波速。

当Rc>90K+30时，以Rc=90K+30和KV代入公式计算；当KV>0.04Rc+0.4时，以KV >0.04Rc+0.4和Rc代入公式计算。

在岩体基本质量指标分级基础上考虑地下水、软弱结构面产状和围岩初始应力状态等因素的影响，对岩体基本质量指标BQ 进行修正，岩体基本质量指标修正值[BQ]值按下式计算求取：

[BQ]=BQ-100（K1+K2+K3）

式中：BQ—岩体基本质量指标；

K1—地下水影响修正系数；

K2—主要软弱结构面产状修正系数；

K3—初始应力状态影响修正系数。

K1、K2、K3取值详见《公路隧道设计规范》（JTGD70 2004）。

求得岩体基本质量指标修正值[BQ]后，根据表1对围岩进行级别划分。

对于构造带及进出口浅埋段，围岩为松散土体或破碎岩体及其风化岩体，应根据岩土体主要特性进行定性分级。

根据隧道围岩的路段分级结果对围岩岩体的破碎情况进行分析，预测隧道开挖后围岩可能遭受的破坏，对其进行稳定性评价，并提出防护建议。例如，Ⅰ、Ⅱ级围岩，岩体一般为完整-较完整，侧壁一般较稳定，在无支护时局部可能产生小掉块现象，一般只需简单防护即可。Ⅳ、Ⅴ级围岩，岩体为较破碎—破碎，开挖后易坍塌，需要进行锚喷、钢架支撑等复合式衬砌。

3.2 公路隧道涌水量的预测

目前公路隧道涌水量的预测一般根据《铁路工程地质手册》及《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004/J339-2004），主要采用地下水动力学法及水均衡理论的降水入渗法估算隧道涌水量。

3.2.1 降水入渗法

根据《铁路工程地质手册》及根据水均衡理论的降水入渗法《铁路工程水文地质勘察规范》（TB10049-2004/J339-2004），按隧道汇水面积范围内降水的入渗率，估算隧道涌水量。地下水的补给来源主要为大气降水，其补给量的多少受降水强度、降水持续时间、地形及地表节理、裂隙的发育程度控制。采用降水入渗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—换算系数；

a—降水入渗系数；

W —多年年均降水量。

3.2.2 地下水动力学法

隧道区地下水主要为基岩中的裂隙水，水量及水位埋深受季节影响较大。根据《水文地质手册》及《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004/J339-2004）采用地下水动力学法估算隧道涌水量。

最大涌水量：

Qm=q0·L

正常涌水量：

Qs=qs·L

qs=q0-0.584εKr（佐藤邦明经验式）

式中：L—隧道计算长度，m；

qo—隧道单位长度最大涌水量，m3/（d·m）；

K—含水层渗透系数；

H—含水层中原始静水位至隧道底板的距离，m；

H-r—静止水位至隧道横断面等价圆中心的距离，m；

r—隧道洞身横断面的等价圆半径，m；

d—隧道洞身横断面的等价圆直径，m；

ε—试验系数，一般取12.8；

qs—隧道单位长度正常涌水量，m3/（d·m）。

根据围岩分级结果通过上述方法进行分段计算隧道涌水量，各分段涌水量之和便为总的涌水量，对涌水量大的路段应建议开挖后采取必要的防排水措施。

4 结语

公路隧道工程地质勘察是各种勘察手段和分析评价方法的综合运用。首先应通过资料收集与研究、工程地质测绘及调查、钻探、物探及各种测试试验等综合勘察手段获得较为准确可靠的工程地质资料，其次应利用前人总结的成熟方法及经验公式从不同角度进行分析对比，最终目的是获得控制隧道围岩稳定的各项因素，分段确定围岩级别，进而对围岩稳定性进行评价，预测开挖涌水量，为隧道施工布置、各段洞身掘进方法及程序、支护及衬砌设计提供详实可靠的工程地质依据。

参考文献：

[1]JTGD70-2004公路隧道设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]TB10049-2004/J339-2004铁路工程水文地质勘察规程[S].北京：中国铁道出版社，2004.

[3]水文地质手册[M].北京：地质出版社，1978.

[4]铁路工程地质手册[M].北京：中国铁道出版社，1999.

隧道工程勘察篇2

【关键词】岩溶；地质；隧道；岩土工程

1引言

某管道工程隧道位于山西省某县境内，穿越段主要出露奥陶系-套碳酸盐岩，地层稳定，岩性变化较小，岩层具水平层理构造，产状平缓，岩层倾向多往南东及南西方向倾斜，局部因褶曲呈波状微起伏，岩溶较发育，溶蚀形态主要为溶洞、溶沟、溶蚀裂隙及蜂窝状溶孔等，一般为半充填，充填物为粉质粘土及灰岩碎石、块石等，岩溶发育在很大程度上与构造裂隙发育程度有关。

2主要任务及勘察技术手段

为完成隧道勘察任务本项目采用了多种勘察技术手段以探明隧址区工程地质情况。

2.1主要任务

查明隧道通过地段的地层、岩性和褶皱、断裂破碎带、不良与灾害地质（滑坡、崩塌、泥石流等）、特殊地质（如岩溶、采空区等）情况。

2.2岩溶分析

溶洞与构造的初步评价：

2.2.1岩溶与岩性的关系

岩石成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。一般地说，质纯厚的岩层，岩溶发育强烈，且形态齐全，规模较大；含泥质或其他杂质的岩层，岩溶发育较弱。结晶颗粒粗大的岩石岩溶较为发育；结晶颗粒细小的岩石，岩溶发育较弱。隧址区共有七个地层，根据地表调查岩溶发育的地层为灰岩、泥质灰岩及白云质灰岩地层。

2.2.2岩溶与地质构造的关系

溶洞与裂隙的关系：裂隙的发育程度和延伸方向通常决定了岩溶的发育程度和发展方向。在节理的交叉处和密集带，岩溶最易发育，隧道进口岩石节理裂隙发育，岩体较破碎岩溶较发育，岩芯多见蜂窝状溶蚀。与断层的关系：沿断裂带是岩溶显著发育地段，常分布有漏斗、竖井、落水洞及溶洞、暗河等。往往在正断层处岩溶较发育，逆断层处岩溶发育较弱。隧址区发育-断层，因断层破碎带影响，岩溶裂隙发育，岩芯多为碎块状，局部短柱状。

2.2.3岩溶与地形关系

地形陡峻、岩石的斜坡上，岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态；地形平缓地带，岩溶多以漏斗、竖井、落水洞、塌陷洼地、溶洞等形态为主。现场地表调查可知，在地形陡峻山沟内多见溶沟，有明显水流痕迹，岩石表面有松散溶蚀风化残留物附着于岩体表面。

2.3勘察技术方法

本次岩土工程勘察采用的主要技术方法包括：

2.3.1资料收集、分析整理

收集分析区域地质普查、区域水文地质普查、有关重大工程的地质勘察成果、气象、水文、地震和地区国民经济发展规划等资料，并进行整理、分析。

2.3.2地面工程地质测绘、钻探

对隧道通过地段及其附近地区的地质和水文地质工程地质现象进行调查、测绘机钻探。

2.3.3高频大地电磁探测、声波测试

采用高频大地电磁测深法、选用EH-4型StrataGem电磁仪，主要查明松散层、基岩风化层厚度和褶皱、断层破碎带、节理、裂隙密集带等构造、岩体破碎带深度与厚度，以及矿山采空区的分布深度和高度等。采用单孔法，选用是重庆奔腾数控生产的WSD-2A数字声波测试仪，在钻孔内测定岩体弹性纵波和横波波速，现场测试岩块弹性纵波和横波波速，计算岩体的完整性指数。

3勘察手段应用及地质解译

隧址区地貌属低山丘陵地貌，地形起伏较大，局部为悬崖，地形陡峭，沟谷纵横，切割深，从大的地貌上看隧址区南高北低，海拔高程790～1047m，相对高差257m。拟建隧道进、出洞口位于山脚下沟谷处，地形相对平缓。

3.1钻探及其成果

经钻探揭露及地表地质调查，隧道穿越范围主要出露奥陶系-套碳酸盐岩地层，地表基岩露头发育，现将场地各地层岩土层特征从上至下分述如下：

3.1.1第四系

①残坡积碎石土：黄褐色，碎石约占60%，母岩成分为灰黑色灰岩，角砾及泥质充填，不均匀分布，该层零星分布于沟谷及山坡-带，主要为悬崖顶部坡积灰岩残坡积而成。

3.1.2奥陶系中统上马家沟组

②中风化泥质灰岩：灰色，灰黄色，细晶结构，薄-中厚层状构造，节理裂隙发育，局部含方解石细脉，偶见溶蚀小孔，岩石一般较完整，局部风化破碎，岩石呈水平层理、产状平缓，夹灰岩及白云质灰岩，该层在地表分布于山顶一带，厚度大于40m。

3.1.3奥陶系中统下马家沟组

③中风化灰岩：深灰色，薄～中厚层状构造，细晶结构，岩芯呈短柱及长柱状，少部分岩芯呈碎块状，RQD值为极差-较好，层状裂隙较发育，局部受构造影响溶蚀发育，溶蚀空间被灰岩碎屑及泥质充填，该地层见于隧道进洞口及中部钻孔。该层在地表分布于山体北东坡及隧道进口处山坡、沟谷一带，厚度约60~80m。④中风化白云质灰岩：深灰；薄-厚层状构造，细晶结构，岩芯呈短柱及长柱状，少部分岩芯呈碎块状，RQD值极差-差，层状裂隙较发育，溶蚀发育。地质钻探及高频大地电磁探测在该层内发现有-岩溶裂隙发育带，岩溶发育带内溶蚀裂隙发育，岩芯破碎成碎块状，局部短柱状，岩芯溶蚀现象明显，块状、柱状岩芯上有较多溶蚀孔洞，半充填或无充填，岩芯采取率较低，RQD值极差-差。该层见于中部钻孔号孔。地表直径2～4cm的溶孔较发育。该层地表主要分布于山体北东坡-带，厚度60~100m。⑤中风化泥质灰岩：灰色、灰黄色，中风化薄～中厚层状构造，细-微晶结构，节理裂隙发育，该层分布山体北东坡及沟谷一带，厚度10~20m。

3.2高频大地电磁测深处理与解释

EH-4野外采集的时间序列的数据进行预处理后，在现场进行FFT变换，获得电场和磁场虚实分量和相位数据，对每一个测点进行编辑，舍掉畸变的频点，保留高质量的频点数据。然后进行一维BOSTICK反演和地形校正，在一维反演的基础上，再进行带地形二维反演成像。最后使用surfer软件绘制电阻率等值线图。高频大地电磁测深法勘探以地下介质的电性差异为基础。由于地下岩石成因环境不同，同时受构造运动的影响，从而在纵向和横向上产生电阻率的变化；此外岩石的电阻率值还与地层结构、成份、岩石颗粒的大小、密度以及地下水含量等因素有关。从而可根据反演断面图电性特征的分布情况，推断解释地下目标体的埋深、形态及分布规律等。在断面上，电阻率等值线密集带或横向斜率突变带，说明在该处两侧存在不同地质体，往往是不同电性地质层的分界处或断裂带。推断断裂时，低电阻显示区范围广，视电阻率值过低，很可能为断裂破碎严重区。在资料解释时，判别异常区主要是根据电阻率值变化及电阻率等值线的形态等综合因素考虑的。根据隧道左线、中线和右线高频大地电磁测深二维反演，可以看出电阻率异常形态较为复杂，发现断层1条，并且几乎都位于反演资料上相对应的位置处，说明异常沿走向是连续的，而且向深部也有一定程度的延伸。发现1条岩溶发育带，电阻率很低，基本在100Ω•m以下，该隧道工程地质条件较差。在中部内有一明显低阻异常带，并向深部延伸约350m，电阻率值在50～350Ω•m，推断为一断层，倾角约60°。在断层附近，岩溶裂隙较为发育，施工时应引起注意。

3.3声波测井资料解释成果

3.3.1进洞口测井资料解释

从声波测井及电阻率测井资料来看，测井波速背景值在2875～4050m/s之间，电阻率背景值在4370～6050Ω•m之间，总体岩石声波与电阻率变化有-定幅度。在深度5.3～5.9m，声波测井出现低速值，约为2600m/s左右，电阻率测井出现低阻值，约为3250Ω•m，推测为裂隙或溶蚀带；在深度8.1～10.7m内声波测井出现低速值，约为2700m/s左右，电阻率测井出现低阻值，约为3870Ω•m，推测为裂隙或溶蚀带；在深度14.0～15.1m内声波测井出现低速值，约为3320m/s左右，电阻率测井出现低阻值，约为4100Ω•m，推测为裂隙或溶蚀带；在深度18.0m以下内声波测井及电阻率测井出现值往下的趋势，声波速度约为3700m/s左右，电阻率约为5350Ω•m，推测为裂隙或溶蚀带。

3.3.2出洞口测井资料解释

从声波测井及电阻率测井曲线图来看，测井波速背景值在3250～4200m/s之间，电阻率背景值在5850～6250Ω•m之间，总体岩石声波与电阻率变化不大，岩石较完整。在深度4.4～5.2m，声波测井出现相对低速值，约为3050m/s左右，电阻率测井出现低阻值，约为4200Ω•m，推测为裂隙或溶蚀带。根据对物探数据分析，结合地质调绘、钻探成果，地面以下物理层大致可分为三层：第一层纵波波速为2125～2378m/s，结合地表调查及钻探揭露，综合解释该层为第四系残坡积碎石土层；第二层纵波波速为3030～4545m/s，结合已知结果，解释为中风化层，岩性主要灰岩等；第三层纵波波速为3257～4426m/s，结合已知结果，解释为微风化层，岩性主要为灰岩。通过本次高频大地电磁探测及声波测井成果显示：（1）通过本次物探勘查，基本查明了指定剖面段地表下450m左右深度范围内的断裂构造及风化带（或物性界面）的起伏变化情况，总体结果较可靠。（2）在根据声波及电阻率测井资料，进口区域岩溶裂隙较发育。（3）通过高频大地电磁探测，在中部范围内有一明显低阻异常带，并向深部延伸约350m，电阻率值在50～350Ω•m，推断为-断层，倾角约60°。另在中部范围（断层周围）发现1条岩溶发育带，电阻率很低，基本在100Ω•m以下，受断层影响，岩溶裂隙较为发育，该段隧道工程地质条件较差。

4结语

由于岩土的特性以及勘察目标的不同，采用的勘探方式也应不相同。尤其岩溶地区地质构造复杂采用多种勘察手段方法进行综合勘探，各勘探手段之间可以相互依靠、补充，比单一钻探和地质调查等更为全面和精确、便捷、经济；钻探虽然使用最为广泛，但在进行岩石勘察时，应从经济性出发，避免盲目化和随意化。

隧道工程勘察篇3

随着我国城镇化发展进程的加快，隧道在城市道路建设中得到了广泛的应用。本文以长春市隧道工程为例，依据国家岩土、基坑及地铁等规范，对城市隧道涉及的岩土工程问题进行总结，对勘察工作的实施提出了建议。

关键词：城市隧道，设计条件，影响因素，岩土勘察；

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

0引言

加快城市建设步伐，走中国特色城镇化道路，是我国经济发展的又一重大战略方针。以长吉两市为例，到2020年，长吉一体化区域城镇人口将达到700万，城镇化率达到80%以上。加大城市基础设施投入，提高城市的承载能力，已成为各级政府的当务之急。2009年，长春市完成渠化改造路口31处，大中修道路46条，新建续建桥梁14座、道路137条，仅长春四环路一项，通车里程达67公里，在这些工程中，隧道成为一种重要的道路交叉方式。下面以长春大街隧道工程为例，对城市隧道设计勘察中所涉及的岩土工程问题探讨如下。

1工程概况

拟建长春大街隧道，是长春亚泰大街改造工程的一个重要节点，位于市区繁华地段，长1200米，宽25米，穿越长春大街等五条街路，两端入口采用悬壁式挡土墙，中间部分采用矩形框构结构，区间采用U型槽，底板最大埋深11.00米，明挖法施工或盖挖法施工。

2场地工程地质条件

拟建场地位于长春伊通河以西，地貌单元为松辽平原波状台地，地层岩性自上而下依次为：

①层人工填土，褐黑色，粘性土为主，厚度0.30～4.50米；

②层粉质粘土，褐黄色，湿，可偏塑硬，厚度0.50～7.90米；

③层粘土，褐黄色，硬塑，饱和，厚度0.80～7.60米；

④层粗砾砂，黄色，密实，饱和，厚度0.20～3.70米；

⑤层泥岩与粉砂质泥岩互层，紫红色，全～强风化状态，稍湿，厚度10.00～15.00米。

第四系覆盖层平均厚度15米，白垩系紫红色泥岩与泥质粉砂岩构成基底，地下水稳定水位埋深2.50～3.00米。抗浮设计水位，按地方经验以稳定水位上升1.00米取地表下1.50～2.00米。

3岩土工程问题

根据隧道的结构形式，拟采用的施工工艺，结合场地地质条件，隧道设计施工涉及的岩土工程主要有：

3.1支护措施及开挖方式的选择

长春大街隧道地处我市繁华地带，周围建筑鳞次栉比，基坑施工不具备天然放坡及排桩+锚杆的支护条件，排桩+内支撑是首选方案。此方案虽会对施工产生一定的影响，但对基坑维护结构的稳定以及基坑周边建筑物地下管线可起到有效的保护作用。场地位于城市交通要道，基础施工不能阻断交通，开挖方式应选用盖挖法。

3.2降水产生的影响

U型槽最大埋深11米，场地地下水位2.50～3.00米，基础施工需采用基坑降水措施，水位至少应降至底板下1.00米，平均水位降深10米，地基土因水位下降而增加的附加压力达100kpa。目前，长春市基坑降水均采用管井法，以降水时间3个月计，持续降水对周边建筑特别是采用天然地基浅基础建筑产生的影响不容忽视。

3.3抗浮问题

隧道正常使用期间，按抗浮设计水位计算，地下水对矩形框构结构将产100～110kpa的浮力，结构自重及上覆土重能否克服地下水的浮力作用，需要进行抗浮设计，准确确定抗浮设计水位。

3.4基底回弹问题

U型槽底埋深-11.00米，持力层位于粘性土层中，地基土卸荷后，地基土能否产生卸荷回弹问题。

4勘察工作要点

与普通市政道路工程不同，由于隧道工程涉及复杂的岩土工程问题，因此除钻探取样等常规勘探手段外，尚应对涉及的岩土工程问题进行重点勘察。

4.1U型槽勘探孔布置

采用内撑支护方式，立柱要承担很大的荷载，因此，布置U型槽勘察工作时，除在U型槽两侧应布置勘探孔外，U型槽中轴线亦应布置勘探孔，其勘探深度应大于两侧的勘探孔；

4.2水文地质试验

应进行地下水水文地质试验，确定地层渗透系数，单井涌水量，基坑出水量，为基坑降水设计提供依据。目前，长春粘性土渗透系数普遍采用0.45～0.50m/d的半经验数据，此数据是通过粘性土混合抽水试验确定的。由于长春粘性土中地下水补给慢，所确定的渗透系数精度有限，因此，应采用压水试验方法，分层确定粘性土及砂土的渗透系数等水文地质参数。

4.3地下水位观测

抗浮问题是当今基础工程的热点，由于长春市没有历年水位观测资料，抗浮设计水位完全靠经验推测，而抗浮水位对工程投资及工程安全影响巨大。为此，在工期允许情况下，应从方案设计阶段开始，布设水文地质观测孔，对地下水进行长期观测，摸清地下水位变化规律。

4.4特殊性试验

对基坑支护工程应进行地基土静三轴试验，确定地基土抗剪强度指标、，为基坑支护设计提供参数。根据长春建筑基坑设计经验，采用三轴不固结不排水剪确定的、值偏于安全，采用三轴固结不排水剪确定的、值更能反映工程实际。

此外，应进行土的高压固结试验，确定土的前期固结压力，压缩指数，回弹指数，为分析评价降水对周边建筑产生的影响以及评价基底回弹问题提供依据。

4.5岩土工程监测

上述岩土工程问题，不仅是隧道工程建设中的难点和重点，也是岩土工程界的难题，其中的多数问题尚处于探索阶段，经验不多，没有成型的解决措施。隧道工程，关系到城市交通安全，关系国计民生，容不得半点纰漏。因此，对隧道基坑支护、降水等对工程环境产生影响的项目，应采取严格的监测措施，对维护结构以及邻近重点建筑进行沉降变形监测，限定变形控制标准，制定预防措施，确保工程的安全。

5结语

城市隧道涉及众多的岩土工程问题，施工难度大，技术复杂，岩土工作者应发挥聪明才智，不断总结，积极探索，使城市隧道勘察工作做到即安全经济，又提高创新。

参考文献

［1］刘钊,佘才高,周振强.地铁工程设计与施工.人民交通出版社2006年1月

［2］建筑基坑支护技术规程JGJ 120-99.中国建筑工业出版社 2006年2月

隧道工程勘察篇4

关键字：隧道勘察;隧道选线;隧道施工Abstract: Recent years, with the development of economy, the prospecting engineering has made great progress, especially the tunnel engineering has been applied more and more widely, especially in public infrastructure construction through the mountain is more widely. It can not only save a part of the project cost, but also increase the project safety. It is precisely because of this broad, making the tunnel engineering investigation is paid attention to more and more. In this paper, taking it as the starting point, the engineering geological conditions, tunnel survey line selection from three aspects related research and construction of tunnel engineering geological problems are discussed, points out that tunnel engineering investigation and construction considerations and future work points.

Keywords: tunnel; tunnel line; tunnel construction

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：

近几年来，随着经济的发展和科学技术水平的提高，勘察工程也取得了长远的发展，尤其是隧道工程的勘察工作被广泛的应用，隧道工程不仅为水利、电力、交通、矿山等使用，现在已为地下城市建设、冷藏、储油、储水、环境工程、国防工程以及长输管道山体穿越等广泛应用。但是由于隧道对工程地质条件的要求较高，在进行隧道勘察和施工时应引起特别注意。下面本文就对隧道勘察和施工过程中应该注意的一些具体事项进行详细的论述。

一、隧道选线的工程地质条件

隧道工程的勘察工作对于隧道施工来说具有重要的作用，能够减少隧道施工过程中的潜在安全隐患。隧道施工和勘察之前，首先要对隧道选线的工程地质条件进行详细的了解，从当地的地形地貌条件、底层与岩性的条件以及地质构造条件三个方面做到细致的了解，为今后的工作打下基础，下面本文就进行详细的论述。

（一）地形地貌条件

当工程需要翻越高陡的山体时，为了降低施工的难度，往往会采用在山体中开凿隧道通过的方式。但是在隧道选线的时候应注意利用地形，并且要方便施工。在山区开凿隧道往往只有进口和出口两个工作面，如果隧道的洞线过长就会延长工期，影响效益。为此，在选线的时候，应尽量采取直线，避免转弯或减少曲线和弯道。

（二）地层与岩性条件

地层与岩性条件的好坏直接影响到隧道的稳定性。在隧道选线时，应分析沿线地层的分布和各种岩石的工程特性。对于坚硬的岩石，如火成岩中的花岗岩、闪长岩、辉长岩、辉绿岩、玄武岩；变质岩中的片麻岩、石英岩、硅质大理岩等，这些岩石一般都是比较好的。

（三）地质构造条件

隧道选线最好的地质构造条件是出露面积较大的块状岩体，如深成火成岩的岩基，古老的基底片麻岩以及厚厚的沉积岩等。在这些岩体中也要注意断裂带和风化带的发育程度。

在褶皱构造地区的隧道选线，应注意分析隧道轴线与岩层产状的关系。根据一些施工经验，轴向与地质构造线的交角应大于30°，故轴线与岩层走向垂直优于与岩层走向平行，而且倾角陡立最好，这是因为陡立而垂直于洞线的岩层，在隧道开挖时可以形成自然拱圈，对围岩稳定有利。

二、隧道的勘察相关问题探究

隧道勘察工作的进行，能够确保隧道施工的安全性，提高隧道施工的准确性和效率，在实际的隧道勘察工作进行过程中，为了要确定隧道位置、施工方法和支护、衬砌类型等技术方案，提供相对精确的勘察数据和资料，需要对隧道地处范围内的地形、地质状况，以及对地下水的分布和水量等水文情况要进行勘测。下面进行具体的论述说明。

（一）隧道勘察的目的

隧道勘察的目的是在于查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件，以及隧道施工和运营对环境保护的影响，为规划、设计、施工提供所需的勘察资料，并对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设施方案和施工技术措施，从而使隧道工程经济合理和安全可靠。

（二）隧道勘察的几个阶段

隧道勘察阶段一般分为：可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段以及详细勘察阶段，每个阶段的勘察工作都需要细致深入，以掌握准确的资料，保证勘察工作和施工工作的顺利完成。

可行性研究勘察阶段按其工作深度，可以分为预可行性研究和工程可行性研究。预可行性研究中的勘察主要侧重于是收集与研究已有的文献资料；而在工程可行性研究中，需在分析已有资料的基础上，通过踏勘，对各个可能方案作实地调查，并对不良地质地段等进行必要的勘探，大致查明地质情况。

初步勘察阶段是在批准的工程可行性研究报告推荐方案的基础上，在初步选定的路线内进行勘察，其任务是满足初步设计对资料要求。根据工程地质条件，优选路线方案，在路线基本走向范围内，对可能作为隧道线的区间进行初勘，重点勘察不良地质地段，以明确隧道能否通过或如何通过。提供编制初步设计所需全部工程地质资料。

详细勘察阶段的目的是根据已批准的初步设计文件中所确定的原则、设计方案、技术指标等设计资料，通过详细工程地质勘察，为编制施工图设计提供完整的工程地质资料。详勘的任务是在初勘的基础上，进行补充校对，进一步查明沿线的工程地质条件，以及重点工程与不良地质区段的工程地质特征，并取得必需的工程地质数据，为确定隧道位置的施工图设计提供详细的工程地质资料。详勘工作可按准备工作、沿线工程地质调绘勘探、试验、资料整理等顺序进行。

（三）隧道勘察的注意事项

首先隧道的勘察工作要按照勘察的阶段稳步进行，在实际的勘察工作中要建立起勘察数据的共享机制，降低重复勘察的几率，同时要建立起勘察数据共享的信息服务平台，更好地为勘察工作服务；其次需要采用先进的勘察技术，借鉴国外先进的勘察经验，在综合当地隧道的地形地质地貌情况进行细致勘察，做到具体地点具体勘察；其次在勘察的过程中需要具有创新的机制，培养勘察者的勘察创新思维，避免勘察思想过于陈旧制约勘察工作的开展；最后需要培养相应的理论知识水平和实践经验技能都丰富的高素质勘察人员，储备人才力量，且勘察工作要得到地方的支持，保证勘察事业顺利的发展，并获得更广阔的发展空间。

三、隧道施工中的工程地质问题

隧道的勘测、设计、施工三个阶段的工程地质工作都是必要的，但是施工阶段的地质工作更为重要。因为隧道本身就是岩体介质构成的，其工程地质条件在勘测、设计阶段，仅用地面地质调查测绘及少量钻孔，所了解的情况毕竟是有限的。因此在隧道施工时要进行监测和预报。

（一）围岩变形与破坏

隧道施工开挖后，围岩由于地应力超过了岩石强度将会发生变形破坏。其破坏形式主要决定于岩石的类型和岩体结构。对于坚硬的弹脆性岩石，主要是塑性变形或蠕变；对于松散（软）土层，主要破坏形式是洞顶拱形塌落，洞壁侧向滑塌。

（二）隧道施工方法

为了防止围岩的变形和破坏，应根据地质条件选择适当的施工方法，主要是开挖方式和支衬方式。

隧道开挖方式主要有两种，一种是全断面开挖，一种是导洞开挖。全断面开挖的方法一般用于围岩稳定，无塌方掉石的地区，对岩石稍差但断面尺寸较小的中小型隧道也可以采用这种方法；导洞开挖的方法一般用于断面较大，岩体不太稳定的地质条件。为了防止塌方事故的发生，可以缩小断面，先打导洞，然后分块完成施工断面。

隧道的支衬工作主要是支撑和衬砌两个方面。除了围岩特别坚固完整可以不用支衬外，一般的隧道施工均需要支衬，而且时间越长越好，这样可以有效的防止开挖后的围岩变形的发展。支撑工作是在开挖过程中，为了防止围岩塌方的临时性措施，现在多采用锚杆支护。衬砌是维护隧道围岩永久性的结构，用以承受山岩压力。目前最为常见的是新奥地利隧道工程法（简称新奥法）。它的核心思想是：在充分考虑围岩自身承载能力的基础上，因地制宜的搞好地下洞室的开挖与支护。它强调运用光面爆破，锚喷支护和施工过程中的围岩稳定状况监测。

结束语：隧道工程作为线路工程中的重要组成部分，得到了广泛的重视。从地质勘察方面更应引起高度的重视，采取各种有效的勘察方法，查明隧道沿线的地质情况，能够为隧道的安全施工奠定夯实的基础。本文就从隧道的勘察工作入手，从三个方面探讨了在隧道勘察工作中需要注意的事项，并简单的论述了在隧道勘察之后的施工中需要注意的问题，希望通过本文的论述，能够对今后的隧道勘察和施工工作起到一定的帮助作用，使勘察工作更为细致，获取的勘察数据更为精确，隧道的施工更为安全。

参考文献：

[1] 尹琳平 对隧道工程地质问题的探讨与评价 科技致富向导，2011年第18期

[2] 杨景和 浅谈隧道的工程地质勘察 建材与装饰，2011年第1期

[3] 杜红岩 山岭隧道工程地质勘察的问题探析 中国新技术新产品，2012年第01期

[4] 董维勇 工程地质勘察相关问题探究 城市建设理论研究，2012年第29期

隧道工程勘察篇5

[关键词]水文地质 地面沉降 砂土承载力 隧道浅埋段浸没

[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-12-2

0前言

地下水水位随气候、人类活动等因素影响发生变化，其变化幅度是没有规律的。地下水位频繁活动的部位对岩土层、对建筑工程是不利的。在岩溶地带，地下水活动强烈可加强岩溶发展；在建筑工程基础压缩层内活动时，水位下降后新增加的自重应力引起土体本身产生压缩变形，上升则软化岩土、降低地基土强度，压缩性增大，若上升过程遇湿陷性黄土、膨胀岩土、盐渍土时，而更为严重，能导致建筑物严重变形甚至失稳。地下室修建过程的上浮、游泳池空池时上浮，水库坍岸，地面沉降与塌陷，均与地下水位变化密切相关。

隧道工程相对其它工程而言，具有隐蔽性强，施工工期长，穿越地质环境复杂的特点。尤其是长隧道，从勘察到施工完毕，往往历时四、五年，而水文地质环境不是一成不变的。工程地质勘察时揭露的水文地质条件往往和施工时的水文地质环境不同，尤其是受大气降水补给的含水层水位变化大，隧址区一般难于获得当地水位变化的准确资料。勘察报告中一般都是引用当地区域水文资料，而区域水文资料大都是80年代做的工作。大多隧道勘察过程都是强调隧道涌水量，用多种方法计算涌水量，并注重隧道疏排地下水后对地表环境的影响，但就地下水变化对隧道自身影响、隧道建筑后对周边环境的影响缺少重视。致使某些隧道在施工过程中往往出现底鼓，路基沉降的事故，隧道建成后引发新的工程地质问题。

1水文地质环境变化对隧道工程的影响

1.1地下水位变化对地基承载力的影响

地下水位变化对地基承载力的影响主要表现在砂类土上，尤其是细砂、粉砂。铁路、公路系统研究表明，细砂饱和状态比潮湿状态承载力降低14%～22%，粉砂在饱和状态下比潮湿状态下降低33%～53%，见下表。

从上表分析可得出，粉砂由稍湿变为饱和时承载力虽然降低了，刚好是100kPa，相当于10m水柱的压强。但对上部构筑物而言，亦受到的地下水的浮托力，浮托力的大小与水位上升高度、构筑物体积是相关的。对于奠基于粉砂、细砂中的构筑物而言，其受到地下水的浮托力可以大于砂土降低的承载力，但是也可能小于砂土降低的承载力。当地下水上升到一定高度（远大于砂土降低的承载力）而构筑物缺少足够自重时，会导致构筑物上浮；反之地下水上升的高底仅达到构筑物基底时，由于粉砂承载力降低会致使构筑物下沉，若构筑物建成后长期受振动荷载，下沉会有加剧的趋势。

粉砂、细砂由饱和变为潮湿，看起来承载力是增加了，其实不然。众所周知，地面沉降、地面塌陷的主要影响因素是由于地下水下降引起。位于饱和砂土中的构筑物在地下水大幅度下降时不但会失去浮托力，还增加了自重应力，沉降更加显著。按地下水中土的自重应力计算公式：

σcz=γ’×z，

σcz――指土的自重应力（单位kPa）

γ’指土的浮容重（单位kN/m3），等于饱和容重减去水的容重，水的容重取10kN/m3

z――土层厚度（单位m）。

由该式可计算出，水位每下降1m，土的自重应力增加10kPa。

如在建沪昆客运专线湖南段某隧道，该隧道进口明洞奠基于花岗岩残积黏质砂土中，黏质砂土工程性质与细砂相似。勘察期间钻孔未揭露地下水，但明洞施工时发现有水。该问题未引起足够重视，结果明洞基础施工过程中经历了先下沉、后上升的过程，虽然变化幅度不大，但不能满足零沉降的要求。后来对地基进行了灌浆处理。经调查，勘察工作完成于2009年，该隧道明洞施工始于2012年，2009年恰是南方普遍大旱，尤以广西、贵州旱情最重，湖南旱情稍缓，隧址花岗岩残积土中地下水受大气补给，水位变化幅度超出常规，致使勘察中提出的承载力偏大。2013年明洞施工期间，访地区雨季连续60天无干旱，但由于隧道建成后壅水，地下水缓慢回升，受地下水浮托力的影响，隧道明洞部位稍有抬升，约1～2mm。一般而言，该区域地下水位变化幅度为2～3m，但实际施工过程中水位变幅多达5.0m，从勘察时无水，到注浆施工进水位高出隧道底板充分说明地下水变化幅度之大。

1.2地下水位变化对材料的腐蚀性影响

《岩土工程勘察规范 （GB50021-2009）》表12.2.1、《公路工程地质勘察规范 （JGJ C20-2011）》附录K.0.2指出，Ⅰ、Ⅱ类环境无干湿交替作用时，按环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀介质硫酸盐含量数值（界限指标）应乘以1.3，从而可以得出，地下水位变化使建筑物受到干湿交替作用，降低了混凝土结构对硫酸盐腐蚀的抵抗能力。

《铁路凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）》中指出，处于水位变化区和处于干湿交替区，碳化环境作用等级为T3（见规范4.3.1）；水和土中的氯盐的对混凝土腐蚀性需在有干湿交替作用下才能发生（见规范4.3.2）；地下水变动是划分破坏环境作用等级的重要依据，（见该规范4.3.5），该表中“频繁接触水”与“处于水变动区”均与地下水位变化频率相关。

《铁路凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）》（表4.3.1）

《铁路凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）》（表4.3.2）

《铁路凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）》（表4.3. 5）

此外，水文地质环境变化（地下水位变化）对隧道涌水量、边坡的稳定性有重大影响，本文不作详述。

2隧道工程对水文地质环境的影响

2.1隧道排水对水文地质环境环境影响

如京广铁路南岭隧道，该隧道穿越南岭山脉的五盖山与骑田岭夹持地带的剥蚀低山丘陵区，隧道全长6061.8 m，隧址岩溶发育、隧道受岩溶地下水危害严重。在20世纪80年代初期，隧道设计和施工时，对影响隧道的地下水均采用以排为主的方案，随着隧道施工进展，由于岩溶地下水对隧道施工安全和地质环境的危害日益加剧，逐步调整了施工方案，对地下水危害严重地段采取以堵为主、堵排结合的原则，尤其在生潮垅岩溶最为发育地段，选用正洞以堵为主、平行导洞以排放为辅的措施。南岭隧道运营14年来，因平行导洞漏水严重、涌水量大，造成南岭隧道顶部岭白塘、生潮垅以及下连溪溶蚀洼地地表塌陷复活、扩大，特别是岭白塘新生陷穴达13处。据观测资料统计，通过洞内各种途径排出的泥砂量已达80余万立方米，造成隧道中心水沟泥砂淤塞，涌水量增加，隧道基底长期浸泡，严重威胁行车安全。

2004年岩溶地质调查结果表明，以隧道为中心形成了一个地下水降落漏斗，在降落漏斗内地下水水流速度急剧增加，水力比降超过黏粒土抗渗透比降，地表黏粒不断被地下水带入隧道排水系统中，从而导致隧道越排地下水，水力梯度越大，排出泥砂越多，原地表塌陷复活、增大，并形成新的渗流通道，引发新的地面沉陷，导致水井水位下降，浅部泉水消失，形成恶性循环。这一实例说明，隧道工程长期排水改变了周围的水文地质环境，引发了系列工程地质、环境地质问题。

2.2隧道壅水对水文地质环境的影响

浅埋隧道在穿越含水层时，需防止施工过程产生突涌，进行了灌浆加固，隧道建成后在浅埋带形成了止水帷幕，在一定的水文地质条件下，会壅高地下水位，或截断、改变局部地下水流向，使地下分水岭迁移或局部形成新的分水岭。如图1所示，为某隧道浅埋段，地下水原流向为由北向南，隧道建成后使浅埋段地下水位上升，形成新的分水岭，隧道北侧地下水往绕渗（图中，实线箭头为原地下水流向，虚线箭头为隧道修建后地下水流向）。由此可导致原地下水上游区沟谷中农作物区浸没，房屋地基下沉，亦即隧道浅埋段浸没，若上游地下水侵入到边坡软弱结构面中，尚可引起边坡失稳；下游局部由于地下水补给量减少，居民水井水位降低，减少，部分泉、井水消失。

3小结

水文地质环境与隧道工程是密切相关的，是相互作用的。水文地质条件简单便于隧道施工，隧道建成后会改变当地水文地质条件，主要体现在地下水水位变化增大，地下水径流改向、绕渗，水力梯度改变。地下水位的变化同时会引起特殊岩土体的工程地质性质变化，如粉砂、细砂承载力降低、湿陷性黄土沉陷、膨胀岩土遇水膨胀等。因此，做好隧道与水文地质环境的分析工作，具有重要意义。隧道设计与施工过程中，不要轻视地下水位变化幅度，即便是2～3m变幅，其作用也是巨大的。

隧道勘察工作中，尤其是进出口段，铁路隧道勘探孔深度一般地层控制在进入隧道底部（路肩设计标高）以下3～5m，公路隧道一般岩土勘察探深度至路线设计高程以下不小于5.0m。两者均从工程物理力学性质出发，未考虑是否需查明水文地质条下，从而导致未见地下水亦可终孔。在实际勘察工作中，隧道勘探深度应能查明地下水位，或进入相对隔水层3～5m为宜。

隧道勘察工作中加强水文地质环境勘察工作，有利于指导隧道施工选取合理的截、堵、引、排水措施，避免隧道在建及运营期间，引发各种工程地质、环境地质问题，为建设和谐社会发挥应有的力量。

参考文献

[1]《岩土工程勘察规范 （GB50021-2009）》.

[2]《公路工程地质勘察规范 （JGJ C20-2011）》.

[3]《铁路工程地质勘察规范 （TB 10012-2007） （J 124-2007）》.

[4]《铁路凝土结构耐久性设计规范（TB10005-2010）》.

[5]《地基与基础 （第三版）》顾晓鲁、钱鸿缙、汪时编.

隧道工程勘察篇6

【关键词】山区隧道；地质勘察技术；综合应用；探讨

隧道工程建设施工难度大，施工技术要求高，任何一个施工环节出现问题都可能对整个隧道工程质量产生严重影响。山区地质环境较其他区域而言，其地质环境更为复杂，特别是在深埋隧道工程建设中经常会遇到高地应力岩爆及高地温等问题，超长隧道工程建设施工中会遇到通风问题；软弱围岩地质条件下的隧道工程建设会在施工中遇到塌方，渗透等问题，这些因素的存在都给隧道施工带来极大的难度。为了能够保证山区隧道工程施工质量必须要通过技术手段来防止这些地质灾害，地质勘查技术是当前隧道建设工程领域中一项重要的防治这些地质灾害，确保隧道工程安全施工的重要技术。加强对该项技术在山区隧道工程建设中的综合应用问题研究具有十分重要的现实意义。

1.山区隧道工程地质状况概述

山区隧道一般为岩溶地貌或蚀峰地貌，整体地质具有明显的切割特征，高差较大，通常从进洞到出洞的呈现出逐步降低趋势。山区岩体的整体性差，通常山区的岩体节理裂痕比较严重，使得在隧道工程建设时往往会因围岩稳定性差给施工带来极大的难度。所以，针对山区隧道工程地质状况特点，为了能确保隧道工程顺利实施，必须要对山区隧道的地质水文情况、地质构造规律特征、岩溶发育状况进行深入细致的勘查，根据地质勘查结果合理选用施工技术和施工工艺，并结合勘查数据结果对施工可能会存在的施工安全隐患问题采取有针对性的技术处理措施，为山区隧道工程建设的顺利实施提供重要的技术支持。

2.地质勘察技术在山区隧道工程建设中综合应用方式及效果

2.1地质调绘技术

地质调绘技术是一项综合性的地质勘查技术，该技术主要对山区隧道整体地质状况进行勘查分析。具体而言，该项技术主要是对山区隧道施工区域的地质条件和地貌条件进行深入的勘查，结合施工区域相关地质状况资料对隧道工程建设的可行性作出综合评价，为后续的隧道地质勘查工作提供重要的依据。由于山区隧道工程的地质条件相对比较复杂，通过运用地质调绘技术可以对山区隧道的整体地质状况进行掌握，经对隧道工程区域地质状况的细化分析后发现不利于隧道施工的地质问题，进而针对问题采取相应的防范措施。由于绝大多数的地表都是由第四系覆盖，往往在地质构造方面对地质具体情况难以直观观测到。在此情况下，我们可运用地质调绘技术在岩层上合理地布四条物探测线，同时结合地震法及电法对其进行勘查，可对岩层的断裂的具体走向和发展趋势进行整体掌握。为山区隧道工程后期的地质勘查工作施工组织设计提供重要的地质资料参考依据。

2.2综合物探技术

地质调绘技术是对山区隧道工程区域的地质构造，如岩层、水文进行大面积的勘查、分析的技术。使得我们对山区隧道工程的地质状况有了整体性掌握，且对山区隧道工程施工中可能存在的不利于施工的地质问题进行了分析和评价。这样为山区隧道工程的后续地质勘查工作确定了地质勘查目标和方向。综合物探是山区隧道地质勘查技术体系的重要组成部分，该项技术融合高密度电法、地震折射法、电测探法、室内岩芯法及综合测井法于一体的综合性物探技术。在地质勘查实践应用中，可首先采用地震折射的方式沿着路线发展方向布置两条物探纵剖面；应用电测探法与高密度电法在隧道的进口位置与出口位置布设四条横剖面；应用地震折射法相应的连续简单观测体系测定完整浅部基岩界面实际速度，按照岩层倾角逐步推延至洞身，参照钻孔岩芯测试弹性波速的相应结果实施统计与对比。对钻探状况和地质调绘地质覆盖层的具体厚度进行综合性分析，确定各断层的走向、倾角、线路具置及断层宽度。通过对地质勘查所得资料的分析通过弹性波对岩石种类进行划分，然后结合电测探法和高密度电法、地质调绘应用差时距曲线对山区隧道地质的实际状况进行定量分析，经分析后确定隧道工程进口位置及出口位置的地层结构、岩石覆盖层厚度和各边界岩层风化程度、岩体的完整性等，为山区隧道工程施工工艺、施工技术的选定提供重要的参考依据。

2.3钻探技术

钻探技术是检验山区隧道地质勘查调绘技术和物探技术在综合勘查中是否有效果的最为直接的方法，也是对山区隧道工程地质水文参数进行采集的重要方式。钻探一般钻进岩体比较深，通过采集到的岩体构成成分，我们可以对隧道工程地质的具体状况进行掌握，是一种最为直接，最直观了解山区隧道区域地质状况的勘查方法。在山区隧道地质水文试验中，一般需要融合多种测试方法才能得到最为准确的测试结果。其具体测试方法为：对隧道区域的岩层进行分层止水，然后采用清水钻进的方式进行三次降深的抽水试验和提水试验。最后采用相关的试验方式对地质的具体参数进行提取，整理与分析。为了能够提高水文试验相关参数的准确度，可采用专业潜水泵或者是测流仪对隧道岩层进行钻探，可有效提升试验数据参数的准确性。

3.结语

总而言之，山区隧道工程建设是一项复杂而系统的工程，在建设过程中可能会因极其复杂的隧道地质状况给施工带来一定的困难性，为了能够保证山区隧道工程高质、高效地完成施工任务，需要利用当前比较先进的地质勘查技术对地质状况勘查清楚，进而根据地质勘查所得数据，合理选用适宜的隧道工程施工工艺和技术。

【参考文献】

[1]郭毅.精细磁法在新疆某地隧道工程地质勘察中的应用[J].新疆有色金属，2009.

隧道工程勘察篇7

随着我国交通事业的蓬勃发展，高速铁路的建设数量和规模不断扩大，铁路建设技术标准的提升，促进了隧道工程的普及，而隧道工程受到地质条件、技术成分、管理方面的多重限制，由于我国高速铁路隧道的建设并不成熟，导致坍塌事故频发，危害人们的生命财产安全，并阻碍了交通事业的发展。本文通过阐述高速铁路隧道坍塌的原因，提出高速公路隧道坍塌的预防及治理措施，以供参考。关键词:高速铁路隧道；坍塌；防治措施

中图分类号：U238文献标识码： A

前言：

坍塌是隧道施工过程中的第一要害，在隧道安全事故中占到半数以上。随着隧道工程技术和管理的不断发展，事故次数和伤亡人数呈下降趋势。引起隧道坍塌的主要因素包括自然、工程、人为等因素。针对性地采取预防技术和控制措施，可广泛应用于隧道施工防坍塌。

一．高速公路隧道坍塌的原因

1.1客观原因

(1)地质条件复杂。高速公路的隧道一般穿过断层的破碎地段，其薄层岩体的错动发育和小褶皱频发，岩室内应力的释放会导致围岩失去稳定性，从而引起隧道的塌方事件。同时，隧道往往经过岩石的堆积体混乱的地段，由于堆积体的结构松散，小结构之间的胶结性能差，承受压力和震动能力弱，也会导致隧道塌方。(2)地形因素。隧道工程的选址往往不可避免的经过一些地形不利的地段，如地层覆盖较薄、隧道上方有地表水源、隧道上方有高层建筑物等，这些都会导致隧道存在的整体坍塌隐患。(3)地下水作用。地下水的冲刷、浸泡、溶解等作用，都会使隧道的岩石硬度系数降低，使隧道结构面的抗剪强度减小，同时，隧道施工过程中可能遇到暗河或者水囊等，地下水夹带泥沙冲入隧道，导致隧道表面压力迅速增大，从而致使隧道坍塌。

1.2主观原因

(1)设计勘查不到位。隧道设计之前没有深入调查当地的地质条件、设计支护方法不恰当、对施工阶段可能发生的遇水、岩石爆裂、瓦斯喷发等意外情况预测不到位、对山体载荷考虑不周等等情况都会导致隧道坍塌的情况。(2)施工原因。在施工阶段，根据地质条件的变化不能对施工方法及时调整、隧道洞口处理不完善，盲目进洞、施工支护不及时，支护质量不过关等，这些施工技术出现的失误都会导致隧道坍塌，同时，施工管理不到位、安全意识和质量意识不强、管理人员责任心差等管理方面的原因也会导致隧道存在坍塌的隐患。

二．高速铁路隧道坍塌的预防措施

2.1严格进行地质勘察

高速铁路隧道属于地质工程，对于地质工程的建设，地质条件是制约地下工程安全和质量的关键因素，这就要求高速铁路隧道在设计阶段对地质条件进行严格的勘察，地质条件中出现的地层断裂、岩石爆裂、涌水等突发事件都会导致隧道坍塌，所以地质勘察要尽可能的科学、合理，保证勘察的可行性和科学性。一些高速铁路的建设单位，为了减小勘察支出成本，在勘察人员的任用、勘察设备的采购、勘察方法等方面不重视，这就导致勘察人员不具备较高的专业勘察水平，勘察设备落后，不能满足高速铁路隧道勘察的要求，勘察方法简陋等一系列问题，这些问题造成勘察过程粗糙，勘察结果不准确，为高速铁路隧道埋下坍塌隐患。2.2进行合理的支护设计

隧道在开挖以后，受力平衡体系会遭到破坏，同时应力重分布不可避免，这就要求施工单位对隧道进行及时的支护措施，选择合理的支护方法，同时对支护参数进行合理的设计，是避免高速铁路坍塌的有效途径。支护的设计要根据隧道选址地段的地质围岩的性质进行，同一地段的地质围岩种类不尽相同，而同一类围岩的结构产状也不同，这就造成隧道不同位置的自身稳定能力不同，支护的设计就要随时根据围岩性质的改变进行合理的调整。而支护参数过大就会增加工程的资金投入，支护参数过小又会导致支护强度不够，所以针对围岩的不同，进行合理的支护设计和支护参数设计，是预防高速铁路隧道坍塌的有效措施。

2.3洞口段防坍

隧道洞口应严格执行“早进晚出”的原则。加强洞口段超前支护和边仰坡防护设计，埋深较浅的隧道洞口段可采用明洞或半明半暗法进洞。隧道洞口边仰坡工程应自上而下逐级开挖支护，及时完成洞口仰坡加固、防护及防排水工程。隧道洞口完成超前支护后，方可开始正洞的施工。洞口段应及时形成封闭结构，严禁采用长台阶施工。

2.4建立施工地质灾害临近警报机制

高速铁路隧道的坍塌很大一部分出现在隧道的施工阶段，在施工阶段建立施工地址灾害临近警报机制，可以有效预防隧道坍塌。临近警报机制的建立主要针对三个方面:(1)塌方体地质体性质的鉴别技术。这种技术主要针对隧道内地层断裂破碎带的鉴别，鉴别的主要标志有:识别地层断裂的标志、地层断面标志、破碎带的岩石标志、破碎带的矿物质标志、破碎带的构造标志。(2)涌水量鉴别技术。目前在高速铁路隧道建设中对涌水量的鉴别技术主要运用钻孔涌水喷射距预报法，主要手段是对岩石层进行钻孔，通过孔内水柱喷射的距离进行涌水量的测定。(3)瓦斯监测技术。这种技术主要针对瓦斯如初产生的基本地质条件的分析研究，从而进行预测和预报，针对地质位置有:高亮高压瓦斯煤层、煤包压冲逆断层下盘、封闭的背斜核部等。

2.5风险预警制度

超前预报、监控量测纳入工序管理，建立专项台账进行监控；及时互通信息，以便建设四方的共同分析和确认；风险段落前50米时进行风险预警，风险段落前30米时编制专项方案设计，保证在通过风险段落时启用专项方案。

三．高速铁路隧道坍塌的治理措施

3.1控制坍塌范围

高速铁路隧道一旦发生坍塌，必须及时疏散现场施工和人员，并及时将机械设备运走，组建坍塌分析小组，明确小组的人员结构和任务分工，小组人员包括施工技术人员、隧道工程师、安全检查人员等，全面分析隧道坍塌的原因和坍塌范围，根据隧道施工设计方案进行坍塌处理方案的设计规划，并及时向监理工程师和业主汇报情况。

3.2坍塌处理方法

根据小组制定的坍塌处理方案，首先对塌方地段进行加固，避免坍塌延伸，及时清理塌方的岩石，在塌方中采用挂网、埋设锚杆、混凝土喷射等方法进行支护，如果塌方严重，已经造成隧道堵塞，就需要先对塌方岩石体进行注浆固结，然后采用大管棚进行支护，在处理塌方的过程中，经过坍塌位置时，需要进行网喷混凝土或者采用锚杆进行支撑，保证施工人员的安全。

结论：

高速铁路隧道的坍塌会给人们的生命财产安全造成危害，并阻碍我国交通事业的发展，对此，分析研究高速铁路隧道坍塌的预防及治理措施是当前最紧要的任务。深入了解高速铁路隧道坍塌的原因，并通过严格的地质勘察和合理的支护设计以及建立施工地质灾害临近警报机制等，达到有效预防隧道坍塌的目的，对于发生坍塌的隧道，及时控制坍塌范围，采用锚杆、混凝土喷射等支护技术，最后对塌腔进行回填，可以及时治理高速铁路隧道的坍塌。

参考文献：

[1]刘辉，张智超，王林娟.2004-2008年我国隧道施工事故统计分析[J].中国安全科学学报，2010（1）.

[2]雷军.浅埋偏压、软弱围岩双线隧道大变形施工控制技术[J].国防交通工程与技术，2013（3）.

[3]礼明.浅谈隧道防坍塌控制技术[J].北方交通，2012(9).

[4]马伟斌,张千里,程爱君,郭小雄,王立军,刘艳青.高速铁路隧道洞口微气压波影响因素与变化规律研究[J].铁道学报,2013(5).

[5]张雷,杨明智,张辉,金琦.高速铁路隧道洞门对隧道空气动力效应的影响[J].铁道学报,2013(11).

隧道工程勘察篇8

九里庄隧道是哈大铁路客运专线的一座越岭双线隧道，设计时速为350km/h。因为山势陡峻，岩石，没有上山的道路，勘探设备不易进场。但是，九里庄隧道有是哈大铁路客运专线的重点工程，而且地质条件非常复杂，勘察工作必须细致进行，否则满足不了设计的需要，后经多方讨论，最终地质勘察采用了综合勘察方法，取得了较好的效果。本文结合九里庄隧道地区的工程地质和水文地质特征，阐述了九里庄隧道地质综合勘察的方法、作业程序及其效果。

[关键词]：九里庄隧道 地质 综合勘察

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：

1、地质概况

  隧道地区处于胶辽台隆北部构造剥蚀区，区内地势中部较高，东西两侧相对较低，隧道区东约4km为金州湾，西南约2km为金州第四系断陷盆地。地貌特征为北北东向展布的线状山脊，山脊宽缓，两侧坡角约30°～35°。最大海拔标高302m，相对高差250m，隧道拉坡线标高45～67m，为低山丘陵区。

  隧道范围穿越地层均为寒武系（∈）地层，隧道洞身所遇地层岩性复杂，其中有石灰岩、泥质条带石灰岩、页岩夹石灰岩、石灰岩与砂岩互层、粉砂岩、页岩等。隧道区内地表覆盖层很薄且分布零星，基岩大部。仅在出口段有较厚的覆盖层。断裂形迹主要成形于早白垩纪末期的燕山运动期，断裂较发育，按断裂走向可分为近EW向，NE-NNE向、NW向三组，其中以NE-NNE向断裂最为发育，区内规模较大、对洞身有影响的断裂仅有九里庄断裂。

九里庄断裂：为由NW向转为近EW向的弧形断裂，该断裂在202国道九里庄收费站南30米处有出露，该破碎带宽约2～5m，有挤压片理和断层泥组成，断层面向西南倾斜，倾角陡立，断裂具明显的压扭性。

区内地表水系不发育，主要的地表水体为距隧道约4km的金州湾，有少量季节性溪流和山涧，仅在雨期有短暂性水流。第四系松散层孔隙水主要由大气降水补给，碎石类土为主要含水层，该层水主要分布于隧道进、出口段洞顶上部，洞身内没有分布，对隧道施工影响甚微。寒武系碳酸盐岩类溶隙水以石灰岩为主，溶蚀发育程度中等，水量不大。

2、采用的主要方法及其效果

根据该段地层层序复杂，构造发育，地势险峻，地质勘探工作很难开展的特点，在详细的遥感图象判释和地质调绘基础上，采用多种勘察手段、方法有机地配合。各种方法的原理、要求及工作程序如下：

2.1前期迸行遥感图象判释

  遥感图像客观地反映了地质体的光学和几何特征，而且还可提供地表一定深度下的某些透视信息，它可看作是地壳表层某部分景观的综合缩影。遥感图象判释的目的在于对越岭地区各个方案所经地段的地层岩性，构造性状及各种不良地质现象首先在室内从宏观上进行判释，再到现场进行核实。九里庄隧道整体以构造因素占优势，部分地段岩石，石灰岩与页岩在颗粒成分上、岩性上、颜色上以及裂隙程度方面差别很大，判释效果较明显，依据山体的大小、形状以及地物在相片上的阴影、色调。比如寒武系中统张夏组石灰岩与寒武系中统西山子组页岩与石灰岩互层的标志层确定，虽然两种岩性在航片上反应的色调一致，均为灰色，因为倾角较陡，石灰岩区多显示陡崖或奇峰，而页岩与石灰岩互层，则形成波浪式地貌；再如九里庄复式背斜（图2）轴迹北西向，轴长约2.5km，向北西方向倾伏，背斜核部为寒武系下统葛屯组地层，其两翼分别为以寒武系上统拉树山组地层为核部的两个次级向斜,进口处根据区域资料推测了一处次级背斜，背斜核部为后营子组页岩。航片判释中也发现有较多的滑坡及错落体分布。通过室外调绘核实工作，基本查清越岭地区的地层岩性与构造。

 2.2用大面积地质调绘工作统揽地质综合勘测

在遥感判释的基础上，进行大面积地质调绘工作，是开展地质综合勘察的关键性工作。通过调绘直接观察各种地质因素，分析和发现了各种地质问题，掌握该地区的地质规律，提出采用勘探的手段、方法，探察地质体中与工程有影响的地层、岩性、构造、水文地质的重要定量参数。该隧道勘察工作中，我们组织了很大的力量来进行调绘工作，对各种地质问题的解决都是在调绘的基础上，正确指导配合运用各种勘察手段而取得的。例如该隧道的DK37+500~DK40+000段，首先在线路两侧布置观测路线，填绘构造及地层观测点等，并拍摄了丰富详实的地质照片。

  2.3开展综合物探

 物探工作以大地电磁（EH-4）为主，局部适当辅以常规直流电测物探法、地震折射法开展工作。大地电磁法主要为解决隧道深埋段的构造问题及岩溶发育问题；电测探工作主要目的有两个：1、查明断层平面位置、走向；2、查明土石分界、岩石风化程度、隧道洞身围岩分级以及构造发育情况等；地震折射法解决隧道出口段基岩界面速度，为进行围岩分级提供物探依据。分析结果显示明显，比如DK37+700～DK37+900处，从DP-I侧线等视电阻率图上可见，在DS-6～DS-7之间等值出现不连续，表明有断层存在，在EH-4大地电磁剖面上（如图4），电阻率等值线横向不连续，与直流电测探结果也吻合，另外从地震折射排列解释结果看，也出现明显低速异常（Vj=1.33KM/S）和电法结果对应，据此推断有断层存在，该断层破碎带宽约19m，倾向大里程，走向和线路近于垂直。

图4九里庄隧道EH-4二维反演剖面图

2.4钻探的应用

 钻探是综合勘察中对地质测绘推断和物探解释成果的正确性最直接的检验手段，也是采集地质，水文地质参数的重要方法，它也为物探资料的再解释提供依据。据以采取合理的钻孔结构和操作工艺，钻孔的布置是在调查测绘和物探成果资料分析的基础上确定的，每一孔既考虑了工程地质分层，取样及查找断层测试的需要，又考虑了水文地质抽水试验及测井的需要.如本隧道每个钻孔为满足水文地质抽水试验，一律采用清水循环钻进。岩芯取样方面，除鉴定分层定名外，还要为物理、力学等试验采取足够数量的岩样进行有关试验。DK37+700～+900处在EH-4大地电磁剖面上（如图4），电阻率等值线横向不连续，结合地质调绘发现的D012处破碎带（图3），布置了钻孔0702，结果在孔深26.0-43.5m见到该断层（F1），为断层角砾岩，泥质胶结。

另外，还有针对性地采用了JD-1孔壁成像系统进行检测，该系统对全孔壁进行成像，不遗漏钻孔孔壁的地质信息，并可以检测地下水的活动状态。JD-1孔壁成像系统是采用井下摄像机通过锥形反光镜摄取孔壁四周图像，利用计算机控制图像采集和图像处理系统，自动采集图像，并进行展开，拼接处理。在干孔情况下，只能观察到孔内地层或裂隙渗出水的情况，但观测不到孔内地层或裂隙渗漏水的情况。在水下，根据水中悬浮物的运动状态，可判定渗漏水或承压水的运动状态。

  本隧道采用的地质综合勘测方法包含遥感图象判释，大面积地质调绘、综合物探、钻探和水文地质试验等，这些手段和方法起到互相验证、互相补充、取长补短，在钻探孔数量很少的情况下提高地层分析质量的作用。

  3、结束语

通过九里庄隧道的地质综合勘察工作可以看出，隧道勘察首先在航片判释的基础上，要重点做好大面积地质调查测绘工作，其次综合物探是地质综合勘探的重要手段，最后在三者基础上有针对性的布置地质钻孔，并验证其准确性。工作中必须坚持地质人员和物探人员紧密协调配合，而且在物探过程中及时用地质资料配合分析物探成果，才能充分发挥综合勘探的作用。

参考文献

[1]中华人民共和国标准：《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）

[2]中华人民共和国行业标准：《铁路工程地质勘察规范》（TB10012－2001,J124－2001）