（地质工程专业论文）综合地质勘察方法在高速公路隧道工程中的应用.pdf

中山大学工程硕士学位论文 a p p l i c a t i o no fs y n t h e t i c a lg e o l o g i c a l j j l 一 i p r 0 s p e c t l n gm e t n o d l nl r e e w a yt u n n e ie n g l n e e r l n 2 m a j o r ：g e o l o g i c a le n g i n e e r i n g n a m e ：g u a n h a n h ui s u p e r v is o r ： p r o f z h a n gc h e n g b o a bs t r a c t o u rp r 0 v 血e sl a n d f o r mi sp r i h l a r i l yl o wm o 嘣a i n o u sr e g i 0 i l sa n dh i l l s ，t h e l l i g h w a yc o n s t m c t i o ni i l1 1 1 0 u n t a i l l o u sa r e ai n u s tl l a v et u n n e l 7 s 南r m ， t h el a r g ea n d m i d d l es c a l et u i l i l e l so r e nb e c o i n ct h ec o n t r o lp r o j e c to ft h ee n t hs t r i pr o u t e t h e e n g i n e e r m gg e o l o g i c a lp r o s p e c t i i l go f 丘e e w a yt u n n e li ss t i l lm a 证l yb yd r i l l i l l gi l lo u r c o u n t 巧a tp r e s e n t s o l e d r i l l i l l g m e t h o d 向rg e o l o g i c a l p r 0 s p e c t i i 玛i s b o t h t 硫e c o l l s u m i i l ga n de x p e n s i v e ，r n o r e o v e r ，t h er e s u l to b t a i l l s 舶mt l l i sm e t h o dc a i lo i l l y p r o m u l g a t et h ep 硪i a lg e o l o g i c a lc o n d i t i o i l ，w h i c hr e f l e c t s t h ee n t i l et u n n e l s g e o l o g i c a l s i t u a t i o nc o r n p r e h e n s i v e l ya n da c c u r a t e l yw i t hd i f j f i c u h y ， a n dt ot h e e x i s t e n c ef i a u nc r u s h e dz o n e ，t h ew a t e r - b e a r i n gz o n e ，t h ek a r s ta n do t h e rb a dg e o l o g i c b o d i e sh a sa no v e r s i g h t1 m a v o i d a b l ew h i c hw i l ll a yd o 、mt h es a f eh i d d e nd a n g e rf o r t h e 如t u r ec o i l s t n i c t i o n t h e r e 南r e ，w e1 1 a v et h en e c e s s i t yt ou s et w ok i i l d so rm a n y k i n d so fg e o l o g i c a lp r 0 s p e c t i n gs y n t h e t i c a l l yp r o s p e c t i n gm e m o d ，i l lo r d e rt oc o i n p l e t e t h et u m e lg e 0 1 0 9 i c a ip r o s p e c t i l l gt a s ki 1 1as h o r tt i m e ，l o wc o s ta i l dh i g hq u a l i t yw a y ， p r o v i d i i l g t h ea c c u r a t eg e o l o g i c a ld a t ap r o r r l p t l yf o rt h et u i m e ld e s i g na r l dt h e c o n s t n l c t i o n 1 1 h em l l t e ) ( tn 鲫r a t e dt h ee i l t 眈g e o l o g i c a le x p l o r a t i o np r o c e s so ft h ez e n g - c o n g 丘e e w a yj i e k o ub 聊hx i a o - j i n g a ot u 彻e li nd e t 础t h eg e o l o g i c a lp r o s p e c t i n go f n 中山大学工程硕士学位论文 x i a o - j i i l g a 0t u n n e lc o m p a r t m e n t a l 娩e dp r e l i m 洫a 巧p r o s p e c t i i 培s t a g ea n dt h ed e t a i l e d e x p l o r a t i o ns t a g e t h ep r e l i l l 曲豫r yp r o s p e c t i l l gs t a g eu s e dt h es y m h e t i c a lg e o l o g i c a l p r o s p e c t 血gm e t h o dm a k eu po f e n g 血e e r i 芏l gg e o l o g i c a li 1 1 v e s t 逸a t i o n 、d r i l l i l l g 、s h a l l o w s e i s 而cr e 丘a c t i o nm e t h o da n dh y d r o l o g i ct e s t ；t h ed e t a i l e dp r o s p e c t i i l gs t a g ei l s e d t h es y n t h e t i c a lg e o l o g i c a lp r o s p e c t h 塔m e t h o dm a k eu po fd r i l l i n g 、s h a l l o ws e i s m i c r e v e r b e r a t i o nm e t h o d 、h i g h d e i l s i t yr e s i s t i v i t ym e t h o da n dh y d r o l o g i ct e s t c o n l p a r e d t ot h es o l ed r i l l m gm e t l l o d ，u s i l l gt h es y m h e s i sg e o l o g i c a lp r o s p e c t i n gm e t h o dc a i ls a v e t h ee x p e n s et od b o v e4 0 ，r e d u c eh a l ft i i l l e ，w 虹c hi sn l o r ea c c u r a t ea n dd n c t - v i e w 近g t h a i lt h es o l e p h y s i c a lp 附s p e c t 红培m e t h o d t h i sx i a o 拉驾一a ot u n n e lg e 0 1 0 9 i c a l p r o s p e c t i i l gh a ss a v e dt h et i r i l e 柚dt h er e c o i l n a i s s a n c ee 冲e n s e ，t h ea c l l i e v e m e n t s a t i s f i e st h et u l l n e l d e s i g nr e q u i r e i n e n t s ， a 1 1 dc o m p l e t e st h er e c o r u l a i s s a n c et a s k c o i n p l e t e 虹 s u c c e s s 如le 冲e r i e n c ep r o v e d 丘d mt h ee n g i n e e r i i l gg e o l o g i c a lp r o s p e c t i n go ft h e x i a o - j i l l g a ot l m n e l ，h i g l l l ye f r e c t i v e ，e c o n o m i z e s ，a c c u r a t ee 任l e c tc a nb ea c h i e v e d6 0 m t h e 印p l i c a t i o no fs y n t h e t i c a lg e o i o g i c a lp r o s p e c t 迅gm e t h o di 1 1 董r e e w a yt u n n e l e n g i i l e e r i 芏1 9 a n dw ec a l lt a k et h i sa st h ee l m p l et oi i l d u c t i o ns u m m a r ) ，t h es u i t a b l e s y n t h e t i c a lg e o l o g i c a lp r o s p e c t i i 玛r n e t h o di i le a c hp r o s p e c t i n gs t a g eo f t u 衄e 1 k e yw 6 r d s ：s y n t h e t i c a lg e o l o g i c a ip r o s p e c t i n g ；t u n n e ie n g i n e e r i n g g e o l o g i c a la p p r a i s e ；x i a o - j i n g a ot u n n e l m 论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导 下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内 容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作 品成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中 以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：灰汉缉 日期：研年多月7e l 中山大学工程硕士学位论文11研究背景和意义第1 章前言公路运输是国民经济的基础性、服务性产业，公路运输的发展关系到我国经 济社会发展的全局。随着国民经济的快速发展，我国的公路建设事业飞速发展， 据国家交通部统计数据显示，截止2 0 0 6 年底，全国公路总里程达3 4 5 7 0 万公里，其中等级公路里程2 2 8 2 9 万公里，占公路总里程的6 6 0 ，高速公路4 5 3 万公 里，仅占等级公路里程的l - 9 8 ，高速公路比例有待进一步提高。我国地形山地 多，平地少，受制于地形、公路线形等条件，高速公路选线过程中往往采用隧道 形式穿越山岭，在山区建设高速公路，隧道渐渐成为路线控制性工程，所占路线 总长度的比例也越来越高，例如西安至汉中高速公路全长2 5 8 6 5 公里，隧道里程 占总里羹1 3 i 雾蓁鎏藉震震鋈翥鐾醛霁震1 7 ；2 1 9 震燃；鞴嚣熏i 整鋈粪骥墓墼 雾冀雾霆篓壤磊堇璧堕。器霾粪鬟雾琵鬯葡荔翼嚣1 2 2 8 6 萎；羹鬻马增鞴鋈蒺翅型 雨i 雾萄疆嚣蛰塑8 6 9 3 蛀；震蠡蕤鬟羹雾萋塑7 5 3 0 ；霞羹芰蓖型雾6 9 5 0 雾i 堡蓊囊蓁薯萎半乳壁雾鬟鄹稻鳓基薹霉在食囊攀巍4 6 0 6 纛；薄驾羹薹蓊继翥嚣黉 藿。西涌西墓一孽璃嘲霉塑霁蠹鍪；g 蚕篓镬童曼冀霎羹蔷羹霎；鬻谦2 0 0 6 鞠鬻； 堡拦 e v e i o p m e n t0 fb i o t e c h n o i o g y 。t h ef 均a i a c l o s i d a s ew a sn o to n i yu s e di nt h ef o o d i n d u s t r ym o r ea n dm o 九ee ) ( t e n s i v e i y ，a n dp i a y e da nj r n p o r t a n tr o i ei nth eo t h e rf i e i d s ，s u c ha sg e n e t i c e n g i n e e r j n g ，e n z y m ee n g i n e e r j n ga n dp n d t e i ne n g i n e e r j n g r e c e n t l y建w a sa l s ou s e dj nt h em e d j c i n ef i e l d e ) ( t e n s e i y t h ea r t i c i ep 怕c i s e l yi n t r o d u c e dt h es o u r c e s ，n a t u r e s0 ff 的a i a c t o si d a s ea n d 岭f u n c t i o n m e c h a n i s m t h ef u r t h e r 他s e a r c ha n da p p t i o nf i e i da n di t sn e wd e v e i o p m en tw e 怕a i s os u m m e r i e d k e yw o r d s ：p g a i a c t o s i d a s e ：a p p | i c a t i o n ：怕s e a r c ha d v a n c e 卢一半乳糖苷酶( j b g a j ac t o s i d a s e ) ，全名为卢一d 一 半乳糖苷半乳糖水解酶( 芦一d g a l a c t o s i d eg a l c a g a l c a t o _ h v d r o l a s e ，ec 3 2 1 2 3 ) ，常简称为乳糖酶， 广泛存在于各种动物、植物及微生物中。国外对 口一半乳糖苷酶的研究较早，多集中在食品加工应 用方面。1 8 8 9 年，荷兰生物学家b e i i e r i n c e k 第一 中山大学工程硕士学位论文 重要的一步。由于隧道经过地区往往是崇山峻岭，地质情况复杂多变，靠传统的 地质调绘和常规钻探方法去做隧道勘察，不但工期长，费用高，而且精确程度不 足，难以满足设计施工的需要，这就需要充分发挥现代化的勘察手段，在采用航 天、航空遥感图像、区域地质图的基础上，运用钻探、物探、挖探等多种勘察方 法组合对项目区地质条件进行综合分析，在最短的工期，最低的费用得到尽可能 详细准确的地质资料。 我省地貌以低矮的山地和丘陵为主，公路隧道具有以下特征：数量多。据 广东省交通厅统计数据显示，截止0 6 年底，我省共建成隧道1 4 3 处，总里程9 0 3 5 l 米；长隧道所占比例大。长隧道2 7 处，里程4 6 0 9 7 米，长隧道里程占总里程比 例超过5 0 。本文通过对增从高速公路街口支线小径凹隧道这个典型的中长型隧 道的全程地质勘察过程的分析，总结各种勘察方法的优缺点，寻找高效、省时、 低成本的综合勘察方法，对今后同类型的高速公路隧道地质勘察具有较大的指导 性意义。 1 2 研究目的及内容 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计方案和施 工措施，从而使隧道工程经济合理和安全可靠。隧道地质工作应贯穿于整个隧道 的建设过程。 1 2 1 隧道勘察的任务 隧道勘察的主要任务是对隧道所在区的地形、地貌( 包括洞外接线) ，工程地 质特征及水文地质条件作出正确的评价；分段确定隧道洞身的围岩类别；由于隧 道地质情况千变万化，要求根据地质变化提供相应的施工设计资料及建议。其中 包括查明以下内容： 1 ) 地形、地貌：地形、地貌是由构造内力及外界影响长期作用的结果。地质 构造运动结合外界气候、水文、植被及人类活动长期相互作用，往往会产生相应 的地形、地貌特征。地质构造及其岩性是形成地形、地貌的主要条件。 2 中山大学工程硕士学位论文 2 ) 地层岩性、地质构造：查明隧道通过区域的地层层序、岩性、成因、年代、 产状、状态、分布规律及其接触关系、接触面特征；岩层风化破碎程度及抗风能 力的强弱。划分褶皱、断层等地质构造形态、组合形式及其空间变化规律。 3 ) 水文地质：查明含水层的数目、位置、地下水的水位、水头及其动态变化、 地下水的化学成分等。 4 ) 特殊地质、不良地质：特殊地质、不良地质地区，须查明发生发展的原因、 类型、范围，并推断其今后的发展趋势对隧道影响，提出整治意见及初步设计所 需的资料。 1 2 2 隧道的勘探方法 隧道工程地质勘察资料是隧道设计和施工的基础。根据隧道地质特征，有针 对性地采取相应的勘探方法，可获得符合实际地质情况的地质资料，科学地划分 围岩分级和评价岩体的稳定性，为隧道设计和施工提供可靠依据( 赵文星，2 0 0 7 ) 。 常用的地质勘探方法主要有钻探、简易钻探、挖探和地球物理勘探( 简称物探) 等四类。 ( 1 ) 钻探 在工程地质勘察工作中，钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段，它可以 获得深部地层的可靠地质资料。在钻探过程中，要采取原状土样和在孔内进行各 种工程地质试验心获取建筑物基础的工程地质资料和岩土层的物理力学性质；为 选择适宜的修建地点确定建筑物类型和结构，制定合理的施工方法；为防治滑 坡、泥石流等地质灾害提供必要的地质依据。因此，工程地质钻探的目的是： 揭露并划分地层，鉴定和描述岩土性质和成分；了解地质构造和不良地质现象 的分布、界限及形态等；自钻孔中采取岩土样品，确定岩土的物理力学性质： 了解地下水的类型，测量地下水水位，采取水样分析地下水的物理和化学性 质；利用钻孔进行孔内原位测试( 如十字板剪力试验、旁压试验、标准贯入试验 等) 、水文地质试验( 如抽水试验、压水试验等) 和长期观测等( 马植侃等，1 9 9 8 ； 屠厚泽，1 9 8 7 ) 。 钻探一般是在挖探，简易钻探不能达到目的时采用。为保证工程地质钻探工 作质量，避免漏掉或寻错重要的地质界面，在钻进过程中不应放过任何可疑的地 方，对所获得的地质资料进行准确的分析判断。用地面观察所得的地质资料来指 3 囊_ 霪i i 翼 萄萋萋三要i 蒌 雾纛擎妻囊薹鬟囊 薹重量囊至i 耋! 舀卓唾量i 差差i 蓁 j j 罨l ；萤拿拿li j 。；辇! ! l i i 委i ii i 毒一；l i 彗i i i l 季事圭圭 鬟羹蓁薹越羹薹鬟羹冀薹霎羹羹薹冀篓雾 量嗲岳薹雾霎j ；坦畦鬟 ! 囊譬誊专羹霉童霪薹霾蓥莆；巨妻荤堕耋萋蘩萎薹鋈? 主薹妻| 鐾鐾? 量i 主囊i 童冒囊囊夔| 霪羲薹萎薹霉薹萋萎奏篓耋萋鬟薹羹主i 羹主囊薹霎季薹塞| 萋藜霎薹羹妻i 羹薹季善鍪 蠢藿薹篓姜委氢茎萋；譬窭薹墓篓震篓雾霎囊。薹妻囊篓薹重基萋输型螫囊鏊耄羹垒；羹妻翼囊篓蠹霎霎鏊薹囊 蚕霉霎羹薹霪荔墼囊茎霎薹，囊萋妻誊冀雾薹童薹! 出萼? 薹囊孪菱霎篓薹薰囊鍪蠹攀萎鋈i 羹藿薹囊囊萎冀喜 三呈i 霎薹妻茎毳妻墨j 霉霎耄霪鋈篓零薹囊薹冀熏霪雾篓囊薹墓雾妻蓁霎萋囊萋雾囊羹妻暴冀； 萋鍪襄；篓耋i 薹萋薹露陵蠢i 蓥善囊萋 薹錾薹冀羹i 霎 | 蚩l 妻霉曩1 1 l薹薹霪薹萋! 蠢羹薹冀霪il 宇宇j 一：蠢蠢； 妻妻霪i 蓁同蓁蓁? 争l = 毛毛 雾毒毒羹雾i 鍪孽主l 霉耋奏冀霪薹蚕i 蚕萋i ；囊孝囊l 蓑辇季霪i 萎琴爹枣毡雾l 蓁繇囊蓥班钳雾瞍骺蠹用冀l 囊薹墓 荸萋! i 篓霪l ! 釜i 喜塞；i 霎；垂霎妻i 薹；摹窆霉霉耋| 霞芋囊嚷i ! 耋薹誉豢辇霉i 鎏霸i 耋! 蓁l 要 堕薹建薹i 霎耋霎霎封零零篓! 毒i 譬彗 鬟王；出 董彰i 笔喜器售；：霎i 薹i 垂；藿| 薹薯 i ；争i 姜鸯；守争 莹j 专遣；爹j 妻蕈i i 茎罄茎毫i 妻警? 羹薹i ；耋；j ! 蕈腥! 妻l r l i 誊i 霉囊a 翥i 霎i 霎薹于箩鎏： 耋薹! 妻兰i 薹趸l ；g 虿耋j 萤i | ；奏羹螯嘉藿垂霎蠢量i 零耄i 囊茎謇霪薹i 耋专i i 拉；萼：叟雪鲁唾蓬墨喜蔫融i 琴；鍪蚕霪i 雾熹霎蠢参羹毒爹f 譬! 墓璧毒毫i f 菱i l 薹妻! 餮妻羹喜；薹耋妻榧r _ 霪爹二赢警垂耋童季囊耄! 霾二 的选用是根据土层性质，用途及深度而定。坑探深一般为2 3 m 。坑探能直接观察地质情况，详细描述 岩性和分层，能取出接近实际的原状结构的土试样。因此，在地质条件复杂地区和 黄土地区，经常采用。但坑探存在着速度慢、劳动强度大和不太安全等缺点。4 x ? ：l 孳?薹霎善爹囊妻薹塞薹嘉萋 萎蒸嫩尝羹蓁薹坳奏冀錾霪； 吾耄奏程雾囊冀蓁 蠹j 捌羹篓蓁洲奏渊鞘萎霎竦；羹熏唑载蓁潦茎羹； 雾莲揣鋈霎冀i 嚣骧“薹早卤鏊。 錾翼霾雾薹萋藿琨薹当薹薹蘩丽囊瓣 斑霎酲薹羹拜雾霎蓁；南美羹滗堇蓁哇耋塞霎 薹篓菱茎；答囊分薹萋雾囊蓁垡囊描羹；壁囊耋蠹 鍪j 鍪囊蓁；岜岔萋璧可囊引薹矛；雾囊蓄冀吝羹 剩奏蓁型薹j 型州“塾垂萋冀薹盏鹦嚣；闰符蓁鼐 鍪羹买薹垒黟虿人薹确薹鬟冀鼬；丽骷薹冀妻囊涪 蓁茎。塞薹藿曼冀撼薹薹掣掣羹嵛鲞羹；霎錾羹冀 理缮霉蓁割薹鍪够陴薹羹萋薹茹肄鍪萋陟霎羹哪驰 甄薹；薹薹萎薹霪茎薹蓁型耋翱囊j 茎薹陌雾鎏 | j i 秽瓤薹雾霎藿娄冀姜纂熬丝羹哥| 妊荔篓磺錾黍 譬萋薹喜i 剀霎薹塑霎等嘉- 蓥蓄薹藐黟卜插霪蓉趔 囊；篓蔷冀羹羹薹雾好囊蓁戮鬣羹瘴囊篓攀二羹蒌 霪薹薹檬篓佃薹薹攀壁墅窭囊霪雾i 蛩錾蠹曩薹蓁 醣存薹翥；薹学瓤羹囊蹦萋萎j 测飘羁犁蓁篓萋碰 羹薹耋蓁薹薷意羹卜| 薹0 ：萎烂霎争奏蠢薹藿薹囊 摊瑾囊；型誊囊荔篓捌溪妻耐描琴迥f 二“二辘篓翼 篓酥萋薹鎏阴羹酗羹薹；鞋鬓霉礤二磊薹燃臻蠢葡 憾霎缕霎鬻攀莲蓄篓曩商：毒攀鋈薹叼缈霪诺锤； 等鬻蠢涮。傺翮剖墓冀蓁耋靠篓埔i 哺鼢垂! 美霎 勤鼢羹篓囊悯羹酐锚到薹嵩萋灞耐峪霎j 零羹錾 荔篓冀i 薹蠹誓鬻萋攫薹茎鱼羹智羹性囊耋霎蘑 蓁蠢垮篓羹冀鐾瑁ii 蚕喜翥驰叁j 耋囊i 耋雌薹丽塞薹溪 羹蠢崔餐囊羹茎鼍蓁口薹3 硝薹蓁驯羹奏薹薹霪谲 薹：奏主重妻；孽篓：薹粪零莲蓄攀| 霎熏襄霎冀。萋! ；! ! ；i 委墓萋翼 妻霎霎i l | 塞薹薹羹蓁蓁臻篓羹羹羹幕垂童翼姜霎量誊； 冶而羹羹问题囊韶冀薹菁霪斟些琵曲一糜薹囊醺i 翼羹霪薹研羹薪鬻囊萋囊薹爵守g 道薹翼笼薹二雾 中山大学工程硕士学位论文 1 4 综合勘察方法的技术路线及工作量 1 1 1 技术路线 本文通过对增从高速街口支线小径凹隧道地质勘察全过程的总结，阐述各种 勘察方法在隧道勘察过程中的实际应用效果，总结其优缺点，选择优化的勘察方 法组合类型，具体技术路线如图1 1 ： 图1 1 技术路线图 1 4 2 完成的工作量 本文大部分内容及数据来自增从高速小径凹隧道的地质勘察报告，该隧道工 程地质勘察自2 0 0 7 年6 月开始初步勘察，至2 0 0 8 年1 2 月结束详细勘察，前后共历时 一年半。完成的工作量如表1 1 。 表l 一1 工作量统计表 淤芝 钻探物探地质调查 勘察阶段进尺( 米)测线长度( 米)面积( k m 2 ) 初步勘察 2 6 3 64 1 4 0o 1 详细勘察 4 6 5 3 2 8 1 0 o 合计 7 2 8 96 9 5 0o 1 9 中山大学工程硕士学位论文 第2 章增从高速小径凹隧道工程区域地质 广州增城至从化高速公路街口支线工程位于广州东北部，大致呈东西走向， 东起增城市派潭镇坳背，经墩头、横迳、小迳凹、从化市江浦镇小迳、汉田、福 旋岭、龙田、忠信、白石岗，终于新明村，跨国道g 1 0 5 线与街北高速公路顺接。 小径凹隧道位于增城市派潭镇和从化市江浦镇交界处，大金岭以南、小迳村阻东、 拖罗水库以西，横穿大金蛉一小迳凹一小鹧鸪山体，为整条路线的控制性工程， 见图2 - 1 。隧道采用分离式路基，隧道左线起止里程为z k 6 + 8 8 0 z k 7 + 7 8 5 ，全长 9 0 5 m i 隧道右线起迄桩号y k 6 + 8 7 5 y k t + 7 8 5 ，全长9 1 0 m ，隧道进出口均采用削竹 式洞门。 图2 一l 增从高速街口支线小径凹隧道位置图 2 2 自然地理概况 2 2 1 地形地貌 路线区地处五峙之南，珠江三角洲之北，山地以低山为主，是九连山脉的南 1 0 中山人学1 。程硕士学位论文 于受区域变质和动力变质作用，不同程度的混合岩化，为一套中深变质岩，岩性 主要为云母片岩、石英云母片岩和混台质花岗岩，局部为泥质粉砂岩。上部覆盖 层由第四系冲洪积层和残坡积层组成，厚度变化较大，丰要土层为粉质粘土。如 图2 2 所不。 闫22 小符凹隧道区域地质罔 q - 第呷系冲积屡【一泥盆彖老虎头纰】) 、卜泥盆系火r 岭目【：b c 寒武系八村群 y ，”o 燕山驯巾期第j 阶段花浏岩；y “。一燕山埘晚州第：阶段花谢岩； 2 3 2 地质构造 根据lj 中华人民共和田地质型( 饕头幅一从化幅水汉幅) ，结台1 。程 地质凋台测绘及野外地质调食所得，项同k 属于华南准地台南岭构造体系佛冈一 仁良纬构造弧带清远一安流纬向断裂带南缘、增城隆起北缘，从化复式向斜为 介于其叫的次一级纬向构造，新华夏构造体系粤中凹陷区北东向，“卅i 一从化断裂 带纵贳其中，使区内成为纬向构造体系和新华夏构造体系复合交接地带。隧道位 。】：从化复式向斜的南翼、广州一从化断裂带的东侧，构造以纬向构造体系东西向 压c 生断裂为主其次为新华夏构造体系北北东向压扭性断裂和北两构造带扭压性 断裂。对隧道可能造成影响的主要断层有f i 、i ? 2 ，见图2 3 f 1 断层：分布于大盒蛉一小迳一东坑山一带，长约4 5 8 0 m ，走向近东西向， 中山人学工程硕士学位论文 断层面呈舒缓波状，产状为3 5 0 。l o 。z 3 0 。8 5 。，北盘地层为泥盆系上统 帽子峰组( d 椰) 页岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，下伏泥盆系老虎头组( d z ) 结 晶灰岩，南盘为寒武系( ) 云母片岩、片理化粉砂质泥岩、泥质粉砂岩基体和 各种混合质花岗岩脉体。断层破碎带宽度一般l o m 2 0 m ，地层受压后，形成碎裂 岩，片理化、硅化明显。该断层为压性断层，属于纬向构造体系，被北西向扭压 性断层盹切割，见图2 4 。 f 2 断层：分布于大金岭南侧小迳村，走向北西，与路线z k 7 + 9 4 0 ( y k 7 + 9 4 0 ) k 9 + 1 2 0 段相交，延长约1 1 8 0 m ，距离隧道出口约2 0 0 米，断层面略显波状，北盘 东段地层为寒武系( ) 片岩，中段和西段为泥盆系页岩、粉砂质泥岩和泥质粉 砂岩，下伏结晶扶岩，南盘地层东段和中段为寒武系( ) 云母片岩和混合质花 岗岩，西段为为泥镐系页岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩。下伏结晶灰岩。断层破 碎带宽度一般2 m 5 m 。该断层为压性断层属于北西向构造带。它在 z k 8 ( y k 8 ) + 2 0 0 k 8 + 9 5 0 段左旋错段f 1 断层。 图2 3 断层位置图 中山大学工程硕士学位论文 根据中华人民共和国国家标准中国地震动参数区划图( g b 一1 8 3 0 6 2 0 0 1 ) ， 增城至从化高速公路街口支线小迳凹隧道地震基本烈度为v i 度( 地震动峰值加速 度为0 0 5 9 ，地震动反映谱特征周期0 3 5 s ) ，拟建小迳凹隧道抗震列度宜按照v i i 度设防。 1 5 申 岂霎 蓍辇叶 量萎耐；童奏| i 薹侧冀霎主霪茎耄薹薹薹 事垂1 9 4 ；耋蓄专至垂蓁茎三一差雩羹薹 薹薹茎i 嚣鬟盖量鏊薹l = 薹，冀囊奏耋 霎童霎垂季羹羹萋羹蓦薹霎耋雾 2 3 6 ；蓁雾童! 霎萋雾4 囊雾霎萋羹! 耄量蓁雾囊薹篓羹雾囊萋j 重爹二毒l ；薹 薹步囊孽琴羹奏5 ；6 喜2 曼霎薹；纛 冀萋薹篓鋈囊；警薹篓囊囊薹鋈薹霪 囊薹霎；擎囊霎；翼墓薹鍪羹薹蓁 羹薹萎霉薹荔翼羹；饕薹8 7 ) 。霪霎萋 霎；雾喜萋霎蓁蓁雾奏雾璧霾囊蠹薹霎 霪蠢耄囊茎薹雾蠹羹羹羹薹薹薹，羹 霾鏊翼萋薹藿差菩藻誉；囊囊。；l l 善； 塑蠢。璧菱m 鬲霎| | l 哩霎鎏囊羹雾蓁冀 蚕馨雾砉季薅冀鏊墓塞褰薹囊雾誉 f i g 7d i s t r i b u t i o no fd e g r 燕d e g r e ec o r r e l a t i o ni nc h i n e s ea v i a t i o n n e t w o r k 蓁，囊雾霎；蓁蠢毳羹季薹霎薹篓鼗鬓蓁霎篓霎薹；薹萎羹囊踺羹蓁羹霎羹| 耋l 薹攀霎耋薹 羹囊譬垂蠹；| | 霎璧蓁霎耋耋量奏冀羹羹墓冀蓁蓁霎蓁雾重! 薹；霎蠹蠹羹錾羹；薹鏊塞篓霎 鏊薹霎翼! 羹薹霆鋈霎薹妻萋萋羹羹雾；羹薹霎羹薹霎羹；囊薹；羹羹花薹羹霪囊霎蓁 至囊墓。雾雾霎薹墓囊篓薹蓁鍪耋羹妻霎蠹薹薹； 薹霎蓁囊霪霎冀霎蓁囊鎏雾蓁要爹鬟霎霎毳羹。羹茎蓁蓁冀鬟蠢萋篓羹霎藿坐羹雾 蓁蒂圆岜羹茎；薹萋蓁冀鬟薹鍪蓁霎：蒌蓁耋萋萎羹萋1 0 ) ；蓁蓁鎏薹羹霎j ；i ；霎冀鬟蓁 鍪董l o ) 囊| 二囊霎雾羹羹霎羹篓羹薹薹錾羹蓁 2 3 1 ；薹薹冀羹薹彗羹委霎；翼薹霎錾萋鋈 羹垂萎辇萋s i 季；薹霎霎薹鬟囊霪耋薹i 薹鍪羹萋墓蒌囊蓁篓霪墓冀i ! 孳i j 萋雾耋羹羹 中山大学i | 程硕七学何论文 麓斜坡和坡脚地带。 基岩： 区内基岩属于寒武系地层，主要为一套海相粉砂岩、泥岩夹砂岩，由于受区 域变质和动力变质作用，不同程度的混合岩化，为一套中深变质岩，岩性主要为 云母片岩、石英云母片岩和混合质花岗岩。 隧址区属亚热带季风气候，温暖多雨，大气降雨是本区地下水的主要补给来 源，地下水的补给充沛。隧道横穿条状山体，i lj 坡倾向东、西，大气降雨以地表 迳流形式向两侧冲沟排泄。地下水主要为第删系覆盖层孔隙水和基岩裂隙水，富 水性巾等。第四系覆盖层孔隙水主要分布于山间小盐地，为潜水，水量中等单 井涌水量一般1 0 0 1 0 0 0 耐d ，水化学类型属h c o ，c 分或h c o c l 。c r n a + 型， 水中低价铁含量普遍超标；基岩裂隙水主要分布在寒武系粉砂岩、云母片岩和混 合花岗岩早，水量中等，一般泉流晕01 1l 升秒以上。水化学类型属h c 嘎一 n a _ c a ”型h c 0 ，c l n a 型。 图3 1 隧道入口远景 中山大学工程硕士学位论文 图3 2 隧道出口远景 3 1 2 钻探 根掘公路 ：地质勘察娅范( j t j0 6 4 9 8 ) 隧道初步勘察的要求共布置钻 孔8 个，其中l 隧道4 个，2 隧道4 个，分布在隧道出入洞u ( 详见表3 一l 、图3 3 和 图3 4 ) 。钻探方法为油压机械，冲击回转全孔取芯，泥浆护壁钻进。外业钻探时 l 售j 为2 0 0 7 年7 月5 同至7 月2 2 几。根据钻孔揭示资料，隧道区的覆盖层岩性分为第四 系冲积层( 如“) 及第四系坡积层( q ，“) 和残积层( q 一) ，f 伏基岩为寒武系云母 片岩和混合花岗岩和粉砂质泥岩。 1 ) 第四系冲积层；由粉质粘土和砂组成，厚度小于g m ，分布在山间谷地上， 层顶高程1 0 66 m 。 2 ) 第四系坡积层和残积层；由粉质粘土和粘土组成，狄色、灰白色，硬塑， 湿粘性较差，含碎石。平均攫盖厚度约i o m ，层项高程9 8 3 7 1 2 89 l m 。 3 ) 寒武系云母片岩、混合花岗岩和粉砂质泥岩 全j x l 化云母片岩：褐黄色，岩芯呈土状和散体状，具一定可塑性，局部夹 白色高岭土。本层主要在隧道左幅出口及右幅进口段出现，控制厚度为2 8 1 0 皿， 层顶埋深3 1 0 m ，层顶高程1 0 62 3 m 。 强风化云母片岩：褐黄色，变晶结构、泥质结构，片状构造，岩石己强烈 风化，岩芯呈碎石状和坚硬土状，主要分布在右线隧道出口一带，阻透镜体状分 布粉砂质泥岩中，厚度5 2 0 m ，顶面埋深2 2 8 0 m ，顶面高程9 52 2 m 。 中山人学一i ：程硕十学何论文 全风化粉砂质泥岩：褐黄色，褐红色，粉砂质结构、泥质结构，块状构造， 岩芯呈土状和散体状，隧道区均有分布，控制平均厚度1 5 5 m ，顶面埋深5 6 9 5 m ， 顶面高程1 0 5 3 4 1 2 6 0 0 m 。 强风化混合花岗岩：灰绿色、褐色，变晶结构，块状构造，片状构造，岩石风 化强烈，岩芯呈碎石状、碎块状。本层只在左幅进口一带出现，控制厚度3 2 0 m ， 层顶埋深1 2 6 0 m ，层顶高程1 1 6 3 1 m 。 弱风化混合花岗岩：灰白色、灰绿色、灰色，变晶结构，块状构造，局部片理 化明显。节理发育，岩芯为碎块状，主要矿物为石英和长石。主要分布于隧道左幅 进口段及右幅出口段。平均厚度8 6 0 m ，层顶埋深7 2 0 1 9 8 0 m ，层顶高程8 6 7 0 11 4 1 1 m 。 微风化混合花岗岩：灰色、灰绿色，变晶结构，块状构造，局部片理化明 显，岩芯呈柱状，岩质峰硬。主要分布于隧道洞口段。平均厚度1 1 6 3 m ，层顶埋 深1 1 6 0 2 5 2 0 m ，层顶高程8 1 3 7 9 4 9 7 m 。 表3 一l 勘察实物工作量表 钻探取土样取岩样取水样 标准贯水文地 钻孔 入试验质试验 备注 m 孔 组 组件次次 z k 4 6 3 1 22 | 3 z k 4 7 3 0 5 f 21 i z k 4 8 3 7 42 i 5 z k 4 93 4 3 1 z k 5 0 3 8 02 2 1 z k 5 l 3 1 o2 1 7 z k 5 2 2 7 3 2 2 1 z k 5 3 3 3 9l 5 合计 2 6 3 6 8 1 1 2 22 52 根据钻孔揭露地层资料，1 4 隧道路线穿越全风化云母片岩、中风化混合花岗 岩和微风化混合花岗岩；2 4 隧道路线穿越全风化、强风化和中风化粉砂质泥岩。 云母片岩以透镜体状分布粉砂质泥岩中。 物探在l 。隧道z k 6 + 1 6 5 z k - 6 + 1 7 0 、y k 6 + 0 9 肛y k 6 + 1 1 0 左右探得一异常带( d 1 异常带) 存在，推断为节理裂隙发育带或断裂带。因此，在附近布置钻孔2 个( z k 7 6 1 9 中山大学工程硕士学位论文 3 1 3 物探 ( 1 ) 概况 根据隧道地表及工程地质条件及以往工程经验，隧址区内中风化岩顶面、微 风化岩顶面是明显的波阻抗差异界面和波速差异界面，同时也是明显的电阻率差 异界面。中风化岩顶面以上地层的压缩波速在5 0 0 至2 0 0 0 面s 之间，电阻率为1 0 2 q m 数量级。中风化岩的压缩波速在3 0 0 0 至4 0 0 0 “s 之间，电阻率为1 0 3q m 数量级。微风化及新鲜岩体的压缩波速在4 5 0 0 至5 5 0 0 1 1 1 s 之间，电阻率为1 0 4qm 数量级。这为采用地震勘探法探测上述界面提供了较好的物性前提。 此次物探勘察工作是在钻探外业结束后进行的，根据初步钻探资料，采用浅 层地震折射波法查明中风化基岩顶面埋深和分布情况。 根据勘察要求和现场情况，共布置1 9 条物探测线：其中3 条纵测线( l 3 、l 4 和l 5 测线) 、1 6 条横测线( h 2 h 1 7 ) ，具体位置见图3 3 和图3 4 。其中h 1 1 、h 1 2 测线由于地形太陡，为保证人员及设备的安全，予以取消。具体工作量如表3 2 所示。 ( 2 ) 方法原理 浅层折射波探测方法是研究人工地面激发的地震波，在近地表介质中传播时 发生折射，根据仪器记录的折射波到达检波器的时间，可以获得地下介质的空间 分布特征的一种地球物理探测方法。浅层折射波法具有简便，效率高，初至波易 于识别，资料解释较容易等优点，主要用于解决工程、环境和水文地质等问题， 常用来探测近地表层厚度、寻找隐伏断层、确定基岩起伏、测量潜水面深度、判 别裂隙发育以及评价岩体质量和分类等工程地质问题，其探测效果往往优于反射 法。另外，折射波法能从折射信息中提取下伏界面的界面速度这是折射波法优 于反射波法的一大特点。因此，折射波法可同岩性直接联系起来。利用这个特点， 折射波法可以用于寻找覆盖层下不同岩性的分界面。折射波法还可以用于解决地 震勘探静校正的一些参数问题( 赵德亨等，2 0 0 5 ) 。 浅层地震折射波法勘探是利用人工激发的地震波在地下传播的过程中遇到速 度分界面，若界面的下层速度v 2 高于界面的上层速度v 1 ，波的入射角等于临界 角i ，。的情况下，其传播方向发生改变且沿界面滑行，从而在界面上覆介质中产 2 l 中山大学工程硕士学位论文 表3 。2 各测线地震折射完成工作量表 起点 终点 测线长度 测点数 测线物探方法与轴线关系( 检波 点号里程点号里程 ( m ) 点炮) l 3 折射法隧道左线轴线 5 8 8 5z k 5 + 8 8 5 6 2 3 0z k 6 + 2 3 03 4 52 8 8 l 4 折射法隧道左线轴线 6 5 9 0z k 6 十5 6 07 2 8 0z k 7 + 2 8 06 9 05 7 6 l 5 折射法隧道右线轴线 5 8 1 0y k 5 十8 l o7 3 0 5y k 7 + 3 0 5 1 4 9 5 1 2 4 8 h 2 折射法y k 5 + 8 6 0 横断面 2 0 0 左7 l m 3 1 5右4 4 m1 1 59 6 h 3 折射法y k 5 + 8 8 0 横断面 2 0 0左7 l m3 1 5右4 4 m 1 1 5 9 6 h 4 折射法z k 5 + 9 4 0 横断面 2 0 0 左3 8 m 3 1 5 右7 7 m 1 1 59 6 h 5 折射法z k 5 + 9 6 0 横断面 2 0 0左3 8 m3 1 5右7 7 m1 1 59 6 h 6 折射法 y k 6 + 1 5 0 横断面2 0 0左8 4 m 3 1 5 右3 l m 1 1 59 6 h 7 折射法z k 6 + 1 7 5 横断面 2 0 0左5 7 m3 1 5右5 8 m1 1 59 6 h 8 折射法 y k 6 + 2 0 4 横断面2 0 0左8 6 m3 1 5右2 9 m 1 1 59 6 h 9 折射法y k 6 + 2 2 4 横断面 2 0 0 左5 7 m 3 1 5右5 8 m1 1 59 6 h 1 0 折射法( 6 + 4 4 0 横断面 2 0 0左5 7 m3 1 5右5 8 m1 1 59 6 h 1 3折射法z k 6 + 6 5 0 横断面2 0 0左4 0 m 3 1 5 右7 5 m 1 1 59 6 h 1 4 折射法y k 7 + 1 5 0 横断面 2 0 0左7 8 m3 1 5右3 8 m1 1 59 6 h 1 5折射法y k 7 + 1 7 0 横断面2 0 0左7 8 m3 1 5右3 8 m 1 1 59 6 h 1 6 折射法z k 7 + 2 3 0 横断面 2 0 0 左4 3 m 3 1 5右7 2 m1 1 59 6 h 1 7 折射法 z k 7 + 2 5 0 横断面2 0 0左5 8 m3 1 5右5 7 m 1 1 59 6 合计 4 1 4 03 4 5 6 生折射波( 见图3 5 ) ，在地面上观测折射波，即能获得有关的地质信息( 姜贤斌 等，2 0 0 8 ) ，达到勘探的目的。弹性波发生折射时遵守斯奈尔定律，公式如下： 业：堡 如夕 ( 3 一1 ) 盲区 0 m 迫 入射波 l 弋 图3 5 折射波的形成与传播 速度界面r ( v ，铲1 ) 中山大学工程硕士学位论文 ( 3 ) 野外作业 此次浅层地震折射波法勘探采用使用美国g e o m e t r i c s 公司生产的s t r a t v i e w r 2 4 浅层地震仪和重庆地质仪器厂生产的c d j z 3 8 型地震纵波检波器，均经广州 市计量科学研究所检定合格。 野外方法试验 在正式开展生产性数据采集之前，进行野外方法试验，野外方法试验包括： a 干扰因素调查：通过展开排列试验，调查各类干扰因素，并通过分析，选 择抑制干扰的方法。 b 震源及激发能量试验：通过试验选择适宜的震源及激发能