（环境工程专业论文）村里集隧洞稳定分析及设计处理.pdf

村里集隧洞稳定分析及设计处理 摘要 村里集隧洞稳定分析及设计处理，山东省胶东地区引黄调水工程， 是南水北调东线工程中山东“t ”字形调水大动脉胶东输水干线的重要组成 部分，是实现全省水资源优化配置、缓解胶东地区水资源供需矛盾、改善当 地生态环境的重要水利基础设施。在该工程建设中隧洞输水是一个新的课 题。 。 村里集隧洞是调水工程输水线路中的一个跨度最大的建筑物，位于蓬莱 市村里集镇，全长6 2 7 k m ，所处地质条件复杂，构造断裂带发育。场区多 处发育断裂带、节理密集带和侵入岩脉。 本文通过用多种勘测方法对村里集隧洞的工程地质条件进行了查明，传 统的勘探和地质测绘与先进的地球物理勘测技术相结合使我们得到的信息 更详细，直观和有针对性。并通过利用岩石试验等其他试验方法对隧洞的进 口，洞身，出口等地段进行科学的围岩分类，并结合构造发育情况对各部分 的稳定性做出了科学的工程地质评价。 根据隧洞的不同地段和不同的地质条件，采取相应的设计处理方案。复 合衬砌设计有复合衬砌i 和复合衬砌i i ，喷锚衬砌支护设计有喷锚衬砌支护 i 锚喷钢筋网砼设计和喷锚衬砌支护i i 喷钢纤维砼衬砌支护设计，这些先进 的支护方案为隧洞工程的实施提供了科学理论。 关键词：长跨度隧洞，构造复杂，节理密集，勘测方法，地球物理，稳 定性，设计处理，复合衬砌，喷锚衬砌 t h ev iii a g es e t st u n n e is t a b iii t ya n a i y s isa n d d e sig nt r e a t m e n t a b s t r a c t ”v i l l a g es e t s t u n n e ls t a b i l i t ya n a l y s i sa n dd e s i g nt r e a t m e n t ，”s h a n d o n g p r o v i n c ej i a o d o n ga r e aw a t e rd i v e r s i o np r o j e c ti si nl i n ep r o j e c td i v e r t i n gw a t e r f r o ms h a n d o n g t f o n tw a t e ra r t e r yj i a o d o n gw a t e rr o u t ei m p o r t a n tc o m p o n e n t o fa c h i e v i n gt h eo p t i m a la l l o c a t i o no fw a t e rr e s o u r c e sa n dm i t i g a t et h ej i a o d o n g r e g i o nc o n t r a d i c t i o n s i nt h es u p p l ya n dd e m a n do fw a t e r ，i m p r o v et h el o c a l e c o l o g i c a le n v i r o n m e n ti m p o r t a n tw a t e ri n f r a s t r u c t u r e i nt h ec o n s t r u c t i o no f d r a i n a g ew a t e ri san e wt a s k c o l l e c t i o nv i l l a g ew a t e rw o r k st u n n e li sac l o s e d c i r c u i t ，t h el a r g e s ts p a no ft h eb u i l d i n g s ，l o c a t e di np e n g l a ic i t yv i l l a g em a r k e t t o w n st h a ts t a n d s6 2 7 k m ，i st h ec o m p l e xg e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，c o n s t r u c t i o n f r a c t u r ez o n ed e v e l o p m e n t s i t e s m u l t i p l ed e v e l o p m e n t a lf r a c t u r ez o n e ，t h e s e c t i o nf o rv i d e o i n t e n s i v eb u s i n e s sa n di n t r u s i o n s t h es u r v e y i n gm e t h o d s t h r o u g ht h eu s eo fm u l t i p l es e t so ft h ev i l l a g ew o r k st o g e t h e rt oi d e n t i f yt h e g e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，t h et r a d i t i o n a le x p l o r a t i o na n dg e o l o g i c a lm a p p i n ga n d g e o p h y s i c a ls u r v e y sa d v a n c e dt e c h n o l o g i e st oi n t e g r a t et h ei n f o r m a t i o nw e r e c e i v em o r ed e t a i l e d ，v i s u a la n dt a r g e t e d a n dt h r o u g ht h eu s eo fr o c kt u n n e l t e s t s ，a n do t h e rt e s t i n gm e t h o d st oi m p o r t ，h o l e sa r e ，t h es u r r o u n d i n gr o c k e x p o r t sl o t so fs c i e n t i f i cc l a s s i f i c a t i o n ，a n dd e v e l o p m e n to ft e c t o n i cs t a b i l i t yo n t h ep a r to ft h es c i e n t i f i cg e o l o g i c a le v a l u a t i o nm a d e a c c o r d i n gt ot h ed i f f e r e n t s e c t i o n st o g e t h e rd i f f e r e n tg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n dt a k ea p p r o p r i a t ed e s i g n t r e a t m e n tp r o g r a m m e s c o m p o s i t el i n e dd e s i g nc o m p o s i t es e c t i o n sia n di io f t h ec o m p o s i t es e c t i o n s ，s p r a ya n c h o r sr u n n i n gs u p p o r td e s i g ns p r a ya n c h o r s r u n n i n gs u p p o r t ia n c h o r ss p r a yr e i n f o r c e dn e t w o r kd e m a n d sd e s i g na n ds p r a y e d a n c h o r sl i n e ds u p p o r ti is p r a y e ds t e e l f i b r ed e m a n d sr u n n i n gs u p p o r td e s i g n ， t h e s ea d v a n c e dp r o g r a m m e st o s u p p o r tt h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ep r o j e c t t o g e t h e rw i t has c i e n t i f i ct h e o r y 【k e yw o r d 】：i o n gs p a nt u n n e i ，c o n s tr u c t e dc o m p le xs e c t i o nf o r i n t e n s i v ein v e s t i g a t i o nm e t h o d s ，g e o p h y s ic a i ，s t a b iii t y ，h a n d iin g d e s i g n c o m p o s i t e in in g ，s pr a ya n c h o r si n in g 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰! 过的研究成果，也不包含未获得( 注；地遗直基丝盂要挂别直! 笪! 丕拦卫窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本e 究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者虢豢豪表签字吼谢年月2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解! 学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家= f ! 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将 位沦文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复f l j , j q 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 豢复杀 导师签字 签字日期：沙易年易月z 日签字日期： 年月日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话 邮编 村里集隧洞稳定分析及设计处理 0 引言 山东省胶东地区引黄调水工程位于我省胶东半岛北部，自引黄济青宋庄分水闸引 水威海市的米山水库，输水线路全长3 2 2 k m 。根据水利部编制的南水北调工程总体规 划和水利部淮河水利委员会、水利部海河水利委员会编制的南水北调东线工程规划 ( 2 0 0 1 年修订) ，胶东输水干线西起东平湖，东至威海市米山水库，全长7 0 4 k m ，分西、 中、东三段，西段起自东平湖，东接引黄济青工程，全长2 4 0 k m ；中段利用现有的引黄济 青工程，自小清河分洪道子槽上节制闸至宋庄分水闸，长1 4 2 k m ；东段即为本引黄调水工 程自宋庄分水闸至威海市米山水库，长3 2 2 k m 。 山东省胶东地区引黄调水工程，是南水北调东线工程中山东“t ”字形调水大动脉胶 东输水干线的重要组成部分，是实现全省水资源优化配置、缓解胶东地区水资源供需矛 盾、改善当地生态环境的重要水利基础设施。本工程建设的主要任务就是贯通宋庄分水 闸威海米山水库段的输水干线，缓解烟台市、威海市的供水危机，防止莱州湾地区海 水内浸，改善当地生态环境，并为胶东输水干线的全线贯通奠定基础，为青岛、烟台、 威海等胶东地区重点城市调引长江水创造条件，以保证该地区社会经济的可持续发展。 兴建胶东地区引黄调水工程，对胶东乃至全省的发展和稳定具有重大意义。 输水工程沿线经过潍坊市的昌邑，青岛市的平度，烟台市的莱州、招远、龙口、蓬 莱、栖霞、福山、芝罘、莱山、牟平，威海市的文登。自引黄济青输水河桩号1 5 9 + 0 0 0 宋庄分水闸( 拟建) 始，拟采用明渠输水至龙口市黄水河泵站，加压后沿黄水河东支用 压力管道输水，过村里隧洞后沿白洋河用暗渠输水。在高疃镇附近分为两支：用暗管输 水至门楼水库向烟台供水；用压力管道输水至米山水库向威海供水。 输水线路明渠段共设有灰埠泵站、宋庄泵站、辛庄泵站三级提水泵站及大刘家、淘 金河、孟格庄、界河、后徐家、八里沙河六座渡槽，其他还有倒虹、水闸、公路桥等附 属建筑物。暗管段经黄水河泵站、温石汤泵站、高疃泵站、星石泊泵站四级加压泵站， 其中穿越任家沟隧洞、村里集隧洞、卧龙隧洞三个隧洞，将水送至文登市的米山水库。 本工程的主要建筑物包括输水明渠、泵站、隧洞、暗渠、压力管道、交通桥、渡槽及 倒虹等各类交叉建筑物，其中村里集隧洞就是其中之一。 附工程总体布置图( 图一) 。 村里集隧洞稳定分析及设计处理 1 村里集隧洞 村里集隧洞是调水工程输水线路中的一个跨度最大的建筑物，位于蓬莱市村里集镇 约2 o k m 。入口位于村里集镇后辛旺庄东( 总编桩号1 8 3 + 2 3 9 9 1 ) ，出口位于英格庄西( 总 编桩号1 8 9 + 5 1 0 2 1 ) 。隧洞轴线走向为s e l 3 0 。，全长6 2 7 k m 。由进口渐变段、洞身段及 出口渐变段组成。洞身断面尺寸为3 8 3 5 m 2 ，上加直径为3 8 m 的半圆拱，为拱形深埋 式无压隧洞，入口底板高程1 0 6 o m ，出口底板高程1 0 1 8 3 m ，设计纵比降1 1 5 0 0 ，设计 流量为1 1 o m 3 s ，校核流量为1 4 3 m 3 s 。入口与压力管道相接，出口与暗渠相连。 该区气象属暖温带季风型大陆气候，但具有明显的海洋气候特征，多年平均气温1 1 5 1 3 ，实测最高气温3 9 9 8 ，最低气温一1 8 5 。c ，无霜期2 0 0 2 2 0 天最大冻土深 0 6 4 m ，多年平均降雨量5 0 0 7 0 0 m m ，且年际变化较大，年内分配不均，汛期6 9 月份 降雨量占全年7 0 8 0 ，降水量具有明显的丰枯变化规律。地区多年平均最大风速 1 6 4 m s 。 1 1 隧洞布置原则 1 、在满足工程总体布置的前提下，洞线应选在线路短、沿线地质构造简单、岩体稳 定、上覆岩层厚度适中、水文地质条件有利及施工方便的地区。 2 、进出口宜选在地质构造简单，岩体完整，风化覆盖层较浅的地区，避开不良地质 构造和容易发生崩塌、冲、危岩、滑坡的地区。进出口及支洞与外界交通方便，以利于 施工和管理。 3 、地质构造简单、岩石坚硬、岩体完整，轴线与岩层层面、构造断裂面有较大的夹 角，尽量避开断层破碎带及地下水丰富地区； 4 、洞身埋深厚度适中，利用减压拱减小山岩压力，充分利用围岩的弹性抗力，以增 加隧洞的结构稳定性。 村里集隧洞稳定分析及设计处理 1 2 洞轴线选择 1 2 1 隧洞进出口位置选择 1 隧洞进口 隧洞进口位于一山谷东侧，总体设计桩号为1 8 3 + 2 3 7 9 1 ，进口岩石围岩较破碎，埋 深较大，但破碎带不长，可以用来作为隧洞的入口渐变段。交通方便，洞口场地宽阔， 便于施工安排。 2 隧洞出口 隧洞出口位于交通道西侧的山坡上，总体设计桩号为1 8 9 + 5 1 0 2 1 ，埋深较浅，洞口 开挖量较小。洞前即是公路，交通比较方便，洞口场地宽阔，便于施工安排。 1 2 2 轴线选择 隧洞轴线为直线，走向为s e l 3 0 度。以后桩号0 + 0 0 0 相应于总体设计桩号1 8 3 + 2 4 9 9 1 相应于勘探桩号2 7 + 2 5 9 9 ，隧洞总长6 2 7 0 3 m 。 1 3 地质概述 1 3 1 地层岩性 隧洞所处地貌单元为微剥蚀丘陵，丘顶浑圆，沟谷切割较深，沟谷处丘坡陡峭，丘 陵走向多呈s n 向。沿线地形波状起伏，沟壑纵横，大、小沟谷1 4 处，沿洞轴线方向上 最小地面高程为1 0 9 5 4 0 m ，最大地面高程为1 9 0 o o m ，地势呈中间高，进、出口低之势。 工程区分布地层主要为第四系全新统坡洪积堆积( q 。“”1 ) 的砾质粗砂，残积堆积( q “) 的砾质土，下伏基岩为中生代燕山早期二长花岗岩。分述如下： 1 、砾质粗砂：褐黄色，主要矿物成分长石、石英，结构松散，分选差，砾石直径卜2 c m ， 含量2 0 。主要分布于山间洼地、沟谷及丘脚河溪中。厚度一般0 5 6 o m ，河溪中分布 厚度大。 2 、砾质土：浅黄色，松散，为残积物，主要分布于丘陵坡地上。厚度一般0 3 0 8 m 。 村里集隧洞稳定分析及设计处理 3 、二长花岗岩，风化后，岩石呈褐黄色，新鲜岩石为灰白色。主要矿物成分有长石、 石英、云母、角闪石，具似斑状结构，斑晶为钾长石，基质为中粒花岗结构，块状构造。 此外场区岩脉发育，多以n e 向侵入，倾角6 0 。8 0 。，规模不一，宽度2 2 0 m ， 与区域构造方向基本一致。岩脉岩性以石英斑岩、细晶岩、煌斑岩、正长斑岩、闪长玢 岩为主，多分布于桩号3 1 + 5 9 0 3 3 + 5 7 0 。 石英斑岩：浅肉红色，基质为正长石，斑晶为石英，斑晶直径2 4 m m ，风化后石英 斑晶脱落，表层形成蜂窝状构造。岩脉走向多为n e 3 0 。，倾向n w ，倾角一般在7 0 。8 5 o o 花岗细晶岩：浅肉红色，隐晶质结构，块状构造，基质为正长石，岩脉宽度一般4 o 7 o m ，走向多为n e 3 0 。，倾向n w ，倾角一般在7 0 。8 5 。 煌斑岩：灰绿色，风化后呈黄绿色，斑状结构，块状构造，基质为角闪石、辉石， 斑晶为斜长石。岩脉宽度0 5 2 0 o m ，走向为n e 3 0 。4 0 。和s w 2 0 5 。2 2 5 。两组。 正长斑岩：浅肉红色，斑状结构，块状构造，基质为正长石，斑晶为斜长石、碱性 角闪石，斜长石为自形，分布于s c l 。号孑l 附近， 。，倾角7 0 。 闪长玢岩：灰绿色，斑状结构，块状构造， 宽度一般2 o 3 o m ，走向为n e 2 5 。，倾向s e ， 4 宽度为4 0 m ，走向n e 3 0 。，倾向n w 3 0 0 基质为角闪石、辉石，斑晶为斜长石， 倾角8 5 。附岩脉分布一览表卜3 1 。 赠 o n 2 口p小 磐 疆 疆 接艘 嬉辎 辎 辎 ；| 辎 辋 米 辎球 捌 靼 辎 辎 辎 辎 籀 辎辎 辎 翱 球 援钛 钛 酞 蝌 酞 酞 螺 钛 螂 酞 钛 钛 酞 钛 酞 酞 钛 钛 酞 钛螺 辎 暴 暴 撂暴 酞 辱 熙 呸熙 押 抒 埽心 援倒 倒翻铡 嗣科铡铡捌 刊i - - t嗣 坚 删 铷 捌捌 徊 删 删删 埘 御 涮删 宾 l 器 b 。o o 匠 【l 】 r , 1 o 【l 】【l ) 基 c 力 z ，zz z 一 目 蜊 嘏 察 副 粼萱 鸶 鸶 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断裂北支以北，即黄县断陷舷地内下第三系黄县组( 艮。h ) 煤系地层，均被第四系松 散堆积物所覆盖，盆地内储存下第三系煤层，即黄县煤田。 3 北沟一玲珑断裂 也是区内较大断裂之一，他控制着黄县断陷盆地东部边界。断裂走向n n e 。倾向n w ， 断裂在龙口市四平与龙口段相交，断层下盘( 东盘) 地层为蓬莱群( p t 。p 1 ) 变质岩系，上 盘( 西盘) 为白垩系( k 。) 地层。 4 胶北新华夏系断裂带 线路穿越的主要有：风仪店下庄断裂、林家庄上庄断裂，寨里杨础断裂、蛇 6 村里集隧洞稳定分析及设计处理 窝泊八角断裂、福山断裂等。各断裂大致平行，总体走向沿n e l 8 。左右展布，倾角5 0 。- - 8 0 。，具高角度压扭性质。与之伴生的n w w 或n n w 裂隙，有些控制着温泉的分布。 5 牟平即墨断裂带 属新华夏系构造，总体走向n e 4 0 。5 0 。，倾向不一，倾角较陡。输水线路大致在 莱山区西马都南土巷间，牟平区的牟山、侯至山附近穿越该断裂带中的桃村东陡山 断裂，朱吴店集断裂，海阳青岛断裂。 沂沭断裂带是一个历史强震带，1 6 6 8 年8 5 级郯城地震、1 9 6 9 年7 月1 8 日渤海7 4 级地震就发生在该断裂带上。1 9 4 8 年9 月3 日蓬莱6 级强震发生在北沟玲珑断裂上。 经地质测绘调查，场区主要断层有9 条，编号为f 1 一f 9 ；经现场采用浅层地震测试， 多处发育断裂带、节理密集带和侵入岩脉。综合分析：入口段断裂及其影响带较宽，岩 石破碎；出口段岩体完整；洞身段断裂构造、节理密集带、岩脉均较发育。详述如下： 1 _ f l 断层 位于入口段上游约5 0 m 处，走向n e 4 0 。，倾向s e l 3 0 。 8 0 。，断层宽4 o m ，断层 带内岩石破碎，为碎裂岩、角砾岩，局部为糜棱岩，具绿泥石化、高岭土化，裂隙发育， 硅化现象明显，硅化带厚1 0 2 o c m ，断层面具舒缓波状，表明该断层的性质为先压后张。 2 f 2 断层 该断层由s c l 7 钻孔东约4 0 m 处向n e 方向延伸，与洞轴线不相交，断层走向n e 3 0 。， 倾向s e l 2 0 。 8 5 。，断层宽1 2 m ，面平直，为张性断层，上盘节理裂隙发育，节理走 向n e 7 0 。，倾向n w 3 4 0 。 8 5 。，节理密度8 条米；硅化现象明显，硅化带成片状，厚 l m m 。下盘岩石相对完整，正长石斑晶被断层切碎，发育两组裂隙，其产状为倾向s w 2 2 0 。么8 5 。，节理密度3 条米，倾向n w 3 2 5 。么8 5 。，节理密度4 条米。 3 f 3 断层 位于s c l 8 钻孔东南侧，相距2 5 m ，断层走向n e 6 0 。，倾向n w 3 3 0 。么7 5 。，宽1 5 m ， 断层带内岩石具高岭土化，菊黄色断层泥与石英胶结在一起，断层性质为压性。 4 f 4 断层 位于桩号2 8 + 9 4 3 ，断层走向n e 6 0 。，倾向n w 3 0 0 。 7 5 。，断层带宽2 0 5 0 c m ，带 内岩石硅化、角砾化、绿泥石化明显，属张性断层。 5 f 5 断层 该断层位于s c l l 5 钻孔东南约5 0 m 处，宽1 2 m ，走向n e 5 0 。，倾向n w 3 2 0 。z 8 0 。， 村里集隧洞稳定分析及设计处理 断层带内岩石破碎，断层泥宽1 0 c m ，属压性断层；该断层由东北向西南渐宽、最宽处6 0 m ， 后分为两条并列分支断层。 6 f 6 断层 位于s c i l 6 钻孑l 东南5 0 m 处，走向s w 2 1 0 。，倾向n w 3 0 0 。8 0 。，该钻孔正打在 断层带上，断层宽4 0 m ，带内岩石破碎，夹有断层泥，具高岭土化，绿泥石化，为压性 断层。 7 f 7 断层 位于s c l 2 5 钻孔以东，与洞轴线不相交，走向n e 6 0 。，倾向s e l 5 0 。z 8 2 。，断层 带宽2 0 m ，带内岩石破碎，已成碎裂岩、糜棱岩，具碎裂结构，高岭土化、绿泥石化明 显，为压性断层。 8 f 8 断层 该断层位于桩号3 3 + 4 8 8 处，据s c l 2 6 2i l 揭露和分析，推测为断层，断层带内岩石 具绿泥石化，岩芯较完整。 9 f 9 断层 该断层为测区内控制性断层，与隧洞轴线方向近乎平行，其走向为s e l 2 7 。，产状 s w 2 1 7 。z 7 7 。，宽6 o m ，带内岩石破碎，具碎裂结构，手能挖动，高岭土化、硅化现象 明显，硅化带厚2 c m 左右，断层面沿走向稍具波状，显示了该断层先压后张的特性。 附村里隧洞构造分布一览表卜3 2 。 节理统计玫瑰花图见插图i 3 2 1 、插图1 3 2 2 。 据中国地震动参数区划图( g b l 8 3 0 6 2 0 0 1 ) ，场区地震动峰值加速度为0 1 0 9 ， 相应于地震基本烈度v l l 度。场地土的类型为中硬场地土，场地类别为i 类，地震动反应 谱特征周期为0 3 0 s 。 型赠 j 辎磐 辎翱辎翘捌辎辎辎辎辎辎捌翱辎 钛辱 钛钛钛钛酞酞钛酞钛钛钛酞酞钛 嘏捌 寸爿 髑捌 寸爿 娶佃埘 埘删 铷 葵 。 钆 尽 n 山 r , 1 萎主 叫 r , 1 zz 举 坚 z z 羹薹 靼 鞋 捂轻轻轻 啮 招鞋 剥 饕誉 键话 萼誉 球 蹬 世 喽啮 裂 链 磐 壁 毽 粼 捂 j 雩 督髫稍 监 筐 塔落 翻崩 ；甍s 髫 督 裂裂刚群唧裂 姑 裂碟 霉 k + 7 - 坚 - 1 7 - 墨 鉴 塔鉴落 _ _ _ 2 o 型 一 竺 + + oo o o 罱 n 心 nn 掣 2? ? 2? + ? + ? ?+? ooo n o oo 一 noop 、oo = nnn = n + ooo =n n n nnn n nn 钽嗓赠捌籀捌捌朝朝翱捌鞫翱捌剿朝捌 酞型蜒钛酞酞钛酞钛钛蚀酞钛酞酞酞酞 媛 坚 葵 l 晕 b 。 足 山 r , 1r , 1 l l l山山【d 萎至 f a 1山 r t l z 娶 【u r l z z z 蓉量 耐 啮 轻鞋轻柽轻鞋轻 提 轻轻鞍靼 蛩巷 球 嗵 涨 话巷造 窭凿 球 巷 跫话 j 日 蔷 链挺相 螽 稍髫崩甾相筐 髫疆 ! 雩 一 裂烈酬 n 剐 裂尉 科 芑剐 剐碟 藤裂 霎 山 蝠监 二- 【l 落塔磐寸一鉴rf ? n? 寸? o ? ? 。 ? 。 ? 2 小 ? v 、2o? 。2 。 心 葛焉宾譬跫塞 昌瓮2 昌昌 罱苫：兮蜀宝器 昌豁 辑 + 干之 罕之 罕之 + 罕之 干壶 罕壶 罕志 宰壶 罕吝 罕吝 草吝 罕击 t q 瓮n高一 t q 高n罱一焉n焉n器n瓮n蛊n蛊“ n_c【噼 撩鲺1鼍求划霎辱型础宴 剐文盎魁越嚣求删嚣辱型球到宾 村里集隧洞稳定分析及设计处理 2 7 0 c 1 点裂6 f 走向攻魄花园 征图13 2 p i + ，3 ； 丰径代表i5 ； c 2 点裂隙走向攻魄花园 衙国1 3 2 2 o 皂计6 强 村里集隧洞稳定分析及设计处理 1 3 3 地下水 区内地下水为基岩裂隙水，主要赋存于基岩风化裂隙、构造裂隙中，地下水位受地 形控制，变化较大。大气降水为其唯一的补给来源，向低处渗流为其主要排泄途径。 据现场压水试验资料，主体岩性透水率较小，强风化带2 2 l u ，中等风化带1 3 l u ： 微风化带1 4 l u ；新鲜岩石0 8 l u ；属微透水弱透水。 经水质简分析，隧洞沿线地下水p h 值7 4 2 7 7 3 ，矿化度m ：0 1 6 0 8 3 9 l ，总硬 度9 7 卜3 0 8 3 m g l ，侵蚀性c 0 。：1 8 2 0 8 m g l ，属中性一弱碱性淡水，按总硬度分类为 微硬一极硬水，其水化学类型为重碳酸氯化硫酸镁钙型水或重碳酸硫酸钙镁型水、氯化钙 镁型水，对混凝土无腐蚀性。压水试验成果见表卜3 3 。 表1 3 3 村里隧洞压水试验成果一览表 试段位置流量压力透水率 钻孔 地层岩性l q p q 编号 ml 3 m i nm p al u s c l 3 花岗岩 5 0 l o 83 50 3 2 41 9 ( d ) s c l 3 2 花岗岩 2 5 o 3 0 04 10 4 2 319 ( e ) s c l 8 花岗岩 5 5 6 6 0 05 2 30 5 0 22 3 7 ( b ) s c l l 4花岗岩3 5 8 4 2 74 40 4 8 91 3 ( c ) s c l l 4花岗岩5 2 0 6 1 37 20 4 9 11 6 ( d ) s c l l 4花岗岩6 1 3 7 0 73 7 0 4 9 3 o 8 ( d ) s c l l 4 花岗岩7 0 7 8 0 9 4 20 4 8 9 0 8 4 ( d ) s c l l 4 花岗岩8 0 9 8 6 6 2 50 4 9 3 0 9 0 ( d ) s c l l 8花岗岩9 0 1 4 02 7 50 4 0 51 3 6 ( d ) s c l l 9花岗岩3 0 0 3 5 0o 7 0 0 6 0 3 o 2 0 s c l 2 1花岗岩1 0 0 1 7 o1 0 0 0 4 1 4 o 3 5 ( a ) s c l 2 6花岗岩0 5 0 5 5 00 1 7 0 0 1 5 2 3 ( d ) s c l 2 6 花岗岩2 0 5 2 5 5 2 9 30 6 2 5 0 9 4 ( b ) 村里集隧洞稳定分析及设计处理 2 地球物理探测 探测区域内的岩性主体为燕山期花岗岩、前覆旦花岗岩，工作区岩体破碎带、岩脉、 断层发育( 见附照片l 、2 、3 、4 ) ，内外动力地质作用导致工作区地形起伏较大，沟谷纵 横交错( 见附照片5 、6 ) 。从物理性质来讲，完整的花岗岩体表现为高阻、高波速的物质： 而发育在花岗岩体中的岩体破碎带、岩脉、断裂等结构体的物理性质却各不相同。发育 在花岗岩体中的岩体破碎带、大多数岩脉、断裂表现为低波速、低电阻率、高导电率的 物理性质，而完整的岩脉则与围岩的物理性质差别不大。就花岗岩体本身而言，强风化、 弱风化及新群岩体的地球物理性质也不相同，随着风化程度的增强，声波速度值、地震 波速值、电率值都会变小，而电导率增强，所有这些地球物理性质的差异构成了开展地 球物理工作的前提。 2 1 浅层地震反射技术 2 1 1 完成工作量 测线位置：村里集镇：测线长度：6 4 7 4k m ；测点数：3 2 4 0 个；激发次数：3 9 9 次 叠加次数：3 次。 2 1 2 开展地震勘探的物理前提 根据勘探地震学的基本原理，只要不同介质或地质体问存在密度和地震波速度差异， 就有应用地震探测的物理前提。例如，不同岩性的沉积地层问的分界面是地震波的反射 界面。本测区内，广泛分布花岗岩，其中存在不同成分和不同完整程度的岩脉、断裂和 破碎带。这些岩脉、断裂和破碎带与花岗岩围岩有不同的密度和地震波传播速度，即有 波阻抗差，因此，在该地区有地震探测方法的应用前提。 2 1 3 地震探测实施方案 在充分分析研究的基础上确定地震探测的观测方式和采集参数。观测方式为多次覆 盖技术。采用多次覆盖技术可以增大信噪比，提高勘探精度。数据采集所使用的仪器为 村里集隧洞稳定分析及设计处理 照片1 ：长石石英斑岩脉，节理发育( 村里，镜向3 6 0 。) 照片2 ：石英斑岩脉( 村里，镜向2 9 0 。) 村里集隧洞稳定分析及设计处理 照片3 ：断裂带，宽2 0 - 5 0 c m ，而角砾岩发育，且有硅化( 村里，镜向2 2 0 。) 照片4 ：硅化破碎带，宽1 5 0 c m ( 村里，镜向2 4 0 。) 1 4 村里集隧洞稳定分析及设计处理 照片5 ：沿断裂破碎带发育的冲沟地貌( 村里，镜向6 0 。) 照片6 ：断层构成陡崖地貌( 村里，镜向5 0 。) 村里集隧洞稳定分析及设计处理 s e 2 4 0 m 型轻便综合工程探测仪，激发方式为小药量炸药。炸药量的选择是在实验的 基础上进行的，其规则是既要保证有足够的能量，又不能太多形成浪费。对一共炮点道 集具体采集参数为： ( 1 ) 最小偏移距：2 4 m ； ( 2 ) 最大偏移距：11 6 m ： ( 3 ) 道间距：4 m ； ( 4 ) 采样间隔：0 2 m s ： ( 5 ) 采样点数：1 0 2 4 ； ( 6 ) 道数：2 4 。 上述的几何参数可参见图1 。 g 1 ，g 2 ，6 2 4 为检波器 图1 一个共炮点道集的采集参数 地面 野外观测系统为三次覆盖的多次覆盖观测系统炮点间隔1 6 m 。相邻两个共炮点道集间 的关系见图2 。 图2 相邻两个共炮点道集间的关系 2 1 4 地震资料处理 对采集到的地震记录进行去噪滤波和地形校正处理。由于检波器接收到的信号中既 6 村里集隧洞稳定分析及设计处理 有有效信号，又有干扰，须作去噪滤波。又因地表起伏较大( 村里集镇的地形见图3 ) 应对地形影响进行校正。 图3 村里集镇隧洞上方的地形 在数据处理和地形校正时都需要地震波的速度资料。根据数据处理的质量和岩芯测 速结果，地震波的平均速度为3 0 0 0 m s 。在浅部速度值小一些，深部则大一些。 数据处理的大致流程为：自动增益补偿，滤波去噪，地形内插计算，地形校正，共 深度点选排，正常时差校正，水平叠加，带地形起伏的叠加剖面图绘制和输出。其中， 地形校正是必须进行的一个处理步骤，其目的是使共深度点道集能同相叠加，提高信噪 比。在处理村里集镇隧洞的地震数据时，地形校正的基准面选为1 5 0 m 高程，该高程基本 为地形的平均高程。经地形校正处理后，可以认为地震数据是在1 5 0 m 高程的水平线上采 集的。共深度点选排是从不同共炮点道集中选取共深度点道集，为后续处理提供数据。 正常时差校正是消除共深度点道集内由不同的偏移距引起的地震波旅行时间差，使来自 于同一点的反射信号能同相叠加。水平叠加则是将共深度点道集内的所有地震道累加起 来，得到一个中心点处的一道地震记录。所有这些地震记录就形成一个叠加剖面。这是 资料处理的最终结果，是地震资料解释的基础。 2 1 5 地震资料解释 在花岗岩体中，常见的构造有岩脉、断层和破碎带。岩脉与围岩的岩性不同，在地 震剖面上的特征是，在- - + 段范围内，地震同相轴与两边的同相轴明显不同，如图5 所 示。断层两侧的地震同相轴被错断，断层面是反射面，在剖面上为一倾斜的同相轴，如 图6 所示。破碎带的密度和速度比围岩要小，同时可能充填水，地震波在破碎带内传播 村里集隧洞稳定分析及设计处理 时较易衰减，地震波的主频较低，如图7 所示。 曼 晕 留 嬲 鼹 曼 厘 窨 掣 崩 图5 岩脉在地震剖面上的特征 图6 断层在地震剖面上的特征 根据这些特征，对村里集镇隧洞的地震资料进行了地质解释，现分别加以简单叙述。 村里集镇隧道的地震剖面总长度6 4 7 4 k m ，由三段组成，第一段从桩号2 7 + 0 5 4 到 2 7 + 8 0 4 ，长度0 7 5 k m ，第二段从2 7 + 9 6 2 到2 8 + 1 5 2 ，长度0 1 9 k m ，第三段从2 8 + 1 3 0 到 3 4 + 1 0 1 ，长度5 5 3 4 k m ，。地震剖面的不连续是受地形的影响引起的。在不连续处为两条 村里集隧洞稳定分析及设计处理 较深的沟。 呈 垦 窖 掣 尉 图7 破碎带在地震剖面上的特征 地质解释的结果直接绘在叠加剖面上。由第一段地震剖面图可见，2 7 + 1 5 4 附近和 2 7 + 3 5 4 以远有断层，2 7 + 5 1 0 处有岩脉，2 7 + 6 5 4 处有破碎带。破碎带、岩脉和断层的倾角 较陡。 在第二段剖面上，2 7 + 9 3 0 附近有一近乎直立破碎带。 在第三段剖面上，地质构造比较复杂。从3 0 + 3 3 0 到3 2 + 9 3 0 构造较发育。在2 8 + 1 8 0 和2 8 + 3 3 0 处有两条断层，s c l l 2 孑l 处为一岩脉，2 8 + 9 3 0 和2 9 + 0 0 0 附近有破碎带，s c l l 4 、 2 9 + 5 3 0 、2 9 + 7 8 0 处有断层s c l l 5 南3 0 m 左右处有破碎带。2 9 + 9 3 0 3 0 + i 3 0 有三条断层， 3 0 + 3 3 0 3 0 + 3 8 0 有一较宽的破碎带，3 0 + 4 3 0 附近有岩脉。3 0 + 6 7 0 、3 0 + 5 3 0 处分别为破碎 带和岩脉。3 0 + 9 3 0 、3 i + 0 8 0 处有断层，3 1 + 1 8 0 、3 1 + 3 2 0 、3 1 + 4 7 0 、3 i + 5 8 0 、3 1 + 8 5 0 、3 2 + 0 8 0 、 3 2 + 1 5 0 、3 2 + 2 4 0 、3 2 + 3 2 0 处有一系列的岩脉发育。3 2 + 4 6 0 处有一断层。3 2 + 5 7 0 、3 2 + 7 4 0 处有岩脉，3 2 + 8 6 0 处有破碎带。3 3 + 1 3 5 、3 3 + 4 9 0 、3 3 + 5 5 0 、3 3 + 6 3 0 处有四条断层。 2 1 6 结论 通过地震探测可知道，村里集镇隧洞所经路线上岩脉、断层和破碎带构造较发育， 尤其是从3 0 + 3 3 0 到3 2 + 9 3 0 之间。岩脉、断层和破碎带的发育是不均匀的，有的地段较 发育，有的地段则岩体较完整。岩脉、断层和破碎带的倾角大多比较陡。 9 村里集隧洞稳定分析及设计处理 村里隧硐地球物理探测构造成果表 隧硐构造 桩号位置 构造视宽 构造视产状 切割隧硐探测 名称类型度( m )情况手段 倾角倾向 断裂2 7 + 1 2 4 2 7 + 2 3 4s e7 0 0切割地震 岩脉 2 7 + 2 6 4 - 2 7 + 2 8 01 6 直立切割 地震 断裂2 7 + 3 4 0 - 2 7 + 4 1 4 s e 6 2切割地震 岩脉 2 7 + 4 9 2 2 7 + 5 0 41 2 直立切割地震 破碎带2 7 + 6 5 0 2 7 + 6 7 0 2 0 直立切割地震 破碎带2 7 + 9 2 2 2 7 + 9 2 86 s e 8 8 0切割地震 断裂2 8 + 1 3 0 2 8 + 2 2 0s e7 3 0切割地震 断裂2 8 + 31 0 2 8 + 3 6 0s e7 3 0切割地震 断裂 2 8 + 6 5 0 2 8 + 6 6 6s e8 3 0 切割 地震 岩脉 2 8 + 6 7 0 2 8 + 6 7 88s e8 8 0 切割 地震 村 破碎带 2 8 + 9 3 5 2 8 + 9 4 91 4n w8 3 0 切割 地震 破碎带 2 9 + 2 0 5 2 9 + 2 1 51 0 n w 8 4 0 切割 地震 里 断裂 2 9 + 3 4 0 2 9 + 4 2 0s e7 5 0 切割地震 隧 断裂 2 9 + 4 9 0 2 9 + 5 8 0s e7 0 0 切割 地震 断裂2 9 + 7 3 0 2 9 + 8 3 0 s e6 5 0 切割地震 道 破碎带2 9 + 8 6 0 2 9 + 8 6 66直立切割地震 断裂2 9 + 9 4 0 3 0 + 0 3 6s e8 0 0切割地震 断裂 3 0 + 0 4 0 3 0 + 0 4 6n w8 5 0 切割地震 断裂 3 0 + 11 0 3 0 + 1 2 58 e8 0 0 切割 地震 破碎带 3 0 + 3 3 5 3 0 + 3 9 05 5n w8 6 0 切割地震 岩脉3 0 + 4 3 0 3 0 + 4 5 02 0直立切割地震 破碎带3 0 + 6 7 0 3 0 + 6 8 81 8直立切割地震 岩脉3 0 + 7 8 0 3 0 + 8 0 02 0s e8 8 0切割地震 断裂 3 0 + 9 3 0 直立切割地震 断裂 3 1 + 0 4 0 3 1 + 1 1 0s e7 3 0 切割地震 岩脉 3 1 + 1 6 0 3 l + 1 7 61 6 直立切割地震 村里集隧洞稳定分析及设计处理 村里隧硐地球物理探测构造成果表( 续) 隧硐构造 桩号位置 构造视宽 构造视产状 切剖隧硐探测 名称类型度( m )