雷家碛1号隧道施工图设计工程地质勘察说明.doc

185太原至佳县高速公路西段第XZ2合同段施工图设计阶段雷家碛1号隧道工程地质勘察说明1前言1.1工程概况雷家碛1号隧道位于临县雷家碛村北约50米，设计为分离式，隧道两洞中轴线最大间距约36米。右线洞体全长455米，太原端洞口里程桩号K186+045,洞口底板设计高程1064.43米，佳县端洞口里程桩号K186+500, 洞口底板设计高程1073.53米，洞体局部出露于黄土冲沟，洞体最大埋深约55米,位于K186+220处；左线洞体全长477米，太原端洞口里程桩号ZK186+045,洞口底板设计高程1064.43米，佳县端洞口里程桩号ZK186+522, 洞口底板设计高程1073.97米，洞体局部出露于黄土冲沟，洞体最大埋深约52米,位于ZK186+240处；进出口均位于黄土梁黄土冲沟，距现有公路较近，交通便利。隧道围岩以上更新统风积（Q3eol）黄土（粉土）、中更新统冲洪积（Q2al+pl）黄土（粉土）组成，土体结构松软，围岩质量较差。1.2勘察目的本次勘察为详勘，其目的系通过工程地质勘察，查明隧址区工程地质、水文地质条件，判定和划分隧道围岩级别，并对隧道围岩、洞口边坡稳定性做出工程地质评价，为隧道施工图设计与方案提供较为可靠的地质依据。1.3勘察依据本次勘察依据山西交通规划勘察设计院的太原至佳县高速公路西段第XZ2合同段勘察委托书进行，技术要求由院总工办制定，并严格按现行国家及行业标准进行，执行的标准有：(1)公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）(2)公路隧道设计规范（JTJ D70-2004）(3)公路土工试验规程（JTG E40-2007）(4)中国地震动参数区划图（GB18306-2001）(5)岩土工程勘察规范（GB50021-2001）(6)“勘察设计互提资料单” （山西省交通规划勘察设计院测设四所）1.4勘察区地形地质条件、勘察方法及工作量隧道位于临县境内黄土梁峁区，隧址区（Q3eol）黄土大面积覆盖，局部冲沟发育，且切割较深，冲沟两侧出露岩性多为黄土，在隧址区附近有（Q2al+pl）粉质黏土出露，为调查研究隧道洞身范围内围岩特征提供了条件，因此，本次勘察采用了以地质调查、钻探、挖探为主，结合室内试验等勘察手段的工作方法，查明隧址区工程地质、水文地质条件，判定和划分隧道围岩级别。本次勘察共布探井3个，井深14.016.7米；施工钻孔3个，孔深40.070.0米，总进尺153米。共采取原状样72件，进行标准贯入试验24组。完成1：2000的工程地质调绘0.48平方公里。2自然地理及区域工程地质条件2.1地形地貌 隧道位于临县境内黄土梁峁区，隧道区域（Q3eol）黄土大面积覆盖，地形起伏大，冲沟、陡坎发育。微地貌表现为黄土梁峁、黄土冲沟、黄土陡坎、黄土坡等。地势中部高，东西低，右洞地表最低海拔高程1064米，最高海拔高程1130米，相对高差约70米，左洞地表最低海拔高程1055米，最高海拔高程1125米，相对高差约70米。雷家碛村西的黄土冲沟，冲沟较大，呈“V”字型，两沟谷长度不大，沟坡较陡,洞身在该冲沟内出露地表。隧址区植被稀少，大部分区域为耕地。2.2地层岩性隧址区地层结构简单，出露的地层由新至老依次有：第四系上更新统风积物（Q3eol）、第四系中更新统冲洪积物（Q2al+pl）地层，现将各组地层岩性特征及其分布情况简述如下：（1）第四系上更新统风积物（Q3eol）186该套地层广泛分布于隧址区表层，为左右线隧道两端洞口主要围岩，长度较短。岩性分为黄色湿陷性黄土（粉土）和黄土（粉土）。黄色湿陷性黄土（粉土）土质较均，具大孔隙，垂直节理发育，厚度一般在1015米之间，一般具有级自重湿陷性。黄土（粉土），黄褐色，土质较均，具垂直节理，揭露厚度1034.5米。左线洞体中分布长度约200米，占左洞体内围岩总量的41.93%，右线洞体中分布长度约164米，占右洞体内围岩总量的36.04%。（2）第四系中更新统冲洪积物（Q2al+pl）主要下覆于上更新统（Q3eol）之下，在隧址区内黄土冲沟的底部有较多的出露，总厚度较大，本次勘察未揭穿，最大揭露厚度为20米。为隧道洞体的主要围岩。左线洞体中分布长度约277米，占左洞体内围岩总量的58.07%，右线洞体中分布长度约291米，占右洞体内围岩总量的63.96%，岩性可分为黄土（粉质黏土），为浅红色，土质不均，含有少量钙质结核及砾石，坚硬。2.3地质构造依据山西省区域地质志对构造的新划分，隧址区位于离石大断裂西部、鄂尔多斯断块（山西部分）中部，其东侧以离石大断裂与吕梁太行断块相邻，其南侧以范家庄西磑口断裂与临汾运城新裂陷相接。出露岩层以三叠系砂岩为主，界河口群仅在设计线路起点零星出露，上第三系、第四系广泛分布，大部分基岩仅出露于沟谷两侧，岩层总体走向呈南北向，向西缓倾斜。隧址区主要由第四系中更新统冲洪积物（Q2al+pl）及上更新统风积物（Q3eol）组成，未发现有影响洞体稳定的构造存在，地质构造简单。2.4气象隧址区属北温带半干旱大陆性季风气候区，降水少，昼夜温差大，四季分明，冬季寒冷干燥，秋季凉爽宜人，夏季炎热多雨，春季风沙肆虐，春旱频繁。区内气温一月份温度最低，七月份温度最高，年平均气温为8.8，区内年平均降雨量为518mm，最大冻土深度108cm。2.5水文地质条件隧址太原端洞口为无名黄土冲沟的右岸，佳县端洞口为黄土冲沟左岸，沟内只有雨季时有暂时性水流汇集，一般时节干枯无水。根据地质调查及探井揭示，隧道洞体埋深范围内未见地下水位，隧址周围坡麓地带及冲沟内亦未发现有泉水出露，隧道洞体埋深范围内岩体富水性弱。但由于洞体埋深不大，岩体赋水性强，雨季期间大气降水沿土体孔隙下渗，在洞体内可能形成暂时性孔隙水，造成洞体内产生滴渗水现象。2.6不良地质隧址区内无不良地质现象分布。2.8地震山西境内鄂尔多斯断块所属范围仅是其东部部分地带，除断块边缘附近构造比较复杂外，断块内部地层平缓，一些南北向构造亦为极开阔宽缓的褶皱，表现了鄂尔多斯断块的稳定性质。临县境内属弱震区，据民国临县志记载，历史上东汉建康元年至清末1700余年间共发生12次较大地震，1965年至今发生过2次地震，震级低，只有感觉，没损失。结合地震活动、外动力地质现象、岩（土）体强度及稳定性分析，隧址区地壳稳定性为较稳定区。根据中国地震动参数区划图（GBJ8306-2001）的有关规定，结合山西省地震动峰值加速度区划图和山西省地震动反应谱特征周期区划图，本合同段内地震动峰值加速度为0.05g。相对应的地震基本烈度为度。3. 隧道岩体工程地质特征隧道围岩由上更新统（Q3eol）、中更新统（Q2al+pl ）土质围岩构成，岩性主要为Q3eol湿陷性黄土（粉土）、Q3eol黄土（粉土）、Q2al+pl黄土（粉质黏土）。Q3eol湿陷性黄土（粉土）为稍湿，稍密，松软结构；Q3eol黄土（粉土）为中密，稍湿。Q2al+pl黄土（粉质黏土）为稍湿，密实，松软结构。上述地层均属极软土体，隧道围岩工程地质条件较差。详细的隧道围岩物理力学指标表见下表：187围岩名称含水量(%)容重kN/ m3比重液限塑限液性指数c(kPa)()Q3eol 黄土（湿陷）9.2-17.615.2-17.12.7026.0-26.117.3-19.3025.4-27.622.3-28.2Q3eol 黄土13.9-17.01.7-1.92.7026.0-27.217.3-17.8026.3-27.922.5-27.1Q2al+pl黄土13.6-19.017.0-1.902.7427.1-27.718.2-18.3027.5-29.725.6-28.54工程地质综合评价4.1隧道围岩分级本隧道为土体隧道，根据公路隧道设计规范（JTJ D70-2004）隧道围岩分级评判方法，本阶段围岩分级依据隧道中的土体类型、密实状态等定性特征进行围岩级别划分。现将隧道围岩级别评价如下： 左线：（1）ZK186+045ZK186+135段,洞体埋深约7.230米，围岩由第四系上更新统（Q3eol）湿陷性黄土（粉土）、（Q3eol）黄土（粉土）、中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，Q3eol湿陷性黄土（粉土）为稍湿，稍密，松软结构；（Q3eol）黄土（粉土）为稍湿，中密，松软结构；Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。以上地层地下水出水状态为滴渗水。开挖时易产生滑塌，围岩级别综合判定为级。围岩长度为90米。（2）ZK186+135ZK186+280段，洞体埋深约3052米，围岩由中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，呈坚硬状态，含有薄层钙质结核，地下水出水状态为滴渗水。围岩级别判定为级。围岩长度为145米。（3）ZK186+280ZK186+410段,洞体埋深约1630.0米，围岩由第四系中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成。 Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。地下水出水状态为滴渗水。围岩级别综合判定为级。围岩长度为130米。（4）ZK186+410ZK186+470段，部分洞身在黄土冲沟内均出露地表，洞体埋深约30.0-38.4米，围岩由中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，呈坚硬状态，含有薄层钙质结核，地下水出水状态为滴渗水。围岩级别判定为级。围岩长度为60米。（5）ZK186+470ZK186+522段，洞体埋深约030.0米，围岩由第四系上更新统（Q3eol）湿陷性黄土（粉土）、（Q3eol）黄土（粉土）及中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，Q3eol湿陷性黄土（粉土）为稍湿，稍密，松软结构；（Q3eol）黄土（粉土）为稍密，稍湿。Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。地下水出水状态为滴渗水。围岩级别综合判定为级。围岩长度为52米。右线：（1）K186+045K186+150洞体埋深5.630.0米，围岩由第四系上更新统（Q3eol）湿陷性黄土（粉土）、（Q3eol）黄土（粉土）、中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，Q3eol湿陷性黄土（粉土）为稍湿，稍密，松软结构；（Q3eol）黄土（粉土）为稍湿，中密，松软结构；Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。以上地层地下水出水状态为滴渗水。开挖时易产生滑塌，围岩级别综合判定为级。围岩长度为105米。（2）K186+150K186+300段，洞体埋深30.055.0米，围岩由中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，呈坚硬状态，含有薄层钙质结核，地下水出水状态为滴渗水。围岩级别判定为级。围岩长度为150米。（3）K186+300K186+415段段，部分洞身在黄土冲沟内均出露地表，洞体埋深14.530.0米，围岩由第四系中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成。Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。地下水出水状态为滴渗水。围岩级别综合判定为级。围岩长度为115米。188（4）K186+415K186+455段，洞体埋深30.035.0米，围岩由第四系中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成， Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。地下水出水状态为滴渗水。围岩级别综合判定为级。围岩长度为40米。（5）K186+455K186+500段，洞体埋深5.030.0米，围岩由第四系上更新统（Q3eol）湿陷性黄土（粉土）、（Q3eol）黄土（粉土）及中更新统（Q2al+pl ）黄土（粉质黏土）组成，Q3eol湿陷性黄土（粉土）为稍湿，稍密，松软结构；（Q3eol）黄土（粉土）为稍密，稍湿。Q2al+pl黄土（粉质黏土）为坚硬状态，松软结构。地下水出水状态为滴渗水。围岩级别综合判定为级。围岩长度为45米。4.2隧道洞口段及洞口边坡稳定性评价4.2.1太原端洞口隧道太原端左右线洞口均位于黄土冲沟沟坡中上部，左右线洞口段围岩及洞口边坡均由第四系上更新统（Q3eol）湿陷性黄土（粉土）及（Q3eol）黄土（粉土）组成，土质较均，自然稳定坡度40左右，最大一般不超60，左右线洞口位置所在的自然陡坡在自然条件下均基本稳定。根据隧道洞口地形条件，左右线洞口仰坡均为湿陷性黄土陡坡，仰坡高约15米左右，组成坡体的Q3eol黄土具有级自重湿陷性，垂直节理发育，具大孔隙。在雨季或工程条件下湿陷性黄土洞口仰坡易发生小范围的滑塌，同时洞口段湿陷性黄土的地基稳定性较差，因此左右线洞口边坡及洞口稳定性均较差。4.2.1佳县端洞口隧道洞口位于黄土冲沟的沟坡中上部，洞口边坡和洞口围岩均由第四系上更新统（Q3eol）湿陷性黄土（粉土）及（Q3eol）黄土（粉土）组成，且以Q3eol湿陷性黄土为主，土质较均，自然稳定坡度最大一般不超50，左右线洞口位置所在的自然陡坡在自然条件下均基本稳定。根据隧道洞口地形条件，左右线洞口仰坡均为湿陷性黄土缓坡，仰坡高约30米左右，组成坡体的Q3eol黄土具有级自重湿陷性，垂直节理发育，具大孔隙。在雨季或工程条件下湿陷性黄土洞口仰坡易发生小范围的滑塌