综合地质勘察方法在岩溶区隧道工程中的应用

1、综合地质勘察方法在岩溶区隧道工程中的应用摘要:本文以黔江-张家界-常德铁路某隧道工程的勘察工作为例, 针对岩溶区工程地质特点，采用了包括地面地质调查、物探、钻探等 手段的综合地质勘察方法，查明了隧道工区岩溶发育及分布规律，为工 程设计提供了较为祥实可靠的勘察资料。关键词:综合地质勘察 岩溶 岩溶分布规律岩溶是由于地表水及地下水活动所引起可溶岩石的溶蚀作用，以 及由这种作用所形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。我国岩溶分布广泛,当铁路以隧道形式通过岩溶区时，可能遇到各 种危害:如溶洞填充物坍塌，突然涌水、涌泥下伏溶洞使隧道衬砌发生 不均匀沉降，造成衬砌开裂或失稳等。因此，查明岩溶洞穴和岩溶水的

2、分布规律和岩溶发育程度，为铁路选线、设计提供可靠的地质依据。1工程概况黔江-张家界-常德铁路卧云界隧道位于湖南省桑植县山区。该隧 道为双线隧道，贯通线里程为DK147 + 280DK152 + 340,隧道总长 5060 m,隧道为“人”字坡，坡度为3.517.8%。，进口高程408.93 m,出口 高程351.61 m,最大埋深449.5 m。2工程地质及水文地质概况2.1地层岩性及水文地质特征本工程主要涉及地层有第四系冲积、坡积粉质黏土,三叠系中统 灰岩夹白云岩，下统灰岩,二叠系上统灰岩夹炭质页岩，下统灰岩、灰岩 夹炭质页岩，泥盆系上统砂岩夹页岩，中统砂岩和志留系上统页岩夹粉 砂岩。灰岩:

3、浅灰-青灰色为主,局部为灰白色，弱风化为主，隐品质构造，中 厚层-厚层状构造，成份以方解石为主，节理裂隙发育，其裂隙面局部可 见锈黄色水渍锈斑。弱风化层,溶蚀现象发育,局部可见小中型溶洞，洞 中无水无充填物。白云岩:灰白色或肉红色为主,局部为褐黄色，矿物成份以方解石 为主，微品结构,厚层-巨厚层状构造，节理裂隙较发育，隙面偶见少量轻 微溶蚀现象,局部有0.70.8 m厚强风层，裂隙面不新鲜,溶蚀现象较严 重，岩芯较破碎，岩质略硬;弱风化,溶蚀现象发育,局部可见小中型溶洞, 其呈水平状或为串珠状，岩芯较完整，岩质较硬。地下水发育，地下水类型为岩溶水，含水岩组为二叠系灰岩、灰岩 夹炭质页岩和三叠系

4、灰岩、灰岩夹白云岩，主要受大气降水补给。岩 溶地貌类型为溶丘槽谷、斜坡沟谷和溶丘洼地。2.2地质构造工程场地主要地质构造为二户溪背斜褶皱构造。二户溪背斜核部 在线路里程DK147+400附近，背斜轴向N60E，轴面直立，西北翼地层 产状N1020W4045S,东南翼地层产状N515W/3045N。 隧道工程场地位于二户溪背斜的核部及东南翼。场址区域岩层总体沿 N-S走向，地层为整合接触，岩层产状变化不大,局部有揉皱，扭曲现象。3综合地质勘察方法的应用主要采用地面地质调查、物探和钻探等方法进行岩溶区的工程地 质勘察工作。3.1地面地质调查为了查明本工区岩溶发育情况，以便为线路合理选线提供可靠的

5、地质依据,本次调查期间对拟定线路通过区宽2.6 km、面积为13 km 的地区进行了详细的地质调查，查明了线路通过区地层岩性、地层产 状、地表岩溶分布等情况。通过地面地质调查发现了一个面积约1 km的岩溶洼地，地表岩溶 发育，且发育一条暗河。若线路以隧道形式通过此处极为不利,因此线 路选择绕避该岩溶洼地。如图1所示。3.2物探及钻探为了探测隧道通过区域的岩溶发育情况，在充分分析地面地质调 查成果的基础上，布置了若干物探断面。本次调查采用了高密度电法, 得到典型物理场异常区，如图2所示。利用钻探手段，揭示物探异常区的地质情况,从而对物探成果进行 合理的地质解译，确定工区岩溶发育情况及分布规律。通

6、过钻孔对物 探异常区的揭示，确定了本地区视电阻率在200500 Q-m范围为岩溶 发育区,溶洞为粉质黏土全填充;5001000 Q-m为轻微溶蚀灰岩区，大 于1000 Q-m为完整灰岩区。通过对物探成果的地质解译，得到隧道洞身岩溶发育分布图(图 3)。4结论通过综合地质勘察方法可以得出该工区的岩溶发育程度和分布 规律如下。地形地貌、岩层产状控制岩溶发育程度及分布。被河流切割 形成沟谷的可溶岩地区岩体破碎，水循环强烈，岩溶发育。岩溶发育的 形态一般受岩层产状控制，角度与岩层倾角一致。可溶岩与非可溶岩接触带岩溶发育，岩溶发育的位置受接触带 产状控制。非可溶岩相当于隔水底板,当可溶岩与非可溶岩接触带

7、倾 向与山坡倾向相反时，地下水沿山坡向山脚径流时受阻，从而在接触带 上形成富水区，因此岩溶发育;反之当接触带倾向与山坡倾向一致时， 水流顺畅，岩溶发育较少。岩性造成的岩溶发育，如灰岩、白云岩区岩溶集中发育。综上所述采用综合地质勘察方法对可溶岩地区进行工程地质调 查，可以由地面地质调查指导物探的布置,由钻探对物探成果进行解译 和验证，使各种手段都能经济合理的发挥作用，点面结合、由浅入深地 认识该地区岩溶发育特征和分布规律，为隧道选线提供地质依据，为隧 道设计提供地质参数，为施工方法的选择、隧道排水方案的制定提供 指导。参考文献铁道第一勘察设计院。铁路工程地质手册M.北京:中国铁 道出版社,1999.TB10012-2007，铁路工程地质勘察规范S.GB50021-2001，岩土工程勘察规范S.TB10027-2001，铁路工程不良地质勘察规范S.赵文星.综合勘探在隧道工程地质勘察中的应用J.铁道勘察,2007(3):92-94.黄潘,王传雷.综合物探方