青岛至涉县段鼓山隧道穿越区地质特征及围岩类型划分

青岛至涉县段鼓山隧道穿越区地质特征及围岩类型划分

1k113+400青岛至兰州高速公路邯郸至涉县段是国家高速公路网“横6”的重要组成部分，全长65.145公里。其中，邯郸至涉县的鼓山隧道位于河北省武安市。隧道采用分离式隧道室，两侧轴距约45.0m。隧道右侧线k113275k117710全长44445.0m，左线k11326k117.695全长4429.0m。隧道宽约15.0m,高约8.0m,设计标高330.31～340.35m。本文采用野外调查和室内测试方法,结合研究区的区域工程地质条件、水文地质条件、区域构造、工程勘察钻探资料,对鼓山隧道穿越区的岩土体工程地质特征和隧道围岩级别进行了划分和评价,并对隧道工程建设和使用过程中可能会出现的主要工程地质问题进行了讨论。2鼓山隧道带岩石工程的地质特征依据野外地质调查、钻孔资料和岩土测试成果,可将鼓山隧道穿越区岩土体分为土体和岩体两类。(1)色矿红色鼓山隧道穿越区土体主要为亚粘土以及碎石土,主要分布在隧道进出口区段。其地质特性如下。亚粘土:褐黄色～棕红色,呈硬塑状,土质不均匀,可见白色钙质条纹。含10%～30%不等量的碎石,碎石成分为灰岩,呈棱角、次棱角状,粒径为5～15cm,分选性差。碎石土:杂色,中密～密实状,含较多亚粘土,碎石成分主要为弱风化石灰岩,棱角状,含量在60%～85%,粒径在5～20cm之间。(2)厚抗岩岩质区隧道穿越区岩石(体)主要为石灰岩、斑状及角砾状石灰岩、白云质石灰岩及页岩等。厚层状灰岩常发育泥岩夹层,泥岩和部分灰岩层理较发育。岩体内结构面较发育,以剪节理为主,节理发育地区岩体破碎,完整性差。结构面中充填胶结物多为泥质,结构面强度差,抗水性弱。3鼓山隧道围岩的分类及稳定性评价鼓山隧道围岩分级其稳定性评价详见表1。4分析隧道段的主要技术状况4.1鼓山隧道进出口的稳定性(1)闪长岩及弱风化砂岩岩芯破碎带隧道进口处位于闪长岩侵入体与奥陶系灰岩接触变质带上,地貌为山间沟谷,系山间洪水出水口,隧道围岩岩性主要为全风化～强风化闪长岩及弱风化灰岩。闪长岩节理、裂隙发育,钻孔岩芯破碎,多呈砂状及碎石状,岩体完整性差。灰岩受侵入体影响,节理、裂隙发育,钻孔岩芯较破碎,多呈碎石～碎块状,钻探时漏水严重,岩溶较发育。可见,隧道进口处围岩工程性质及稳定性差。隧道进口施工时,应充分考虑丰水季节洪水侵蚀下切及地下水渗流对隧道侧壁产生附加应力的不利影响,须做好防水及排水措施,并采取一定的防护措施。(2)地质条件分析隧道出口位于鼓山西侧山前冲洪积扇上,地形地貌较简单,地势较平缓,但地质构造复杂,鼓山断层位于出口东侧K117+240～K117+650处,为不良地质区段。围岩岩性为第四系冲洪积亚粘土及碎石,且钻探时漏水严重,岩土体工程条件差。可见,出口地段地质构造复杂,围岩工程性质及稳定性差。因而,隧道出口施工时,应做好防水措施,并加强抗震设计。4.2隧道围岩不太富水本区含水岩组主要以裂隙水、孔隙水为主,地下水埋藏较深,稳定地下水位大约位于设计隧道标高下170～250m,富水性具有明显的不均匀性,从邻区相关抽水试验资料可知,最大涌水量2.0m3/min,一般涌水量0.2～0.3m3/min,多以淋流方式充入下伏地层。由于隧道底面标高均在地下水位以上,洞身含水岩组及其以上含水岩组虽有储水能力,但无储水条件,所接收的大气降水大部分通过地表迳流而排泄,少量降水通过岩体裂隙、孔隙渗入地下,最终渗入深部。通过对场地水文地质特征分析、钻孔注水试验、野外调查测绘及涌水量估算,隧道围岩(寒武奥陶系灰岩、白云岩)岩溶不太发育,主要表现为小溶洞、溶隙,且连通性差,不会产生岩溶塌现象。综合分析表明,本区各含水岩组一般不会发生涌、突水现象。但需注意局部可能存在奥灰大溶洞,且赋存水量较大,若沟通富水大溶隙及溶洞,有可能导致发生瞬时突水、溃水。此外,K117+215～K117+265含水岩组段为鼓山断层破碎带,此带富水性及渗透性较好,雨季可能会发生涌、突水。4.3浅埋深方面隧道掘进结果鼓山隧道设计标高为330.31～340.35m,埋深较浅,最大埋深约300m。钻探结果表明,钻孔岩芯未出现饼化现象,隧道穿越区属正常地应力区。结合区域地质构造以及岩爆的产生条件和影响因素分析,认为隧道施工时不会产生岩爆现象。5隧道围岩围岩通过对鼓山隧道段工程地质条件特性以及主要工程地质问题研究,可得出以下初步结论:(1)隧道进、出口主要为第四系松散层及全～强风化闪长岩,工程地质条件差。(2)鼓山断裂影响带K117+240～K117+710段、隧道左线K116+060～K117+170以及右线K116+070～K117+180围岩为软岩～较软岩,工程性质差,围岩稳定性较差,应采取必要的支护措施。隧道左线K113+300～K116+060及右线K113+310～K116+070围岩为较坚硬岩,工程性质较好,围岩稳定性好。(3)隧道洞身围岩寒武奥陶系碳酸盐岩岩溶不太发育,不会产生溶洞