老顶山隧道工程地质说明复习课程Word格式文档下载.docx
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2、工程地质特征：
（1）地形地貌
测区地处长治盆地东侧，区内地形东高西低，由西向东地貌分区明显，为山前冲洪积平原-低中山区。
隧址区位于长治市郊区老顶山镇南部，区内地貌形态为一近北北东走向的低中山脉，东西向均为平原区，隧道中部为低中山区，进口为山前冲洪积平原，出口段为山前坡洪积平原区，隧址区整体地形起伏较大，海拔一般在952.00m-1070m。
隧道进口处地面标高约为962.71m，出口处地面高程约为972.97m，最高点位于DK215+520处，地面高程1060米，最低点位于进口山门村，海拔约为962.68m，相对高差约为97m。
沿线小里程及大里程地表多被黄土覆盖，基本无基岩出露，中部多为基岩出露。
地表植被不太发育，主要以灌木为主。
（2）地层岩性
隧道区范围内主要分布地层为：
上覆第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）新黄土、粗圆砾土，坡洪积层（Q3dl+PL）新黄土、粗圆砾土、粗角砾土；
中更新统洪基层（Q2pl）老黄土、卵石土、碎石土、粗圆砾土、粗角砾土、钙质胶结层；
下更新统冲洪积层（Q1al+pl）粉质粘土、粗圆砾土；
下伏奥陶系中统上马家沟组（O2S2）石灰岩、泥灰岩。
现将测区地层岩性由新到老分述如下：
1.第四系（Q）
（1）上更新统冲洪积层（Q3al+pl）
新黄土：
黄褐色，稍密，稍湿，具有直立性及大孔隙，偶见姜石，具有湿陷性，顶部含植物根系。
主要分布于隧址区进口段地表。
粗圆砾土：
灰白色，稍密，稍湿，主要成分为石灰岩，砾石含量约为65%，一般砾径为20-50mm，充填新黄土。
（2）上更新统坡洪积层（Q3al+pl）
主要分布于隧址区出口段地表。
黄褐色，稍密，稍湿，主要成份为石灰岩，砾石含量约为55%-75%，一般砾径为20-70mm，充填新黄土。
主要分布于隧址区出口段地标。
粗角砾土：
黄褐色，稍密，稍湿，主要成份为石灰岩，砾石含量约为65%，一般砾径为40-60mm，充填新黄土。
（3）中更新统洪基层（Q2pl）
中更新统地层岩性主要为老黄土。
老黄土：
褐黄色，硬塑-坚硬，含姜石、碎石、圆砾、角砾。
主要分布于测区进出口及出口段。
上部具有湿陷性。
卵石土：
灰褐色，稍密，稍湿，成分主要为石灰岩，一般砾径60-85mm，呈圆棱状，充填砂、黏性土。
碎石土：
黄褐色，密实，稍湿，成分主要为石灰岩
，砾石含量约为70%，一般砾径20-60mm，最大砾径为90mm，有漂石出现。
呈尖棱状，充填老黄土。
黄褐色，密实，稍湿，含姜石，成分主要为石灰岩，砾石含量约为55%-65%，一般砾径为15-50mm，呈圆棱状，充填老黄土。
黄褐色，密实，稍湿，成分主要为石灰岩，一般砾径为20-30mm，最大粒径为50mm，呈尖棱状，充填老黄土。
钙质胶结层：
灰白色，密实，稍湿，一般砾径为30-60mm，充填老黄土。
（4）下更新统冲洪积层（Q1al+pl）
粉质粘土：
棕红色，软塑-坚硬，含姜石，砾石。
含铁锰锈斑。
黄褐色，密实，稍湿，含姜石，成分主要为石灰岩，一般砾径为15-60mm，呈圆棱状，充填老黄土。
2.奥陶系
奥陶系中统上马家沟组（O2S2）。
该组岩性主要由石灰岩、泥灰岩组成。
石灰岩：
灰黑色，弱风化，隐晶质结构，中厚层状构造，岩芯一般呈柱状，局部呈块状，裂隙发育，裂隙面见方解石脉充填，锤击声脆，致密坚硬，有溶蚀现象。
泥灰岩：
浅黄色，灰黄色，强风化-弱风化，泥质结构，层状构造，强风化岩芯呈块状、土柱状，弱风化岩芯呈短柱状，局部呈块状，节理裂隙发育。
溶洞：
充填角砾土，老黄土。
（3）地质构造
隧道区位于沁水块坳东南部，受晋获褶断代的控制。
沁水块坳其东侧以太行山大断裂与太行块隆相邻，西南部分以横河断裂与豫皖断块为界，西侧以霍山、浮山（东）断裂分别于吕梁块隆、临汾-运城新裂陷相接，西北部以洪山-范村断裂与晋中新裂陷衔接，总体呈北东向展布，区域构造线方向与地层总体走向一致，均为北北东向，地层倾向东南，倾角平缓，一般在4°
左右。
作为沁水块坳与太行山块隆分界的晋获断裂带对区域构造格局的形成和发展具有重要的控制作用。
1.断裂带
根据区域地质资料老顶山隧道东侧存在长治东断层（隐伏），走向为23°
.
根据地质调绘和地球物理勘探结果表面，老顶山隧道洞身经过安山断层。
安山断层：
位于DK215+742，正断层，断层上盘为马家沟组石灰岩、泥灰岩，产状为330°
<
2°
下盘为奥陶系中统上马家沟组石灰岩、泥灰岩，产状为75°
19°
。
物探显示该处附近电阻率极低，等值线陡直。
2.节理裂隙
区域内发育的优势节理面主要有两组，产状分别为320°
-10°
80°
-90°
和80°
-100°
85°
.受后期区域隆升作用影响，东西走向节理普遍为呈张开状，且延伸性较好。
节理间距0.2-0.5m，是本区控制围岩稳定性的优势结构面。
另一组南北走向节理则普遍呈闭合状态，节理间距0.2-1m，属次级节理，延展性一般。
（4）特殊岩土
1.湿陷性黄土
隧址区表层分布，竖向节理发育，大孔隙结构，含植物根系，具有湿陷性。
综合判定DK214+050-DK215+000段，湿陷深度2.1-17.6m，δs=0.016-0.109，为IV级（很严重）自重湿陷性场地；
DK215+840-DK217+440段，湿陷深度2.2-12.6m，δs=0.017-0.091.为III级（严重）自重湿陷性场地。
2.膨胀性岩土
依据本工点15-ZD-4566-1（DK214+780）左10m孔膨胀土试验报告FS（%）=6-31M=12.44-14.42,CEC（NH4+）（mmol/Kg）=177.27-219.86依据《铁路工程特殊岩土勘察规程》（TB10038-2012）综合判定，地下水位以上老黄土（Q2pl）具弱膨胀性。
3.环境土
土壤侵蚀性：
根据钻孔15-ZD-4565（DK214+140左15m）孔的土壤含盐量分析报告，依据《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005-2010）判定：
地下水位以上土在盐类结晶条件下对铁路混凝土结构具盐类结晶侵蚀，其环境的作用等级为Y1.
3、水文地质条件
1.地表水
勘探期间，隧道出口冲沟内见地表水，水量小，为第四系上层滞水。
其余段落未见地表水。
隧道区主要穿山门村、冀家庄、小罗村井泉调查结果见表2，根据调查隧道区位于长治市郊，居民已用自来水，除老顶山风景区有一水井在用外其余村庄中原有蓄水井都已被废弃封井。
隧道设计标高为962.71-972.97m，井水位标高为490.20m，即隧道穿越部位在调查的井水位以上。
表2隧道施工对地表井泉影响情况
井泉编号
位置
里程
X坐标
Y坐标
井口高程（m）
井深（m）
水位埋深（m）
备注
隧道开挖涌水量影响半径R（m）
隧道施工对泉井影响情况
＃JQ01
山门村
DK215+056.6左27.6m
424004
4007097
990.2
600
500
滑雪场用水自打井，位于旅游区管理员内。
目前在用中
几乎无影响
＃JQ02
DK214+471.6左96.9m
423909
4007672
965.8
6
无水
山门村集体蓄水池，位于房屋中间。
目前已封井
200
可能造成蓄水井井水流失
＃JQ03
冀家庄
DK216+073.1左616m
424848
4006197
1086
3
冀家庄集体蓄水井位于山半腰，有4-5个。
目前已经废弃
800
＃JQ04
小罗村
DK217+178.2右292.9m
423936
4005057
1001
8
小罗村集体蓄水井，位于村头，目前已废弃
400
2.地下水
根据地下水赋存条件，含水介质及水力特征可分为：
第四系潜水、基岩裂隙水、构造裂隙水以及岩溶裂隙水。
（1）第四系潜水
第四系孔隙潜水分布于坡洪积新黄土层及洪积老黄土层中，土石分界处含水量相对稍大，受大气降水及地表水入渗补给，以蒸发及地下水下渗为主要排泄方式。
（2）构造裂隙水
隧道区发育有断裂，断裂平面上延伸较长，切割错动地层，灰岩地层为良好的地下水导水带和富水带，泥灰岩地段阻水局部具承压性，接受大气降水下渗和地下水径流补给，含水量较丰富。
（3）岩溶裂隙水
隧址区（O2S2）石灰岩、泥灰岩存在岩溶裂隙水：
赋存于岩溶，裂隙较为发育的碳酸盐岩中，其动态与所处环境、地形、岩溶形态相关性大，水循环特征较为复杂，主要以下降泉的形式在地势低洼处排泄，本次勘察中未见该类型的泉水。
以接受大气降水为主，与其上地表水体，构造裂隙水关系密切，对隧道涌水影响较大，有产生局部突泥，突水的可能。
水位受大气降水影响，随季节变化幅度约1.0-4.0m。
3.环境水的侵蚀性
参考石子河中桥地表水水质分析报告，依据《铁路混凝土耐久性设计规范》（TB10005-2010）综合判定：
地表水对铁路混凝土结构具硫酸盐侵蚀性，环境作用等级为H1；
具氯盐侵蚀性，环境作用等级为L1；
具盐类结晶侵蚀，环境的作用等级为Y1。
参考石子河钻孔15-ZD-4579（DK217+570.71）水质分析报告结果，依据《铁路混凝土结构耐久性规范》TB10005-2010判定：
地下水对铁路混凝土结构具盐类结晶侵蚀，环境的作用等级为Y1。
4.隧道洞身涌水量分析
隧道穿越地区地形起伏较大，地质条件变化较大。
参照隧道工程地质及水文地质条件，采用大气降水入渗法及佐藤邦明、古德曼、经验公式等多种方法对隧道进行涌水量计算，隧址区分段涌水量预测如表3：
表3分段涌水量评价汇总表
起讫里程
长度（m）
正常涌水量（m3/d）
最大涌水量（m3/d）
Qs
DK214+030
-
DK214+725
695
112.84
338.51
DK215+030
305
31.64
94.91
DK215+700
670
589.73
1769.19
DK215+83010
130
171.64
514.91
DK215+830
DK215+950
120
105.62
316.87
DK217+471
1521
25.76
77.28
总计
3441
1037.77
3113.32
四、工程地质条件
1.围岩分级（详见表4）
表4隧道围岩基本分级一览表
序号
围岩分级
长度
1
Ⅴ
1000
2
DK215+110
Ⅲ
80
DK215+300
Ⅳ
190
4
DK215+750
450
5
DK215+790
40
160
7
DK216+220
270
DK217+385
1165
9
86
表5隧道岩土施工工程分级表
地层围岩
风化程度及状态
岩土施工工程分级
基本承载力（Kpa）
新黄土
稍密
Ⅱ
150
老黄土
硬塑~坚硬
180
粗圆砾土
稍密/密实
Ⅲ/Ⅳ
350/650
粗角砾土
300/500
钙质胶结层
密实
300
碎石土
卵石土
350
泥灰岩
W4/W3/W2
Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ
300/500/800
石灰岩
W2
1500
溶洞
/
3、不良地质现象
岩溶：
DK215+010~DK216+240分布石灰岩，岩溶微~弱发育，岩溶形态为溶洞（仅在15-ZD-4567-4孔揭露，洞高2.9m），溶孔，溶蚀裂痕。
五、隧道工程地质条件评价
1.隧道进口为浅埋段洞身穿越地层为新黄土、老黄土。
黄褐色，稍密，稍湿，具有直立性及大孔隙，具有湿陷性。
褐黄色，坚硬~硬塑，含碎石土，粗圆砾，姜石。
工程地质条件一般。
上覆土层薄。
应进行坡面防护及地表截排水措施。
隧道进口为浅埋段洞身穿越地层为老黄土。
褐黄色，坚硬~硬塑，含姜石，粗角砾工程地质条件一般。
洞口仰坡浅表溜塌，应进行坡面防护及地表截排水措施。
2.隧道洞身段落工程地质问题
浅埋地段;
DK214+050～DK214+990段为隧道洞身浅埋段，在施工时应采取超前支护措施，确保隧道的顶板土层的稳定和安全。
土石界面：
DK214+990～DK215+030段为土石分界处，发育溶沟，溶槽及溶隙，加之构造节理发育，围岩完整性、稳定性差，应加强处理，随地岩溶探查。
DK215+920～DK216+220，泥灰岩与石灰岩分界，受安山断层影响，钻孔揭露岩芯风化严重，溶蚀现象很发育，很破碎、层间结合力差，加之节理发育，易脱层、掉块，在地下水软化作用下易塌方；
DK216+140～DK216+220为土石界面，碎石类土，成拱性差，易塌方。
六、环保工程地质条件评价
（1）注意保护植被，严防水土流失
隧道区位于山区，表层有较多植被覆盖，多以杂草、灌木为主，自然条件差，施工前期尽量少破坏周边生态环境，文明施工，保护植被及现有构造物，防止水土流失及过度损坏，避免造成对周围环境的污染。
（2）隧道弃砟对环境的影响
隧道弃砟场的选择应征求当地镇府意见，避免直接堆放沟谷及中，诱发人为的地质灾害，应选择一些废弃的空旷场地、大坑、沟的上游等场地，不宜选择在河道中或深山大沟的下游，以免引起河道堵塞或泥石流的发生，如无合适场地必须填沟时，应设过水涵洞及支挡措施。
（3）隧道队居民用水的影响
侦察期间根据延线村庄的调查访问，附近村民用水为自来水。
（4）隧道施工对地表泉水井影响情况
隧道区主要穿过山门村、冀家庄，小罗村，根据调查隧道区位于长治市郊，居民已用自来水，勘察期间，调查发现除老顶山风景区有一水井在用外其余3个农村蓄水井都已被废弃封井。
隧道设计标高为962.71～972.97m，井水位标高为490.20m，即隧道穿越部位在调查的水井以上，施工时应注意调查，访问，消除施工期间对沿线居民正常生活用水方面的影响，隧道开工前，施工单位应对隧道区补充调查，排查是否有新增生活水井。
七、工程措施建议
（1）隧道进口边仰坡坡率;
新黄土为1:
1.5，老黄土1:
1.5，粗圆砾土1:
1.5，边坡需防护。
（2）浅埋地段;
本隧道进口和出口段都是浅埋段，DK214+010～DK214+990段为隧道洞身浅埋段，在施工时应采取超前支护措施，确保隧道的顶板土层的稳定和安全。
（3）土石界面：
DK214+990～DK215+030段为土石分界处，发育溶沟，溶槽及溶隙，加之结构节理发育，围岩完整性、稳定性差、应加强处理。
（4）DK215+920～DK216+220，泥灰岩与石灰岩分界，受安山断层影响。
钻孔揭露岩芯风化严重，溶蚀现象很发育，很破碎。
在地下水软化作用易塌方；
土石分界面，碎石分界面，碎石类土，成拱性差，易塌方。
建议加强初期支护，及时衬砌，并采取安全防护措施。
（5）隧道洞身为岩层近水平，施工事宜发生冒顶，坍塌事故。
建议加强初期支护，及时衬砌，并采用安全防护措施。
（6）有物探及地质调查，隧址区发育一条断层，设计施工时应注意，工程地质条件复杂，应进行超前地质预报工作，实际预测断层及影响带队施工的影响，防止构造附近的突水，突泥威胁施工人员及机械设别安全。
（7）新黄土具有湿陷性，设计、施工时需考虑。
（8）碎石土成拱性差，开挖拱顶易塌落，建议采取安全防护措施。
（9）隧底老黄土避免浸水软化。
（10）隧道弃砟属于硬质岩石的可用于填筑路基，需现场根据实际开挖的岩性状况以及满足相关实验要求后确定。
（11）施工时应注意调查、访问隧道沿线村庄以及距离较近的零星居住点井、泉分布情况，消除施工期间对沿线居民正常生活用水的影响。
（12）施工开挖后应对隧道基底及隧道周边岩溶探查，岩溶发育地段应进行岩溶注浆处理。
八、超前地质预报见下表
（一）编写依据
1.《铁路隧道超前地质预报技术规范》中国铁路总公司企业标准Q/CR9217-2015
2.《关于印发加强铁路隧道工程安全工作的若干意见通知书》铁建设【2007】102号
3.《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》铁建设【2007】200号
4.《关于开展在建铁路隧道、路基基底岩溶探测工作的通知》【2013】198号
5.《铁路隧道超前地质预报技术规程》（Q/CR9217-2015）
6.《铁路工程地质勘察规范》（TB10012）
7.铁建设【2010】120号“关于进一步明确软围岩及不良地质铁路隧道设计施工有关技术规定的通知”
8.铁道部《铁路建设工程风险管理技术规范》（Q/CR9006-2014）
9.铁道部建设管理司《关于进一步加强铁路隧道设计施工安全管理工作的通知》（建技【2010】352号文）
（二）超前地质预报的目的
超前地质预报是在分析既有地资料的基础上，采用地质调查、物探、超前地质钻探、超前导坑等手段，对隧道开挖工作面前方的工程地质与水温地质条件及不良地质体、位置、产状、规模等进行探测、分析判释及预报，并提出措施建议。
为正确选择开挖断面、支护设计参数和优化施工方案提供依据，并为预防隧洞塌方、涌水、突泥等可能形成的灾害性事故及时提供信息，便于施工单位提前做好施工准备，保证施工安全。
超前地质预报应达到下列目的;
（1）进一步查清隧道开挖工作面前方的工程地质与水文地质条件，指导工程施工的顺利进行；
（2）降低地质灾害发生的几率和危害程度；
（3）为优化工程设计提供地质依据；
（4）为编制竣工文件提供地质资料。
（三）超前地质预报方法
该隧道存在风险主要是塌方及地表变形危害，局部地段具产生突水突泥的可能性，在DK215+750～dk215+790为断层破碎带，DK215+950～DK216+150为强风化泥灰岩及物探异常点，岩石破碎，更应该注意。
施工超前地质预报可采用掌子地质素描和地面地质调查，结合物探方法（如地震波反射）进行预报预测；
对地质复杂程度定位复杂、较复杂的地段还应开展洞内加深炮孔探测；
另外使用地质雷达探测隧道基底隐伏洞穴。
（1）隧道地表补充地质调查主要内容：
1）对已有地质勘察成果的熟悉、核对和确认；
2）地层、岩性在隧道地表的出露及接触关系，特别是对标志层的熟悉和确认；
3）断层、褶皱、节理密集带等地质构造在隧道地表的出露位置、规模、性质及其产状变化情况；
4）根据隧道地表补充地质调查结果，结合勘察设计文件，资料和图纸，核实和修正超前地质预报重点地段。
（2）隧道内地质岁杪的技术要求：
隧道内地质素描是将隧道所揭露的地层岩性、地质结构、结构面产状、地下水出露位置及出水状态、出水量、溶洞等准确记录下来并绘制成图表，包括开挖工作面地质素描和洞身地质素描。
1）开挖工作面地质素描，主要描述工作面立面围岩状况，应使用同一格式，并统一编号。
2）洞身地质素描是对隧道顶拱、左右边墙进行的地质素描，直观反映隧道周边地层岩性及不良地质体的发育规模、在空间上对隧道的影响程度等，通过隧道地质展示图形式表示。
硐室工程地质土比例尺为1;
100～1:
500，地质复杂地段若展示图难以反映全貌，加密绘制比例尺为1:
50～1:
100的掌子面素描图。
3）地质素描隧道开挖及时进行，对隧道岩性变化点，构造发育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段开挖1～2个循环进行一次素描。
Ⅱ/Ⅲ级可10m，Ⅳ级可5m，Ⅴ级可2.5m（两个循环）。
2、水文地质的内容技术要求：
洞内采用容量法、三角堰法、梯形堰法、规则断面流速法，水泵抽水量法等测量出水点位置，水量大小和段落长度，获取掌子面附近涌水量的实际数据，掌握地下水初期涌水量、衰减涌水量和稳定涌水量的变化规律及时间，判定地下分类、出水形式（滴状、线状、股状和）帘幕状；
取代表性水样进行试验，分析对混凝土土圬工的侵蚀性。
3、超前地质钻探发：
是在隧道开挖工作面或其测洞开挖前进方向施做超前地质钻孔，以探明开挖工作面前方地质条件的方法。
超前地质钻探是利用钻机在隧道开挖工作面进行钻探获取地质信息的一种超前地质预报方法。
该方法适用于各种地质条件下的隧道超前地质预报，在富水软弱断层破碎带，富水岩溶发育区，重大物探异常区等地质条件复杂地段必须采用。
主要采用冲击钻和回转取芯钻。
（1）钻探方法
一般地段采用冲击钻，不取芯，但可通过冲击器的响声、钻速极其变化、岩粉、卡钻情况、钻杆振动情况、冲洗液的颜色及流量变化等粗略探明岩性、岩石强度、岩体完整程度及地下水发育情况等。
复杂地段采用回转取芯钻，该方法岩芯鉴定确定可靠，地层变化里程可准确确定。
在断面破碎带要采用回转取芯钻。
（2）技术要求
1）孔数：
断层、节理密集带或其他破碎富水地层采用超前地质钻探一孔；
地质预报显示富水岩溶发育区、重大
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