潼洛川隧道工程地质勘察报告新完整版.docx
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潼洛川隧道工程地质勘察报告新完整版
HENsystemofficeroom【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
潼洛川隧道工程地质勘察报告新
新建铁路
郑州至西安客运专线省界至咸阳西段初步设计
潼洛川隧道工程地质勘察报告
（DK341+304～DK345+120）
铁道第一勘察设计院
2005年1月西安
新建铁路
郑州至西安客运专线省界至咸阳西段初步设计
潼洛川隧道路基工程地质勘察报告
（DK341+~DK345+）
文 件 编 制：
文 件 复 核：
室主管或专册：
铁道第一勘察设计院西安分院
2005年1月西安
目 录
一、工程概况
二、勘察概况及工作方法
三、完成的勘察工作量
四、自然地理概况
（一）地理位置及交通概况
（二）地形地貌
（三）气象特征
（四）地震动参数
五、工程地质特征
（一）地层岩性
（二）地质构造
（三）水文地质特征
六、不良地质及特殊岩土
（一）不良地质
（二）特殊岩土
七、隧道水文地质特征及评价
（一）水文地质特征
（二）隧道区水文地质条件评价
八、隧道工程地质条件及建议工程措施
（一）岩土施工工程分级及力学参数建议值
（二）隧道围岩分级及主要工程地质问题分析
（三）隧道进出口工程地质条件
（四）隧道施工预测预报内容及范围
九、隧道辅助工程工程地质条件及建议工程措施
十、设计及施工中注意事项
潼洛川隧道工程地质勘察报告
（DK341+~DK345+）
一、工程概况
潼洛川隧道位于潼关黄土台塬区前缘，隧道进口（DK341+304.0m）位于潼沟河左岸，岸坡地形较陡，出口端（DK345+120.0m）位于黄土塬边，全长3816m，最大埋深120m，相对高差90～130m。
该隧道设有斜井，斜井位于港口镇，和线路交于DK343+100m处，斜井长294m。
工点北临西潼高速，并有便道相连，交通较为便利。
二、勘察概况及工作方法
勘察工作主要分为初测（2003年11月～2004年2月）、定测（2004年5月～9月）、补充定测（2004年12月～2005年1月）三大阶段进行。
初测阶段线路方案走行于潼沟河下游苏家村附近，以隧道形式通过，主要以收集区域资料和地面调查为主；定测阶段线路方案与初测阶段方案相同，收集了区域地质资料，并在此基础上作了详细的沿线地质调查，随后，根据工程设置及定测阶段技术要求，布置了深孔1孔，计145.0m，一般工程孔钻探241.70m/4孔，试坑30m/2坑，并取样化验，完成了本阶段工作；补充定测阶段线路方案没有调整，在充分利用定测阶段资料的基础上，沿线作了补充地质调查，完成本阶段任务。
三、完成的勘察工作量
主要勘察工作量一览表
工作
阶段
工作
日期
卫星影像及航片解译
1：
1万图幅地质测绘
1：
2000图幅地质测绘
物探工作
钻探
长期水文地质观测点
备注
震法
电法
大地音频电磁法
浅孔
钻探
深孔
钻探
综合测井
km2
km2
km
处-km
处-km
km
孔-m
孔-m
孔-m
处
初测
定测
遥感卫星图像解释80km2；航空像片判释18像对
15
试坑30.0m/2坑
补充定测
四、自然地理概况
（一）地理位置及交通概况
工点位于潼关县潼沟河下游苏家村附近。
工点北临西潼高速，并有便道相连，交通较为便利。
（二）地形地貌
潼洛川隧道位于潼关I级黄土台塬区，塬面地形平坦，高程545～555m；进口位于潼沟河左岸，岸坡地形较陡，相对高差20～70m，冲沟发育；出口端位于黄土塬边，地形起伏，冲沟发育，相对高差15～50m；斜井洞口位于一黄土冲沟，地形起伏，地面高程420m。
塬顶为农田，多有村庄、道路分布。
（三）气象特征
据潼关县气象站气象资料显示：
该工点区属亚热带半干旱气候区，年平均气压；年平均气温13.2℃，极端最高气温42.7℃，极端最低气温-18.2℃；年平均绝对湿度hpa，日最大绝对湿度hpa，日最小绝对湿度hpa；年平均降水量608.9mm，年最大降水量1000.4mm，年最小降水量319.7mm；年平均蒸发量1872.6mm，年最大蒸发量2264.2mm；平均风速3.0m/s（主导风向ESE），最大定时风速22.0m/s（主导风向ENE）；年最大积雪深度18cm；最大冻结深度44cm。
（四）地震动参数
根据国家质量技术监督局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的划分、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）的有关规定，结合陕西大地地震工程勘察中心完成的《郑西客运专线陕西段地震安全性评价工作报告》和本段工程地质与水文地质条件及工程设置的实际情况，本工点地震动峰值加速度值采用0.23g，相当于地震基本烈度八度。
地震动反应谱特征周期采用。
五、工程地质特征
（一）地层岩性
隧道、斜井区范围内地层岩性相对简单，黄土台塬区表层为第四系上更新统风积砂质黄土，中部为第四系中更新统风积砂质黄土、下部为第四系下更新统风积砂质黄土、黏质黄土，底部为第四系下更新统冰湖积粉土、卵石土和砾砂等。
潼沟河一级阶地主要为冲积砂质黄土。
1-1、砂质黄土（Q4al3）：
分布于潼沟河一级阶地，厚3～5m，含大量的蜗牛壳，浅黄色、淡黄色，土质较均匀，结构疏松，具孔隙，坚硬，
级普通土，σ0=140kPa。
具I级非自重湿陷性，湿陷土层厚度5m。
1-1-1、细砂（Q4al4）：
黄褐色，主要分布于潼沟河一级阶地下部，厚约1~2m。
成分以石英、长石等为主，砂质较纯净，偶夹砾石，稍密，饱和，
级松土，σ0=190kPa。
经地震液化判定为不液化砂层。
1-2、卵石土（Q4al7）：
呈层状分布于一级阶地底部及潼沟河河床。
浅灰色等杂色，厚~2.0m，成分以花岗岩等为主，浑圆状，分选性较差，φ粒径组成：
直径φ>100mm的约占20%，φ100~40mm的约占40%，40~20mm的约占15%，余为砂土质充填，稍密，潮湿-饱和，
级硬土，σ0=600kPa。
2-1、砂质黄土（Q3eol3）：
广泛分布于黄土台塬上部，厚10～33m，含大量的蜗牛壳，具虫孔。
浅黄色、淡黄色，土质较均匀，结构疏松，具孔隙，垂直节理发育，坚硬，
级普通土，σ0=150kPa。
具Ⅲ级自重湿陷性，湿陷土层厚度29.0m。
为Ⅴ（％）级围岩。
3-1、砂质黄土（Q2eol3）：
主要分布于黄土塬中部，沿线未见出露。
厚度50～100m，浅棕黄色，坚硬，
级硬土，σ0=220kPa。
古土壤（Q2el1）：
厚~6.5m，棕红色古土壤，厚薄不一，呈层状或透镜状分布于砂质黄土中，硬塑，
级硬土，σ0=220kPa。
为Ⅴ（％）级围岩。
4-1、砂质黄土（Q1eol3）：
浅黄色，坚硬，厚度10～15m，
级硬土，σ0=280kPa。
4-2、黏质黄土（Q1eol3）：
浅黄色，厚度20～35m，坚硬，
级硬土，σ0=280kPa。
古土壤（Q1el1）：
厚~6.0m不等，棕红色，厚薄不一，呈层状分布于黏质黄土中，硬塑，
级硬土，σ0=280kPa。
为Ⅳ（％）级围岩。
该层土具弱膨胀性。
4-8、粉质黏土（Q1lgl1）：
分布于潼沟河底部，厚0~3m，厚薄不一，呈透镜状、层状分布，硬塑，
级硬土，σ0=300kPa。
4-3、粉土（Q1lgl2）：
分布于隧道进口端和隧道基底以下，厚度大于10m，浅黄色，土质均一，密实，潮湿，
级硬土，σ0=300kPa。
4-6、砾砂（Q1lgl5）：
成层分布于隧道洞身底部，厚度大于5m，灰黄色，夹有卵石和圆砾，潮湿，密实，
级松土，σ0=400kPa。
4-4、卵石土（Q1lgl7）：
成层分布于隧道洞身附近，厚度2～6m，潮湿，密实，
级硬土，σ0=700kPa。
岩土物理力学特征
2-1）第四系上更新统风积砂质黄土（Q3eol3）地层的物理力学特征参数，依据规范进行统计分析，列表如下：
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
备注
含水量（w）
（%）
33
密度（ρ）
（g/cm3）
32
干密度（ρd）
（g/cm3）
21
颗粒密度（ρs）
（g/cm3）
孔隙比（e）
32
饱和度（Sr）
（%）
32
孔隙度（n）
（%）
32
比重（Gs）
（g/cm3）
33
液限（wL）
（%）
33
塑限（wP）
（%）
33
塑性指数（Ip）
33
液性指数（IL）
33
压缩系数～
（MPa-1）
31
压缩系数～
（MPa-1）
2
压缩系数～
（MPa-1）
2
压缩模量～
（MPa）
31
压缩模量～
（MPa）
2
压缩模量～
（MPa）
2
湿陷系数（δs）
31
自重湿陷系数（δzs）
31
直剪
试验
内摩擦角（φ）
（°）
2
凝聚力（C）
（kPa）
2
3-1）第四系中更新统风积加残积砂质黄土（Q2eol3+el3）地层的物理力学特征参数，依据规范进行统计分析，列表如下：
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
备注
含水量（w）
（%）
19
密度（ρ）
（g/cm3）
16
干密度（ρd）
（g/cm3）
颗粒密度（ρs）
（g/cm3）
孔隙比（e）
16
饱和度（Sr）
（%）
16
孔隙度（n）
（%）
16
比重（Gs）
（g/cm3）
0
0
19
液限（wL）
（%）
26
19
塑限（wP）
（%）
19
塑性指数（Ip）
19
液性指数（IL）
19
压缩系数～
（MPa-1）
16
压缩系数～
（MPa-1）
6
压缩模量～
（MPa）
16
压缩模量～
（MPa）
6
湿陷系数（δs）
0
16
自重湿陷系数（δzs）
0
16
直剪
试验
内摩擦角（φ）
（°）
2
凝聚力（C）
（kPa）
2
4-1）第四系下更新统风积加残积砂质黄土（Q1eol3+el3）地层的物理力学特征参数，依据规范进行统计分析，列表如下：
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
备注
含水量（w）
（%）
17
密度（ρ）
（g/cm3）
17
干密度（ρd）
（g/cm3）
颗粒密度（ρs）
（g/cm3）
孔隙比（e）
17
饱和度（Sr）
（%）
77
17
孔隙度（n）
（%）
17
比重（Gs）
（g/cm3）
0
0
18
液限（wL）
（%）
26
18
塑限（wP）
（%）
17
18
塑性指数（Ip）
18
液性指数（IL）
17
压缩系数～
（MPa-1）
11
压缩系数～
（MPa-1）
2
压缩模量～
（MPa）
7
11
压缩模量～
（MPa）
2
湿陷系数（δs）
7
自重湿陷系数（δzs）
7
直剪
试验
内摩擦角（φ）
（°）
0
0
1
凝聚力（C）
（kPa）
0
0
1
4-2）第四系下更新统风积加残积黏质黄土（Q1eol3+el3）地层的物理力学特征参数，依据规范进行统计分析，列表如下：
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
备注
含水量（w）
（%）
24
密度（ρ）
（g/cm3）
24
干密度（ρd）
（g/cm3）
8
颗粒密度（ρs）
（g/cm3）
孔隙比（e）
24
饱和度（Sr）
（%）
24
孔隙度（n）
（%）
24
比重（Gs）
（g/cm3）
24
液限（wL）
（%）
24
塑限（wP）
（%）
24
塑性指数（Ip）
9
24
液性指数（IL）
24
压缩系数～
（MPa-1）
16
压缩系数～
（MPa-1）
9
压缩系数～
（MPa-1）
7
压缩系数～
（MPa-1）
8
压缩系数～
（MPa-1）
8
压缩系数～
（MPa-1）
8
压缩系数～
（MPa-1）
7
压缩系数～
（MPa-1）
7
压缩系数～
（MPa-1）
3
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
3
压缩模量～
（MPa）
16
压缩模量～
（MPa）
9
压缩模量～
（MPa）
7
压缩模量～
（MPa）
8
压缩模量～
（MPa）
8
压缩模量～
（MPa）
8
压缩模量～
（MPa）
7
压缩模量～
（MPa）
7
压缩模量～
（MPa）
3
压缩模量～
（MPa）
3
湿陷起始压力（Psh）
（kPa）
湿陷系数（δs）
8
自重湿陷系数（δzs）
8
直剪
试验
内摩擦角（φ）
（°）
21
6
凝聚力（C）
（kPa）
6
4-3）第四系下更新统冰湖积粉土（Q1lgl2）地层的物理力学特征参数，依据规范进行统计分析，列表如下：
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
备注
含水量（w）
（%）
6
密度（ρ）
（g/cm3）
6
干密度（ρd）
（g/cm3）
2
颗粒密度（ρs）
（g/cm3）
孔隙比（e）
6
饱和度（Sr）
（%）
6
孔隙度（n）
（%）
6
比重（Gs）
（g/cm3）
0
0
6
液限（wL）
（%）
28
27
6
塑限（wP）
（%）
6
塑性指数（Ip）
6
液性指数（IL）
6
压缩系数～
（MPa-1）
3
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
2
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩系数～
（MPa-1）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
3
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
2
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
0
0
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
压缩模量～
（MPa）
0
0
1
湿陷起始压力（Psh）
（kPa）
湿陷系数（δs）
自重湿陷系数（δzs）
直剪
试验
内摩擦角（φ）
（°）
凝聚力（C）
（kPa）
（二）地质构造
隧道通过I级黄土台塬区构造上为潼关隆起，为第四系以来活动明显的断隆，隆起西界为观北断层，东界已出区外，南端限于山前大断层，北端已出区外，据有关区域资料分析，该隆起虽与观北断层同时形成，始于中更新世，但当时不太显着，并接受了早更新世早期的沉积，直到早更新世晚期才强烈隆起，使该区露出水面，接受以风积砂质黄土为主的堆积。
中更新世至晚更新世，隆起上升剧烈，故呈现今日之貌。
隧道通过段主要地层为中、下更新统风积砂质黄土夹古土壤。
六、不良地质及特殊岩土
（一）不良地质
1、人为坑洞
隧道进口端分布有五个小窑洞（DK341+294m左侧3个，右侧2个，垂直线路一字排开），规模较小，高～3m，深2～4m，宽2～3m，施工时应先回填夯实。
（二）特殊岩土
1、黄土
黄土台塬表层覆盖第四系上更新统风积砂质黄土，厚10～33m。
在隧道进口D7Z-15钻孔附近可见一黄土陷穴，陷穴口小肚大，陷穴深约3～5m，但塬顶少见。
根据D7Z-15、D7Z-17、D7Z-18，D7S-8-1土工试验资料计算判定，该场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ级（严重），湿陷性土层厚度18.0m（参考秦东隧道进出口砂质黄土的化验结果）。
2、膨胀土
依据初测资料及陕西省第二水文地质队N8、N12两个深钻孔资料和定册钻孔资料分析，第四系中、下更新统砂质黄土中夹有灰黄色、棕红色古土壤（粉质黏土），呈层状，厚度～9.3m不等，从岩心外观看具有膨胀岩土的基本特征，风化为尖棱状的小碎块，在隧道洞身有分布，经取样化验，自由膨胀率一般在21%～48%，阳离子交换量CEC（NH4-）［mmol/kg］：
～mmol/kg，蒙脱石含量M：
%～13%，综合判定为弱膨胀土，设计时应考虑其对工程的影响。
七、隧道水文地质特征及评价
（一）水文地质特征
1、隧道区地下水类型、特性
潼洛川隧道位于潼关塬一级台塬的前缘，秦岭北麓断层带以北到黄河、渭河这一完整水文单元的排泄区。
该水文单元地下水从补给区到排泄区运行途径短，地下水水力坡降大，水平方向地下水的迳流条件良好。
隧址区地下水主要有黄土层孔隙、裂隙潜水；砂夹砾石层承压水：
黄土孔隙、裂隙潜水：
主要赋存在上、中更新统黄土中，黄土的储水空间包括孔隙、孔洞和裂隙。
黄土在垂直方向上，岩性、水理性及富水性不均一。
自上而下粘粒含量增加，黄土的裂隙性、孔隙度、给水度及岩土的渗透系数减小。
黄土含水层的埋深、厚度及富水性，受区域地质构造、塬面大小和沟谷切割程度条件等的控制。
砂夹砾石层孔隙承压水：
主要由台塬区底部的下更新统冰湖积层中细砂、粗砂夹砾石孔隙水组成，厚度较大。
上部隔水顶板为砂质粘土，泥钙质胶结较好，埋深185～210m。
承压水头一般小于15m，水量丰富。
依据收集二水1982年在潼关塬前部N8号（管南村机井）钻孔深层承压水抽水试验资料，单井涌水量可达362.24m3/d。
2、地下水补给、迳流、排泄
隧址区地下水的补给来源主要为大气降水、地表迳流及灌溉回归水，地下水的补、迳、排条件与塬面的形状、岩土的性质、孔洞、地表陷穴、漏斗的发育程度关系密切。
大气降水补给地下水补给量的多寡、潜水位变化的幅度，与降水量的大小、历时长短关系紧密。
区域资料显示，黄土垂向的渗透系数介于×10-5～×10
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