将军山电力隧道工程适宜性研究及地质灾害评价本科毕业论文.docx

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将军山电力隧道工程适宜性研究及地质灾害评价本科毕业论文

本科毕业论文

将军山电力隧道工程适宜性研究及地质灾害评价

BACHELOR'SDEGREETHESIS

OFHOHAIUNIVERSITY

TheSuitabilityStudyandEvaluationofGeologicalHazardsofMufuHillPowerTunnelEngineering

College

：

EarthScienceandEngineering

Subject

：

GeologicalEngineering

Name

：

ZZZZZ

Directedby

：

YYYYYYY

NANJINGCHINA

郑重声明

本人呈交的毕业论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本设计（论文）所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本设计（论文）的知识产权归属于培养单位。

本人签名：

日期：

摘要

城市工程地质主要研究人类城市工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响关系，预测城市可能出现的各种工程地质问题并提出防治对策，是服务于城市建设的工程地质学的一个分支。

城市化的不断发展必然对城市所赖以存在的各项公共基础设施建设提出更高的要求。

就城市电网而言，目前所面临的的主要问题是如何解决电力负荷高速增长和电力通道日趋紧张之间的矛盾，而城市范围内以电缆形式输送电能无疑是一种有效的解决方法。

通过各种勘察手段对拟建的***电力隧道工程地质条件和其地质灾害进行分析和评价，通过分析其工程地质条件的基础上，结合电力隧道选线原则，确定拟建电力隧道的规划线路，并对其工程适宜性进行综合分析和评价。

通过对洞室围岩的分类，建议采用新奥法进行施工以充分利用洞室围岩的自稳能力。

结合区域地质测绘资料及区域水文资料，进行实地踏勘，对工程区的地质灾害进行了灾害现状评估、灾害预测性评估，并结合具体条件给出了相应的地质灾害防治措施。

最后结合选线、施工及地质灾害评估对将军山电力隧道进行综合评价，得出拟建的将军山电力隧道工程适宜性较好,适宜建该工程。

关键词：

电力隧道；地质工程条件；工程适宜性；地质灾害

ABSTRACT

Urbanengineeringgeologymajorurbanconstructionprojectsofhumanactivitiesandnaturalgeologicalenvironmentinteractionandmutualinfluencerelations,thecitymayappeartopredictavarietyofengineeringgeologicalproblemsandproposecountermeasures,itisabranchofserviceintheurbanconstructionprojectgeology.Growingurbanizationisboundtothepublicinfrastructureuponwhichthecityhasputforwardhigherrequirements.Onurbanpowergrid,themainproblemcurrentlyfacingishowtosolvetheconflictelectricloadgrowthandthegrowingtensionbetweenthepowerchannel,andwithinthecitylimitstothepowercableintheformoftransportisundoubtedlyaneffectivesolution.

ThroughvariousmeansofinvestigationshogunateMountainPowertunnelengineeringgeologicalconditionsandgeologicalhazardsanalysisandevaluationoftheproposed,basedontheanalysisthroughitsengineeringgeologicalconditions,combinedwiththepowerlineselectiontunnelprinciple,thepowertodeterminetheproposedtunnelrouteplanningandcomprehensiveanalysisandevaluationofitsengineeringsuitability.Byclassificationofsurroundingrock,wedecidedtousetheminingmethodfortheconstructiontotakeadvantageofself-stabilityofsurroundingrock.Regionalgeologicmappingdataandregionalhydrologicaldata,fieldreconnaissance,engineeringgeologicaldisasterzoneweredisastersituationassessment,disasterpredictionassessment,combinedwiththespecificconditionsgivesthecorrespondinggeologicaldisasterpreventionmeasures.Finally,lineselection,constructionandgeologicalhazardassessmentoftheshogunateMountainPowerTunnelcomprehensiveevaluationresultsoftheproposedshogunateMountainPowerTunnelProjectsuitabilitygoodsuitabilitytobuildtheproject.

Keywords:

powertunnel，geologicalengineeringconditions，engineeringsuitability，geologicalhazards

第一章绪论

1.1城市工程地质研究的现状和方法

1.1.1国内外对城市工程地质研究的现状

城市工程地质主要研究人类城市工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响关系，预测城市可能出现的各种工程地质问题并提出防治对策，是服务于城市建设的工程地质学的一个分支。

城市化的不断发展必然对城市所赖以存在和正常运作的各项公共基础设施建设提出更高的要求。

就城市电网而言，目前所面临的主要问题是如何妥善解决电力负荷快速增长而电源点、电力通道资源日趋紧张与人们绿色环保的生存空间和城市环境要求之间的矛盾[1]，而在城市范围内用电缆形式输送电能无疑是一种有效的解决办法。

拟兴建的将军山电力隧道工程是220KV北环线输变缆路工程的一部分，该工程起自南京市下关区唐山路西，经下关电厂、南京西站后，沿宝塔桥西街向东穿过大桥南路，一直顺燕江路（下穿规划中的地铁三号线滨江路站）至渡狮石附近向东穿过将军山接220KV桃晓线开断点30#塔全线长约10.5km，均拟采用电缆隧道形式，对将军山电力隧道工程地质条件分析及工程适宜性研究就属于城市工程地质范畴。

国外城市地质工作起始于上世纪初，加拿大国家皇家协会曾发表过关于地质工作对城市中心的意义和重要性认识论文。

上世纪20年代末期，德国率先出版了用于支持城市规划的特殊土壤图系[2]；二战之后，随着人口的增加和经济复苏，城市工程地质得到较快发展。

上世纪60~70年代是城市工程地质快速发展的时代。

城市地质工作内容扩大到水、土污染调查评价，城市废弃物危害的调查评价，以及地质相关资源的开发和勘察评价。

80年代国外城市地质工作以电子自动化带动全新的填图工作为特点，地质工作更加注重地质环境和自然资源的保护。

20世纪90年代以来城市环境地质工作转向城市经济和环境的可持续发展研究、重视地质指标体系的研究和重视城市环境地质工作超前服务的研究，讲究多种科学、多种方法的配合，较好的实现了城市环境地质配合城市发展的需求[3]。

国内城市地质工作可以追溯到建国初期，20世纪50年代，以北京外代表的城市的供水水源地质勘察、地下水开采以及监测工作标志着新中国城市地质工作的开始。

20世纪60~70年代为满足经济发展和城市建设的需要，开展了不同比例尺的区域性和专门性水文地质、工程地质、环境地质调查[4]。

20世纪80年代中国的城市地质工作获得空前发展，以城市为中心的水工环境地质综合调查研究全面展开。

1983年地质矿产部、城乡建设环境保护部、北京市联合开展北京地区航空遥感调查。

同年，“城市工程地质编图原理及信息的空间传输”列为中国城乡建设环境保护部的科技攻关课题。

截止到2001年，我国已经完成100个城市水工环境地质综合调查、77个城市环境地质研究和地下水资源储量调查和计算、15个城市1：

1万~1：

5万工程地质调查、30个大城市地质图系、61个城市地下水污染调查和建立180个城市地质环境监测站等。

总体上讲，目前许多城市已经进行了大量地质调查工作，地质资料丰富[3]。

2001~2007年，随着经济的快速发展，由人类工程活动所诱发的次生地质灾害，使城市地质环境成为城市规划、发展的多目标决策中，不得不重视的一大约束条件。

关于城市工程地质环境评价与城市土地利用工程控制的研究也逐渐增多，多种数学模型的引入使得工程地质评价更趋科学化。

1.1.2城市工程地质问题的研究方法

以地学学科理论为基础、应用数序、力学的知识与成果，以及工程学科的技术与方法来解决与城市工程规划、设计、施工和运营有关的地质问题。

（1）自然历史分析法

自然分析法是一种“将今论古”和“以古论今，论未来”的研究方法。

地质体和各种地质现象是在自然地质历史过程中形成的，而且随着所处条件的变化，还在不断的发展演化着。

在工程建设的前期阶段查明现有工程地质条件的基础上预测施加人类工程活动以后可能出现的工程地质问题，从而为工程建设的安全稳定提供可靠的依据和合理的建议[6]。

（2）数学力学分析法

数学力学分析法是在自然历史分析法的基础上展开的。

对某一城市工程地质问题或现象，根据所确定的边界条件和计算参数，运用理论公式或者经验公式进行定量计算。

由于自然地质条件比较复杂，在计算时常需要把条件适当简化，并根据需要将空间问题简化为平面问题。

一般是先建立地质模型随后抽象为数学、力学模型，带入各项计算参数进行计算。

（3）模型模拟试验

模型模拟试验在工程地质研究中可以帮助我们探索自然地质作用的规律，揭示工程动力地质作用或者工程地质问题产生的力学机制、发展演化的全过程，以便我们做出正确的城市工程地质评价。

（4）工程地质类比法

工程地质类比法是根据已建工程经验并结合研究区工程地质条件、地层岩性、岩体结构和动态观测资料开展资料的的综合分析和类比的一种方法。

就将军山电力隧道工程而言,常用的RQD分类、RMR分类、Q分类、BQ分类，都是由大量的工程事例总结出的围岩分类标准，这也是工程地质类比法在城市工程地质中的具体应用[6]。

（5）原位试验和物探

1　岩体声波测试

岩体声波测试主要以弹性波理论，即固体介质受到动荷载的瞬间冲击作用或反复震动作用，在固体介质内产生动态应力，从而引起动态应变，并以波形式由震源向外传播，通过岩性、结构面对声波传播和吸收不同这种特性来了解岩体物理状态和岩体力学性质指标，评价岩体质量的一种测试方法。

2　动力触探

动力触探将一定尺寸、一定形状的探头贯入土中，根据贯入的难易程度来判断土层性质的一种原位试验方法。

采用重型圆锥形动力触探，锤重63.5kg、落距76cm、记录贯入10cm的锤击数[7]。

3　高密度电法试验

高密度电法是集中了多个深度点剖面和密集的电测深于一体的一种技术方法，在观测中设置了较高密度的观测点。

和其他电阻率法相比，高密度电法具有抗干扰能力强、资料获取丰富、采集速度快、数据可实时处理获得电阻率成像的反演结果等特点。

4　浅层地震法

浅层地震勘探是指通过研究人工震源（如锤击、爆炸、电火花及空气枪等）激发所产生的地震波，在地下介质中传播规律来解决地质问题的一种物探方法。

1.2城市工程地质问题研究的重要性及特征

1.2.1城市工程地质问题研究的重要性

随着人类社会的进步和科学技术的快速发展，城市化进程不断加快，城市人口迅速增加，城市用地不断扩大，城市建设由平面开发转向立体开发，城市地质环境所受影响和压力与日俱增。

全世界有二分之一以上的人口集中在城市。

据有关部门统计，目前我国的城市数量已超过六百个，百万人口以上的特大城市已超过一百个。

城市人口的快速增长和密集的工程建设给城市带来一系列环境工程地质问题。

如程建设的加载和开挖造成的沉降、位移甚至失稳；一些城市大量抽去地下水造成的地面进一步沉降、岩溶塌陷、地裂缝等；城市大量排出的废弃物和工业废水和生活污水造成的城市的严重污染等。

上述的各种问题的解决显得越来越重要，这样使我们越来越认识到只有合理的认识和应用城市工程地质条件，并根据实际情况合理的治理和改造城市工程地质条件才能获得更大的经济效益和避免大自然的惩罚[8]。

那么对城市工程地质的研究，评价工程地质条件、预测分析工程地质条件的变化和工程地质问题、选择最优线路和克服不良地质现象应采取的工程措施、提供工程规划、设计、施工所需的工程地质资料，在工程建设、环境的保护和利用、节约建设成本、提高经济效益等方面有重要的研究意义。

将军山电力隧道工程的建设能解决电力负荷高速增长和电力通道资源相对稀缺的矛盾，满足城市绿色环保生存空间与高标准景观的需要。

1.2.2城市工程地质研究的特征

首先，城市工程地质的发展离不开工程地质的发展，它是伴随这工程地质的发展而来。

工程地质是在漫长的人类历史发展过程中，由于社会生产的进行和推动而逐步形成和发展起来的。

中国的工程地质在解放后发展迅速，经历了从无到有、从所知甚少到内容丰富，独具特色，其发展大致可以分为三个阶段：

传统工程地质学阶段，由传统工程地质学到现代工程地质学的过渡阶段和现代工程地质学阶段。

工程地质发展的同时，随着国家城市规模的不断扩大，城市工程地质也逐步发展起来，并且不断壮大并在城市建设中扮演着举足轻重的作用。

其次，在对城市工程地质研究内容包括原生地质作用、次生地质作用和人为地质作用，三者相互制约、影响，并对城市工程地质起着控制和调节作用。

然后，在研究城市工程地质时要先了解所研究城市的类型和功能，不同类型或所处不同地理位置的城市存在不同的工程地质问题。

如山区城市往往因为地形起伏较大，基岩裸露，在城市建设过程中挖填方量大，物理地质现象较多，重力作用显著，还有可能有泥石流等灾害发生；而平原地区则地形起伏小，常有大片第四级覆盖物，地表水发育；矿区城市的地下水恶化和常形成地下采空区；滨海城市的地面沉降和海水倒灌等。

总之，在对城市工程地质的研究时，必须先把握城市的类型和城市的功能，这样才能对工程地质问题的根源有较清楚的认识，才能采取正确的对策。

最后，在城市建设是要充分考虑到地震和地下水的问题城市工程地质学研究的目的是从根本上协调和缓解城市经济开发、空间开发与地质环境载体之间的矛盾，使之向良性方向发展，是不断避免和减缓城市经济开发和空间开发对地质环境载体的反作用[8]。

1.3主要研究内容

对于将军山电力隧道工程，以研究其工程适宜性为主要研究目标，同时兼顾其隧道选线级地质灾害评估，并以此为依据对其工程适宜性做出分析和评价。

本文主要研究内容包括：

（1）查明与工程场地有关的地质环境条件，包括地形地貌、地层岩性、地质构造等。

查明不良地质作用的类型和分布，分析评价工程地质条件对隧道的影响，并提供相应的处理措施；

（2）分析地质条件对工程的影响，结合电缆隧道的选线原则，对将军山工区的两条电缆线路进行分析比较；

（3）分析在具体的工程地质条件下，如何选择具体的施工方案；

（4）在实地踏勘的基础上，结合现有资料，对将军山地区现有的地质灾害及随着工程的进展有可能产生的新的地质灾害进行分析评估；

（5）对工程建设过程中可能存在的问题及相关注意事项提出解决措施和具体建议。

第二章将军山电力隧道工程工程地质条件分析及评价

2.1工程概况

220kV桃晓线开断码头变电缆线路穿越将军山段工程（图2.1），该工程位于南京市栖霞区将军山地区，其地理位置在南京市北部，濒临长江，范围东至燕子矶，南至宁燕公路，西至上元门附近老虎山，北以长江为界，全区面积10K㎡左右，属于低山、丘陵地貌景观地区。

拟建工程位于燕子矶三台洞-渡江采石场之间NW方向，江边码头-伊莱克斯公司沿线上。

根据设计要求，该段线路建设规模为4回220kV＋4回110kV＋6回10kV。

该段线路不得架空、必须埋地敷设。

根据电缆工艺布置要求，隧道设计采用“D”型断面，总宽为3.6m、总高为4m。

另在将军山隧道左端将设置一长×宽×高＝4m×3m×3m的检修间、在右端将设置一长×宽×高＝12m×8m×4m的电缆终端站。

图2.1将军山电力隧道工程

2.2工程地质条件分析

2.2.1地形地貌

线路位于南京市长江段南岸，区域地貌类型主要为长江冲积平原和丘陵。

长江冲积平原主要分布于拟建线路西段，原始地势低平，高程一般6～8m（吴淞高程）。

因位于城区，人工改造明显，主要为堆积了较厚的填土，使原始地面得到了普遍提高。

丘陵区位于线路东段，地势较高，将军山山顶高度近200m；地形变化较大。

受自然和人为因素影响，形成了一些不稳定或欠稳定的陡坎、陡坡。

2.2.2地层岩性分布及特征

将军山地区发育有自震旦系上部至早中三叠统全套地层，其中震旦系灯影组，寒武系将军山组、炮台山组、观音台组，奥陶系仑山组，红花园组、大湾组、牯牛潭组、大田坝组、汤山组、汤头组、五峰组，志留系高家边组、坟头群等，主要分布在本区西北部及沿江一带。

而泥盆系五通组、石炭系金陵组、高骊山组、和州组、老虎洞组、黄龙组、船山组、二叠系栖霞组、孤峰组、龙潭组、大隆组、下中三叠统青龙群等，主要分布在本区中部和南部。

此外上白垩统浦口组还零星分布在本区东部燕子矶一带及区内山麓部分，与下伏老地层呈角度不整合的接触关系。

由于后期构造运动影响，全区岩层均遭剧烈褶皱断裂的破坏和改造，造成岩层支离破碎，地层残缺不全和纵横交织的现象。

（1）寒武系中上统观音台群（

Є2-3gn

）

共分三部分：

下部为灰色粉晶白云岩，角砾状泥质微晶白云岩；中部为浅灰色、浅红色、中薄层粉晶白云岩夹残余生物屑白云岩；上部为灰白色厚层结晶白云岩。

（2）奥陶系下统仑山组（O1l）

共分三部分：

上部及下部岩性为灰~浅灰色、厚~中层残余异化粒白云岩；中部为生物屑灰岩及纹层状微亮晶灰岩，夹少量鲕粒灰岩透镜体，局部含碎石结核，岩石表面溶蚀现象严重，多为溶沟，小溶洞，在研究区分布较广。

（3）志留系坟头组上段（S2f2）

岩性分三部分，下部为灰黄色细粒岩屑石英砂岩，夹灰、灰黄绿色中厚层粉砂岩、细砂岩及泥质砾岩透镜体；中部为灰黄、灰紫色泥岩、粉砂质泥岩；上部为灰黄、灰绿粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。

（4）泥盆系上统五通组（D3w）

岩性分三部分：

下部为含砾石英砂岩夹少量页岩，中部为石英砂岩夹少量页岩，上部则以粉砂岩及页岩为主，夹薄层石英砂岩。

在研究区主要见到中上部岩层。

（5）石炭系下石炭统高骊山组（C1g）

岩性主要为杂色碎屑岩。

分三部分：

下部为灰白、深灰、紫红色页岩及薄层砂岩，夹有泥质灰岩透镜体；中部为灰黄色砂岩及杂色页岩互层；上部为杂色粘土岩、粉砂质页岩。

（6）石炭系中石炭统黄龙组（C2h）

以浅海相微肉红色石灰岩为主，分三部分：

底部为灰色厚层白云斑块巨粒结晶灰岩；下部以浅灰色块状微晶生物屑灰岩为主，含少量砂屑石灰岩；上部为肉红色微晶生物屑灰岩、生物屑灰岩。

（7）二叠系下二叠统栖霞组（P1q）

深灰色、灰黑色，富含沥青质生物屑微晶灰岩，具沥青质，击之有臭味，中厚层状，发育有缝合线构造，风化面上形成沿层面方向延展的眼球状、扁豆状小溶沟，偶见燧石结核，层理不清，在研究区未见该层下硅质岩段及上硅质岩段。

（8）三叠系下统下青龙群（T1x）

主要岩性分为三部分，下部为黄绿色页岩、泥岩，夹薄层微晶灰岩。

中部为薄层微晶灰岩与黄绿色灰岩，黄褐色泥岩互层。

上部为灰色，块状微晶灰岩，中厚层、薄层微晶灰岩，夹黄褐色泥岩。

（9）三叠系中统上青龙组（T2s）

下部为灰色中薄层微晶灰岩、泥质微晶灰岩夹紫红色泥质微晶灰岩及瘤状微晶微晶灰岩数层；中部为灰色中薄层微晶灰岩，蠕虫状构造极为发育；上部为灰黄色中层泥质微晶灰岩夹厚层及薄层微晶灰岩，顶部为纹层状白云质灰岩，在各层中缝合线构造极为发育。

（10）白垩系浦口组（K2p）

常出露于山麓或低矮丘陵地带，主要为紫红、紫灰色砾岩为主夹有紫红色粉砂岩和细砂岩，砾石成分复杂，呈棱角状或次棱角状。

（11）此外在研究区沿线地表特别是联珠村分布一些第四系上更新统（Q3）全新统（Q4）地层，为近代沉积物；底部为碎、砾石层，棕红色粘土、亚粘土及黄色砂质粘土组成，结构紧密，粘性较大，厚度不等一般在0.0-5.0m。

2.2.3地质构造条件

南京区域上属于扬子地块（下扬子构造带）的北东段，大地构造背景复杂。

形成了许多褶皱和断裂。

如区内的将军山复背斜，核部为震旦纪、寒武纪灰岩，轴向45°～60°，北西翼受沿江断裂切割缺失。

断裂主要为北西向张性及近东西向两组断裂。

北西向张性断裂斜切或横切褶皱体，断裂面较陡立，一般延伸较远并切割北北东向断裂，主要为南京—湖熟断裂，是一条区域性规模较大断裂，构成了宁芜断陷盆地的东北边界。

它自西北安微滁州入境，经浦口、南京市区、江宁上坊、湖熟至溧阳。

断裂走向北西310～330°，倾向南西，倾角较陡约70°。

属更新世活动断裂。

近东西向断裂主要有将军山—焦山沿江断裂。

它全长100km，从将军山经燕子矶、栖霞山、龙潭延伸至镇江焦山，走向近东西，断面倾向北，断裂南侧为宁镇山脉，北侧为扬州低岗平原区。

由于将军山—焦山断裂的长期活动，造成了将军山、栖霞山等复式背斜的北半部发生了大幅度断陷，形成了江北的仪征断陷盆地和江南的宁镇山脉块断隆起，同时南盘的第四系沉积厚度明显小于北盘。

第四纪早、中期有明显活动，属更新世活动断裂。

评估区所在地层区为扬子地层区下扬子地层分区。

前第四纪地层发育较齐全，主要有（上元古界）震旦系、（古生界）寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、（中生界）侏罗系、白垩系和新生界第四系等。

震旦系、寒武系、奥陶系中分布可溶性碳酸盐岩，主要分布于拟建线路东段，岩溶较发育。

第四纪地层以冲积物为主，岩性以粉砂、淤泥质粉质粘土为主，厚度变化较大，在拟建线路西段较发育。

（一）褶皱构造

将军山的褶皱是宁镇山脉西段北带复式背斜的一部分，称为将军山复式背斜。

与东南部的钟山大向斜，汤仑大背斜等位同一等级构造。

其内部由若干不同形