潼洛川隧道工程地质勘察报告新完整版.docx

1、潼洛川隧道工程地质勘察报告新完整版 HEN system office room 【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+304DK345+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

2、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

3、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90130m。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

4、，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km2km2km处-km处-kmkm孔-m孔-m孔-m处初测定测遥感卫星图像

5、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545555m；进口位于潼沟河左岸，岸坡地形较陡，相对高差2070m，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1550m；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

6、.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

7、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35m，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，

8、级普通土，0=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12m。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，0=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，粒径组成：直径100mm的约占20%，10040mm的约占40%，4020mm的约占15%，余为砂土质充填，稍密，潮湿-饱和，级硬土，0= 600kPa。2-1、砂质黄土(Q3eol3)：广泛分布于黄土台塬

9、上部，厚1033m，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，0=150kPa。具级自重湿陷性，湿陷土层厚度29.0m。为（）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50100m，浅棕黄色，坚硬，级硬土，0=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，0=220kPa。为（）级围岩。4-1、砂质黄土(Q1eol3)：浅黄色，坚硬，厚度1015m，级硬土，0=280kPa。4-2、黏质黄土(Q1eol3)：浅黄色，厚度20

10、35m，坚硬，级硬土，0=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，0=280kPa。为（）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03m，厚薄不一，呈透镜状、层状分布，硬塑，级硬土，0=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，0=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，0=400kPa。4-4、卵石土(Q1lgl

11、7)：成层分布于隧道洞身附近，厚度26m，潮湿，密实，级硬土，0=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f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)33密度 ()(g/cm3)32干密度 (d)(g/cm3)21颗粒密度(s)(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

12、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 (s)31自重湿陷系数 (zs)31直剪试验内摩擦角() ()2凝聚力(C) (kPa)23-1）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f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)19密度 ()(g/cm3)16干密度 (d)(g/cm3)颗粒密度(s)(g/cm3)孔隙比 (e)16饱和度 (Sr)(

13、%)16孔隙度 ( n)(%)16比重 (Gs)(g/cm3)0019液限 (wL)(%)2619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 (s)016自重湿陷系数 (zs)016直剪试验内摩擦角() ()2凝聚力(C) (kPa)24-1）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f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)

14、17密度 ()(g/cm3)17干密度 (d)(g/cm3)颗粒密度(s)(g/cm3)孔隙比 (e)17饱和度 (Sr)(%)7717孔隙度 ( n)(%)17比重 (Gs)(g/cm3)0018液限 (wL)(%)2618塑限 (wP)(%)1718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)711压缩模量 (MPa)2湿陷系数 (s)7自重湿陷系数 (zs)7直剪试验内摩擦角() ()001凝聚力(C) (kPa)0014-2）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

15、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f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)24密度 ()(g/cm3)24干密度 (d)(g/cm3)8颗粒密度(s)(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)924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

16、)7压缩系数 (MPa-1)7压缩系数 (MPa-1)3压缩系数 (MPa-1)003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 (s)8自重湿陷系数 (zs)8直剪试验内摩擦角() ()216凝聚力(C) (kPa)64-3）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

17、fm标准差f变异系数(%)样本个数备注含水量 (w)(%)6密度 ()(g/cm3)6干密度 (d)(g/cm3)2颗粒密度(s)(g/cm3)孔隙比 (e)6饱和度 (Sr)(%)6孔隙度 ( n)(%)6比重 (Gs)(g/cm3)006液限 (wL)(%)28276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)001压缩系数 (MPa-1)001压缩系数 (MPa-1)2压缩系数 (MPa-1)001压缩系数 (MPa-1)001压缩系数 (MPa-1)001压缩系数 (MPa-1)001压缩系数 (MPa-1)001压缩

18、系数 (MPa-1)001压缩模量 (MPa)3压缩模量 (MPa)001压缩模量 (MPa)001压缩模量 (MPa)2压缩模量 (MPa)001压缩模量 (MPa)001压缩模量 (MPa)001压缩模量 (MPa)00压缩模量 (MPa)001压缩模量 (MPa)001湿陷起始压力 ( Psh)(kPa)湿陷系数 (s)自重湿陷系数 (zs)直剪试验内摩擦角() ()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

19、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24m，宽23m，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1033m。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35m，但塬顶少见。根据

20、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，

21、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

22、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185210 m。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10-510