老顶山隧道工程地质说明讲解学习

1、老顶山隧道工程地质说明老顶山隧道工程地质说明一、自然地理特征：（一）地理位置及交通：老顶山隧道位于山西省长治市郊区山门村至小罗村。隧道进口位于长治市郊 区老顶山镇山门村，地势平坦，进口里称为DK214+030;隧道出口位于长治市郊区小罗村，地势平坦，出口里程为 DK217+471 ,缺口里成为DK217+471.54; 隧道全长3441m，最大埋深约85米，位于DK215+450-DK215+620处，地面高程 约1060米。隧道进出口里程附近交通便利，隧道穿越山门村、二龙山村、冀家 庄村、小罗村。（二）气象特征：本区属温带大陆性气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，秋季凉爽，春秋多风，时有沙尘，

2、昼夜温差大，为典型的大陆山区气候。据长治市气象台（1985-2014）统计资料：年平均气温10.1 C, 一月份气温-5.3C, 7月份平均气温22.4C。2005-2014 年多年平均降水量为459.7mm。降水特征为：降水量多集中在 5-9月，占全年 降水量的82.9%,春、冬、秋季的降水量仅占17.1%。本区多西北风，最大风速为15.1m/s （2010年4月26日）。霜冻期为10月中 旬至次年4月中旬，无霜期180天。隧道位于长治市境内，主要气象要素见表 1。表1气象要素表气象要素长治市累年极端最高气温（C）38.1累年极端最低气温（C）-21.3历年各月平均气温（C）10.05最冷月

3、平均气温（C）-10.5历年年平均降水量（mm）551.7历年年平均烝发里（mm）1355.7极大风速（m/s）15.2/312土壤最大冻结深度（cm）59（三）土壤最大冻结深度：土壤最大冻结深度为0.59m。（四）地震动参数根据（GB18306-2015）中国地震动参数区划图及太原至焦作铁路客运 专线项目地震安全性评价报告，II类场地条件，地震动峰值加速度为 0.10g（地震基本烈度VII度），地震动反应谱特征周期分区为二区。二、工程地质特征：（一）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

4、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。（二）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

5、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。主要分布于隧址区进口段地表。（2）上更新统坡洪积

6、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。主要分布于隧址区出口段地表。粗圆砾土：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。主要分布于隧址区出口段地表。（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

7、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。粗圆砾土：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。粗角砾土：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，

8、软塑-坚硬，含姜石，砾石。含铁钻锈斑。粗圆砾土：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，隐品质结构，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。(三)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。沁水块坳具东侧以

9、 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。.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

10、为3300 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。.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 -10 800 -900和80 -100 85 -90 .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。(四)特殊岩土.湿陷性黄土新黄土：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+0

11、00 段，湿陷深度 2.1-17.6m, 6/0.016- 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, 6 s=0.017-0.091为III级(严重)自重湿陷性场地。.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。.环境土土壤侵蚀性：根据钻孔15

12、-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Y1.三、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

13、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 上对泉 并影响 情况JQ01山门 村DK2 15+056.6 左27.6 m4240044007097990.2600500滑雪场用 水自打 井，位于 旅游区管 理员内。 目前在用 中600几乎无 影响#JQ02山门 村DK2 14+4 71.6 左 96.9 m4239094007672965.86无 水山门村集 体畲水 池，位于 房屋中 问。目前 已封井200可能造 成蓄水 井井水 流失#JQ03冀家 庄DK2 16+0

14、73.1 左 616m424848400619710863无 水冀家庄集 体蓄水井 位于山半 腰，有4-5 个。目前 已经废弃800可能造 成蓄水 井井水 流失JQ04小罗 村DK2 17+1 78.2 右 292.9 m423936400505710018无水小罗村集 体畲水 井，位于 村头，目 前已废弃400可能造 成蓄水 井井水 流失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

15、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。.环境

16、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 o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 Y10.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

17、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)QsQsDK214+03 0-DK214+725695112.84338.51DK214+725-DK215+03 030531.6494.91DK215+03-DK215+70670589.731769.1900DK215+70 0-DK215+83 010130171.64514.91DK215+83 0-DK215+95 0120105.62316.87DK215+95 0-DK217+47 1152125.7677.28总计3441

18、1037.773113.32四、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厅P起讫里程围岩分级长度1DK214+030DK215+030V1000 12DK215+030DK215+110m803DK215+110DK215+300IV19041DK215+300DK215+750m45015DK215+750DK215+790V406DK215+790DK215+950IV1607DK215+950DK216+220r v2708DK216+220DK217+385IV11659DK217+385DK217+471V86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

19、施工工程分级基本承载力（Kpa）新黄土稍密R150老黄土硬塑坚硬m180粗圆砾土稍密/密实m/ iv350/650粗角砾土稍密/密实m/ iv300/500钙质胶结层密实m300碎石土密实IV500卵石土稍密m350泥灰岩W4/W3/W2m/ iv/ v300/500/800石灰岩W2V1500溶洞/n/3、不良地质现象岩溶：DK215+010DK216+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。新黄土：黄褐色， 稍密，稍湿，具有直立性及大孔隙，

20、具有湿陷性。老黄土：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。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+050DK214+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+990DK215+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+92

21、0DK216+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+140DK216+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)隧道弃碎对环境的影响隧道弃碎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，

22、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962.71972.97m,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

23、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+010DK214+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+990DK215+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+920DK216+220,泥灰岩与石灰岩分界，受安山断层影响。钻

24、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

25、软化。(10)隧道弃碎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.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.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.铁路隧道风险评估与管理暂行规定铁建设【2007】200号.关于开展在建铁路隧道、路基

26、基底岩溶探测工作的通知【2013】198号.铁路隧道超前地质预报技术规程(Q/CR 9217-2015).铁路工程地质勘察规范(TB10012).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”.铁道部铁路建设工程风险管理技术规范(Q/CR 9006-2014).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

27、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；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；降低地质灾害发生的几率和危害程度；为优化工程设计提供地质依据；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

28、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 采用学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。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。隧道内地质岁杪的技术要求

29、：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。胴室工程地质土比例尺为1;1001:500,地质复杂地段若展示图难以反映全貌，力口密绘制比例尺为1:501:100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

30、育部位、岩溶发育带附近等复杂、重点地段开挖12个循环进行一次素描。II /m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，分析对混凝土土培工的侵蚀性。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