方斗山隧道初勘报告

方斗山特长隧道工程地质初勘报告一、前言（-）任务由来及工程概况石柱——忠县高速公路是国家“三纵三横”主干公路规划建设中沪蓉国道主干线的一段，起于石柱与湖北省利川县交界的分水岭，止于忠县，横穿两县之屏障方斗山，全长约70km,本段公路业主为重庆市交通委员会，勘察设计任务由重庆市交通科研设计院（以下简称“甲方”）总承包。方斗山特长隧道为本段高速公路的控制性工程，由重庆交通科研设计院承担勘察和设计，四川煤田地质一三七总公司（以下简称“我公司”）则承担了方斗山特长隧道初步设计阶段的勘察任务。方斗山特长隧道为越岭隧道，横穿方斗山脉中段，隧道进口位于石柱县双宽，出口位于忠县金竹铺，设计行车速度80km/小时，为双向4车道分离式隧道。左洞进口段纵坡为+0.400%,出口段为-2.10%,左洞里程K55+420〜K63+010m,长7590.00m,设计进出口高程分别为612.77m和492.24m,变坡点位于K56+974.33m处。右洞里程K55+250〜K63+040m,长7790.00m,设计进、出口高程分别为612.09m和491.24m,变坡点位于K56+974.33m处，进口段坡率+0.40%,出口段坡率-2.106%,隧道最大埋深约800mo该隧道方案为原推荐方案，另有一比较方案位于此方案北2km的石岭场至忠县万槽镇麻地湾一带，由于地下溶蚀洞穴复杂，煤矿采空区宏大等地质环境原因，该方案与推荐方案几乎无可比性，因此，此次只作一个方案的勘察。我公司接受勘察任务后，于2004年3月23日会同甲方人员进入现场进行地面踏勘，共同制定了初勘方案。(-)前人工作成果及利用前人在隧址区一带曾以基础地质和探矿为目的，先后开展过区域地质、区域水文地质普查和煤田勘探。此次隧址工程地质勘察中主要收集到一九六三年三月由四川省煤炭工业厅煤田地质勘探公司编制的《石柱、忠县方斗山煤田万槽矿区地质普查报告》、一九八0年四川省地质局1:20万《忠县幅区域地质调查报告》和一九八一年由四川省地质局完成的1:20万《忠县幅区域水文地质普查报告》等资料，以上资料虽然有鲜明的目的和侧重,但在地质构造、地层岩性、地形地貌、水文地质条件等方面都不失使用价值和指导意义。(三)勘察目的任务根据重庆交通科研设计院提供的《方斗山特长隧道工程地质勘察初步作业指导书》，此次勘察的目的是：通过资料收集、分析和多种勘察手段，基本查明隧道进、出口的稳定性、适宜性，洞身段岩溶发育特征，岩溶水的赋存状况和煤矿开采现状及采空区范围等环境工程地质条件；分段评价围岩特征及稳定性，并对隧道方案进行工程地质评价比选，确定隧道方案，为初步设计阶段设计提供地质依据。此次勘察的主要任务是：1,全面收集隧址区的区域地质、水文地质及1993年至2003年的气象、水文资料；系统收集有关的地应力、岩爆、大变形以及涌、突水等方面的环境工程地质资料;全面收集方斗山地区煤田开采现状的资料和隧址区采矿、采矿权、采空区及煤田勘探资料。2、实测隧址1:2000工程地质纵断面图，基本查明隧址区地层层序、地层岩性、岩体结构、岩石矿物特征、化学成分、出露、分布状态及厚度等。3、填绘1:2000工程地质图，基本查明隧址区褶皱的位置、产状、规模及展布特征；基本查明隧址区断裂构造的类型、数量、规模、产状、构造岩特征及导水性等。4、在利用已有煤田勘探资料和进行隧址工程地质测绘基础上，按初勘要求，在隧道进出口和洞身布置有限的工程地质钻孔，揭露隧址区深部的地质构造、岩性特征、岩溶发育程度、岩溶化岩体分布状况及水文地质条件等。5,通过工程地质钻孔在洞身段等有计划地采集岩体样品试验和进行声波测井，基本查明隧址区岩土体的物理力学指标及参数。划分隧道围岩类别，评价洞身稳定性。6、通过1:25000区域水文地质测绘，基本查明隧址区岩溶地貌特征、溶蚀现象的类型、数量、规模，岩溶发育的地层层位、分布范围、高程、岩溶泉、出露特点及规律，基本查明隧址区不同时代可溶性碳酸盐岩的岩中溶裂隙水，溶洞水的水质、水量，以及地下水的补给、迳流、排泄特征和侵蚀性。7、通过资料收集、现场观测及工程地质钻探查明含煤地层的成层特征、埋藏深度、层位、层数、厚度以及与隧道的空间关系，掌握压煤，穿煤状况。基本查明隧址区老窑、废窑和生产井的规模、分布、深度和现状以及采空区范围等。8、通过资料收集，采样化验、现场测试，查明隧址区有毒、有害和可燃气体的类型、成分、浓度及危害性。9、有条件情况下进行地应力测试，评价岩爆、大变形等工程地质问题。10、编制1:10000环境工程地质图，进行岩溶水源、突水、突泥现象,煤矿采空状况及影响有毒有害气体溢出等环境工程地质问题评价。11、基本查明隧道进、出口的工程地质条件及水文地质条件、不良地质现象的类型、规模及危害性，对洞口仰、边坡稳定性和适宜进行评价。12、调查、选择合适的隧道施工弃土场，并作相关的环境工程地质评价。13、编制方斗山特长隧道工程地质初勘报告，同时对详勘工作及隧道通风斜井、竖井开凿位置等的工程的地质条件提出建议。(四)勘察执行的标准1、《公路勘测规范》(JTJ061—99)；2,公路隧道勘测规程；3、《公路土工试验规程》(JTJ051—93)：4、《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)；5、《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85)；6、《公路工程石料试验规程》(JTJ054—94)；7、《建筑抗震设计规范》(GB50021—2001)；8、《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)；9、《铁路工程物理勘探规程》(TB10013—98)；10、建设部15号文《建设工程勘察质量管理办法》；11、国务院令第349号《地质资料管理条例》。(五)勘察情况及完成工作・本次勘察始于2004年4月中旬，4月下旬在系统地收集了隧址区已有区域地质及煤田地质勘探资料并经充分研究、分析的基础上开展了现场踏勘，且根据重庆交通科研设计院提供的《石忠路方斗山特长隧道初步勘察作业指导书》编制了《勘察大纲》，并根据隧址区地质构造及岩溶发育特点等工程地质条件，于2004年5月4日在隧址区开展了大、中比例尺的工程地质、水文地质测绘和深孔钻探工程，经勘察设计双方共同优化，暂布设工程地质勘探钻孔七个，勘探线26条，结合工程地质测绘、钻探同步进行了物探、岩土测试、水文地质试验等。隧址区工程地质条件及水文地质条件复杂，西段碳酸盐岩溶地层岩溶发育，施工条件十分复杂，ZK5、ZK6号孔钻进中因遇溶洞充填物垮塌而多次发生埋钻事故，经采用扩孔下套管、水泥封孔段后重新钻进等各种手段和方法反复处理，ZK5号孔仍无法钻达设计孔深，经甲方同意提前终孔，ZK6号孔钻进至井深527.83m亦因同样原因无法往下继续钻进，现采用各种方法和手段反复处理孔故时间已将近一个月，孔内仍未正常，目前仍在处理当中。截至2004年7月26日，除深孔ZK6仍在继续进行钻进外，其余的钻孔施工及其它野外地质工作已陆续完成，此次勘察完成的主要实物工作量见表1

隧道初勘工作量统计表表1—1工作内容单位工作量备注工程测量1:2000隧道地质纵断而测量m/条16180/21、室内岩石试验项目包括物性、天然饱和抗压强度、变形、抗剪、抗拉强度。2、煤层与瓦斯测试试验项目现场部分包括钻孔煤心解吸、钻孔煤心脱气、采取煤样、煤矿现场及资料调研，室内部分包括：煤的工业分析、瓦斯吸附常数、煤样真视密度、煤尘爆炸危险性、煤的自燃倾向性、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数1:200洞口地质纵断面测量m/条1600/41:200洞口地质横断面测量m/条2340/21钻孔及重要地质控制点定测个35面质绘地地测1:1万环境工程地质测绘km2801:2.5万水文地质测绘km21401:2000工程地质测绘km23.21:2000隧道地质纵断面km/条16.17/21:200洞口地质纵断面km/条1.6/4钻 探m/孔1945.33/7物探测井声波测井nV孔890.35/6井径nV孔1189.25/4视电阻率nV孔749.20/4Y测试向孔2556.8/4地温测试m/孔2573.10/4自然电位m/孔786.00/4井斜m/点1286/32地面物探m/条2105/10文质验水地试抽水试验段次/孔1/1注水试验段次/孔9/5放水试验层/孔1/1室内岩石试验组21质析简分析组5侵蚀性CO2分析组5（六）勘察工作质・评述此次勘察我公司共投入工作人员近百位，其中高级工程师3位,工程师6位，技师3位，投入各种设备20余台套，并尽可能地采用先进有效的仪器设备。勘查工作依照相关规范、规程、《合同》及《勘查大纲》等的要求执行。1、工程地质及水文地质测绘1:2.5万水文地质测绘隧址区由多个独立的水文地质单元组成。此次工作有针对性收集、利用已有的区域水文地质和煤田地质勘查资料，经综合分析研究,并在进行逐个现场核实、调查基础上，系统地开展了地表迳流，岩溶大泉、地下暗河出口位置、标高、水量、水温等的观测、记录。为研究岩溶地下水的补、迳、排条件，对各个完整独立的水文地质单元进行评价。此次重点对溶蚀槽谷、岩溶洼地、漏斗、落水洞、竖井等分布范围、规模、形态特征逐一进行了观测，调查各类岩溶点32个，泉井、溪沟24处，并圈定了隧址区岩溶地貌第四系覆盖层分布范围和面积，为控制岩溶水赋存分布规律创造了条件。此次区域水文地质测绘范围北至鱼池和万槽镇，南至大歇镇和小龙洞一带，面积140km2。区域水文地质测绘工作用图采用1:10000航测数字化地形图，定点观测采用半仪器法（罗盘、皮尺、高程仪）定位上图。观测点要求统一编号，描述清楚，记录齐全，室内最终编制的1:25000水文地质图精度符合设计要求，能满足对隧址区可溶岩岩溶裂隙水，碎屑岩裂隙水等的专门水文地质评价。1:1万环境工程地质测绘通过资料收集、利用、结合1:25000水文地质测绘成果和1:2000工程地质测绘中岩体岩溶化程度等测绘资料，系统地对隧址区的地质环境、水文地质条件、岩溶地质特征以及与人类活动相关的煤矿开采现状，采空区分布以及瓦斯等有毒有害气体埋藏条件进行控制。该项工作基本上达到了编制隧址区环境地质图需要，满足了本阶段对环境工程地质条件的评价的要求，达到了能较准确地预测突水、突泥、压煤以及评价瓦斯等有毒有害气体的影响和危害的目的。1:10000环境工程地质测绘及编图范围为南起大歇镇、北至万槽镇、西达金竹铺、东至龙沙场，总测绘面积80km2,矿井调查8个，各类地质控制点325个。1:2000工程地质测绘严格遵照《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)规定，并在1:10000环境工程地质测绘的基础上，沿隧道轴线左、右各100m范围内以工程地质岩段为填图单元进行详细分层、划分工程地质岩段界线；通过工程地质测绘定点控制了隧道轴线两侧200m范围内的地形地貌、地层岩性、地质构造及不良地质现象等；通过资料收集、现场观测查明隧址区范围内煤层采空区的分布特征;通过对井泉的出露条件控制，掌握含水岩组类型，地下水补给、迳流、排泄条件等水文地质特征；通过上述工作基本上达到了对隧址区围岩类别特征的掌握，达到了对隧道主要环境工程地质条件及隧道进、出口的稳定性，适宜性控制，实现了进行1:2000工程地质测绘的目的，为提供初步设计阶段所需工程地质资料创造了条件。本次勘察测绘面积3.2km2,调查各类地质控制点237个(见表1—2),以岩性层划分填图单元，且各点均采用现场定点观测描述上图，主要岩段界线采用全站仪测量控制，精度达到1:2000比例尺测绘的精度要求。工程地质、水文地质及环境地质

调查、测绘观测点统计表表1-2地质产状（个）节理裂隙（个）岩溶（个）泉水（个）溪沟（段）矿井（个）断层点（个）不良地质（处）484783220481942、工程地廉钻探方斗山特长隧道隧址区区域地质、水文地质环境复杂，工程地质钻探难度很大，为确保勘察质量和效果，避免盲目造成人、财、物及时间的无效投入，此次首先注重了勘察方案的确立。经我公司与重庆交通科研设计院反复研究,确定了勘察阶段的勘探工作量和勘察钻孔的具体目的，为保障工程地质钻探质量提供了前提。初勘阶段工程地质钻探的孔位、目的列表于后（表1—3、附表1）。工程地质钻探方案及钻孔位置确定后，我公司先后出动1000型钻机2台套，XY-4钻机2台套，XY-2钻机2套，100型钻机2台进场展开施工。钻探施工设备于2004年4月10日进场，经十余日施工用水管道铺设和机器安装布置，ZK4号钻孔于4月25日率先开孔，其它钻孔陆续转入施工，全部初勘钻孔于2004年8月5日结束，在施工的7个钻孔中，除ZK6号孔目前（井深547.83m）仍在施工中，ZK5号孔因于孔深547.26m处遭埋钻事故，虽经反复努力处理仍未达到设计终孔孔深外，其余钻孔均按原设计要求施工竣工。但由于隧道左、右轴线洞底高程近期(8月9日)发生变更，使ZK1、ZK2、ZK3、ZK4号钻孔出现未能控制到隧道洞底之下3〜10m的情况(见1一4),上述钻孔虽未能达到更改后隧道洞底的控制深度，但差值不大，已基本达到了钻探的目的，能满足使用要求。隧道初勘钻孔布置表勘察阶段孔位置(m)地面标高(m)路面标高(m)设计孔深(m)地质目的初勘ZK1K55+878.00中心674.50621.5058.00揭露、探明进口段地质构造特征及采样试验评价围岩工程地质特征及稳定性。ZK2K56+421.00中心759.70620.70144.00揭露、探明侏罗系(J)等碎屑岩的工程地质特征，采样试验，了解含水岩组的透水性和富水性等。ZK3K58+254.00中心998.90619.20392.00揭露、验证须家河•段煤层及巴东组软弱围岩工程地质特征及含岩组的透水性和富水性等。ZK4K58+657.00中心871.50608.30278.00揭露、验证巴东组一段用岩工程地质特征及K断层等的透水性和富水性。ZK5K60+094.00中心1346.90569.30790.00揭露、验证国、自断层性状、岩体岩溶化程度及围岩的透水性和富水性。ZK6K62+099.00中心1198.80542.10670.00揭露、验证R断层性状、岩体岩溶化程度与龙潭组煤系地层的分布及水文地质特征。ZK7K62+883.00中心555.40493.7072.00揭露、探明出口段围岩岩溶化特征、岩体工程地质特征及稳定性。完工钻孔孔底高程、原设计

洞底高程及现设计洞底高程对照表表1-4孔号原设计涧底高程(m)现设计洞底高程(m)孔深孔底高程与现洞底高程差值(m)左洞右洞左洞右洞孔底高程ZK1640.38640.47613.19613.2660.10612.16+1.03ZK2644.72644.79616.66616.72144.79616.73+0.01ZK3616.43616.53591.53591.60384.42605.74-14.14ZK4605.62605.71582.97583.04277.88594.50-11.46ZK5566.69566.78552.15552.22547.26801.11（提前终孔）ZK6540.67540.76531.56531.63547.83677.00（正在施工）ZK7493.14493.23493.95494.0273.00480.83+13.19本次钻探采用机械式回旋钻进，全孔取芯，钻孔施工一般采用6150mm开孔，钻至完整基岩后下6146mm套管护孔，随后再用。91mm孔径钻至设计孔深(ZK6号钻孔因孔内事故，采用小91导管护壁后，只得用巾75mm钻具钻至设计孔深)，采用金钢石或合金钻探工艺，煤层及三椁系巴东组(Tzb)页岩、粉砂岩等软弱岩层均采用仿美式双层采煤管。每钻进100m均进行钻具丈量并合理平差，按规定进行了孔斜测量且符合要求，岩芯均按顺序装箱编号，照相并及时鉴定及采取试验样品。钻孔竣工后就地掩埋岩芯，所有钻孔均采用水泥沙浆封闭，钻探工程总体质量良好，达到了初勘目的。钻探编录严格按《作业指导书》和《大纲》执行，严格要求钻探编录做到及时、准确，内容齐全详细，较好的完成了对岩体特征、地质构造、深部岩体溶化状况的控制。钻探采用孔径适中，满足各类样品采取和物探测井，水文地质试验等工作。施工中钻探土层均采用无水钻进，抽水试验钻孔基岩采用清水钻进符合工程地质钻探要求，土层采取率大于85%,断裂破碎及岩溶破碎带采取率大于65%,完整岩石采取率达80%。钻进过程中进行了回次水位观测，遇漏水、涌水、掉块、卡钻、摔钻等特殊现象停钻观测并记录，钻探工程所获深度、地质资料可靠、翔实。3、物探测井为加了强对隧道围岩岩性、裂隙、破碎带强岩溶化段及水文地质特征等的控制，除对洞口ZK1和ZK7号孔只作岩体波速测试外，其余洞身段施工的ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6号孔均作了物探综合测井（内容包括声波、视电阻率r测井、地温、井径等），所有工作均严格按物探规程操作，物探测井的控制内容及精度满足勘探要求。测井试验成果详见物探测井报告。4、煤层瓦斯测试由于所施工的ZK6号钻孔未能揭露到煤层，因此在隧道轴线附近的茶园煤矿标高540m和380m的西、东翼工作面各采取一件煤层煤样进行试验，测试瓦斯等有毒有害气体等组成，样品现场密封送“重庆市煤炭科学研究院”进行全煤与瓦斯等多项参数测试，测试成果能有效代表洞轴线,带煤层的煤质与瓦斯性状。5、水文地质试验此次勘察除对每个钻孔按要求进行了简易水位观测外，对ZK4号涌水钻孔还作了涌水量动态观测、水头高度测量等水文地质试验工作；对水位埋深大，贫水的进、出口段和洞身段钻孔，此次分别进行了分段式全孔注水水文地质试验；对在水位埋深有限，具一定富水性层位中布设的勘察钻孔均进行了分层水文地质抽水试验，有效地获得了隧址区部分层位的水文地质参数。（见表1一5）对抽水试验钻孔及煤矿井巷（茶园煤矿TC和T/）主要泵点及地表水分别采集水样进行了水质分析，分别收集了不同类型的地下水对碎的腐蚀性和施工用水的适宜性水质资料。钻孔抽（注）水试验一览表表1—5钻孔编号试验段抽（注）水流量（升/秒）单位涌（注）水流量（升/秒.m）渗透系数（m/d）影响半径（m）试验段岩性备注井深（m）厚度（m）ZK160.1013.750.96500.55143.527232.87砂岩注水ZK2144.7932.300.23010.097910.229411.26砂岩抽水ZK362.1012.101.05560.17301.232767.73砂岩、泥灰岩注水394.4215.311.07490.45732.671838.41ZK4277.8862.573.38890.32900.535375.36灰岩放水ZK6199.3619.590.89890.15580.738149.57灰岩注水289.6916.300.97170.19171.061652.24366.9718.621.66780.27611.366070.59ZK773.0021.300.85110.28001.235033.78灰岩注水6、岩土测试为查明不同岩性，不同地层的岩石物理力学性质，获取围岩物理力学参数，本次勘察在钻孔中洞身深度附近采取代表性岩芯样品共21组计252件，送“重庆岩土工程检测中心”，进行物理力学试验，样品的采取严格按相关规程规范执行。测试成果详见岩石检测报告。7、工程测■根据设计院提供的1:2000路线平面图及控制点成果作为起算数据，用全站仪由控制点发展下一级支点到进、出口或设计钻孔附近,再以极坐标法对钻孔进行定测。实地放测隧道轴线和纵横剖面，实测井巷位置及重要地质点，成果精度达0.01m,满足初勘图件精度要求,测量成果详见附表2»8、资料收集隧址区区域地质、水文地质研究程度较高。此次勘察主要收集了四川省地质局107队1980年编制的1:20万《忠县幅区域地质调查报告》，208队于1981年编制的《区域水文地质普查报告》和四川煤炭工业厅煤田地质勘探公司135队1965年完成的《石柱、忠县方斗山煤田万槽矿区地质普查勘探报告》，以上报告不仅反映了勘察区的区域地质、水文地质和煤田地质规律，而且还指导了区内茶园、忠县等煤矿的开采，资料真实、可靠。此次工作还收集了石柱气象局1993-2003年石柱县一带相关的气象资料。包括降雨量、风向、气温、寒期、雾日，为隧道施工、评价地下水的补给条件提供了较为准确的资料。二、隧址区工程地质条件（—）位置、交通方斗山特长隧道隧址位于重庆市石柱土家族苗族自治县大歇镇双宽村与万槽乡大竹村之间，由东往西横穿方斗山脉中段，地理座标为东经108°06'-108°10',北纬30。06'~30°12'。隧道进口距双宽村石（柱）忠（县）二级公路约500m,距石柱县县城约15km,隧道出口附近有老石柱——忠县公路（碎石）通过，距石柱约40km。隧址区洞身段也有乡村公路通达，交通较为方便。见（图2—1）（-）地形、地貌方斗山特长隧道由东至西穿越方斗山山脉中段，方斗山脉走向呈北东——南西，山脉全长愈140km,山体宽一般4.00〜6.00km,山脊高程一般为1600.00〜1650.00m,方斗山主峰高程1680.30m。方斗山属条形低中山，具构造剥蚀——溶蚀地貌特点。方斗山山脊一带保留有川东平行岭谷地形地貌特征,方斗山山脊东侧及西部坡脚平行山脉走向发育有长数公里至数十公里长条形溶蚀槽谷，溶蚀槽谷分别分布于1500.00~1550.00m和1300.00~1350.00m和500.00~600.00m等高程一带，槽谷底部平缓开阔，串状分布有溶蚀洼地，落水洞、竖井等岩溶形态和景观。方斗山山体两侧坡麓自然斜坡陡峻，坡角

一般达25°-30°；方斗山除西侧坡脚仍发育有溶蚀槽谷外，两侧坡脚地形破碎，常为地下水的集中排泄带和地表冲沟源头。见（图2—2）图2—1图2—1交通位置图方斗山西濒长江，在方斗山至长江河谷的相邻地段以丘陵为主，具有构造剥蚀——侵蚀地形地貌特征。该区丘陵以中丘、深丘为主，丘顶高程350.00〜500.00m,丘间冲沟发育，切割深度较大，相对高差150.00〜200.00m。方斗山以东属构造剥蚀——侵蚀低山地貌区，山脊高程1000.00~1100.00m,龙河支河在隧址区高程一般为600.00~620.00m,相对高差达400.00〜500.00m。方斗山特长隧道进口段和部分洞身均布设于上述低山区,而特长隧道出口则位于方斗山西坡坡脚地带。（三）气象、水文隧址区属亚热带湿润季风气候区，多雨，多雾，寒冷、山区立体气候显著，区内雨量充沛，四季分明，具冬冷、夏热、秋凉，冬有寒雪的季节特征。据石柱气象资料表明，1993〜2003年历年日最大降雨量165.7mm,月最大降雨量552.4mm,降雨主要集中在4〜6月份,年平均降雨量1052.7mm,最大年降雨量1701.2mm,历年主要风向为东南向，历年平均气温16.4℃,月最高气温40.2℃,日最低气温-4.7℃,月平均最低气温12.7C,月平均最高气温22.3C。历年平均雾日数12天，年平均无霜期279天。区内水流属龙河水系，其支流碑记沟在隧址K55+250-K58+100与隧道左洞近似平行发育，蜿蜒曲折，由北向南于双宽村流入菜地坝河，汇入龙河，全长3.85km,流域面积约4.5km2,本次勘测流量172800m%1,平均水力坡度12.5%,局部地段见跌水，据访溪沟水源主要用于当地农田灌溉及大歇乡居民饮用水。（四）地层岩性及主要矿产1、地层岩性按1978年“西南地层表四川分册”地层划分意见，隧址区在地层分区上属四川盆地分区万洲小区，出露及埋藏的地层为古生界二叠系中、上统（P”）至中生界侏罗系沙溪庙组（J2S）的浅海相、内陆河湖相的碳酸盐岩类和碎屑岩系，而区内第四系不发育,仅零星分布,厚度一般小于10m。见（表2—1）

方斗山隧道隧址区地层简表界系统组段代号厚度(m)岩性简述新生界第四系全新统q«>I-hJI0〜10m亚粘土、砂土、块石土，石质为页岩、砂岩、灰岩中生界侏罗系中统J2s泥岩、粉砂质泥岩、岩屑长石砂岩、英砂岩新山沟组四段J2X4粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩一:段J2x3粉砂质页岩、粉砂质泥岩、石英细砂岩二段J2x2页岩、石英粗砂岩细砂岩段J2X1泥岩、石英细砂岩、石英粉砂岩中下统门流井组大安泰段JfZ’传质泥岩、页岩、粉砂质泥岩、夹薄层生物碎屑灰岩马鞍山段J泥岩、页岩、粉砂岩、细砂岩东岳庙段Ji.4紫红色泥岩、页岩、底部为介壳灰岩下统珍珠冲组J1Z泥岩、页岩、石英粉砂岩、石英砂岩叠系上统须家河组「xj长石石英砂岩、岩屑砂岩灰质页岩、砂岩夹煤线中统巴东组三段T2b,页岩、粉砂岩二段T2b2泥岩、泥质粉砂岩一段T2bl页岩、泥灰岩、灰岩、白云质灰岩下统嘉陵;|组四段T/角砾状灰岩、白云质灰岩三段Tif灰岩、白云质泥岩二段T/泥岩、白云质灰岩、角砾状灰岩一段Th,泥质灰岩、白云质灰岩四段T|d4泥岩、白云质灰岩、白云质泥岩一:段T,d3灰岩夹页岩二段T)d2灰岩、含泥质灰岩、泥质灰岩一段Td页岩、泥质灰岩及灰岩叠系上统-11P3c灰色、深灰色，灰岩、含燧石结核灰岩龙潭织PH燧石灰岩、钙质页岩、铝土质页岩及煤层中统茅口组P2m灰岩、燧石灰岩经实测隧址区地层剖面，隧址区地层岩性由老至新分述于后如下：（1）二叠系（P）①茅口组（P2m）下部为深灰色厚层状微晶灰岩、生物碎屑灰岩、夹有机质页岩；中部为灰〜浅灰色厚层灰岩、含燧石结核或条带；上部为灰色厚层灰岩、生物碎屑灰岩，含有机质。全组厚311〜344m。②龙潭组（P3D：为灰、深灰色、灰黑色钙质页岩、页岩及燧石灰岩，底部为灰、灰白色铝土质页岩，该层富含黄铁晶粒及结核，其上为全区唯一可采的K|煤层，煤层厚0.18〜1.38m,平均厚0.61m。全组厚35〜64m。③长兴组（P_3C）：下部为灰、深灰色薄〜中厚层灰岩，含燧石结核或条带：中部为灰、浅灰白色中厚层含燧石结核灰岩，夹生物碎屑灰岩，上部为深灰色、黑色薄〜中厚层状灰岩，含大量燧石结核。该组厚160〜320m。（2）三叠系（T）①大冶组（［d）四段（T/4）：为紫红色泥岩、泥质灰岩及白云质泥岩，东翼厚33.00m,西翼厚30.00m。三段（T/3）：为灰、浅灰色厚层状灰岩夹白云质灰岩，局部夹鲍状灰岩及少量页岩，东翼厚265.50m,西翼厚152.11m。二段（T/2）：为浅灰色薄〜中厚层状灰岩、含泥质灰岩，偶夹少量页岩，东翼厚83.00m,西翼厚89.00m。一段（「『）：为灰色、黄灰色及深灰色页岩、有机质页岩、薄层泥质灰岩及灰岩,东翼厚23.00m,西翼厚24.00m。②嘉陵江组（TJ）嘉陵江组地层厚500~1050m,根据岩性组合特征可为四段：四段（Tj）：灰、浅灰色厚层状角砾状灰岩及白云质灰岩，局部夹鲍状灰岩及薄层白云岩，东翼厚171m,西翼厚140m。三段（T『）：以灰、浅灰色厚层灰岩为主，夹白云质灰岩，东翼厚617.00m,西翼厚206.00mo二段（Tj）为浅灰、灰色厚层状灰岩及白云质灰岩组成，夹不规则次生角砾状灰岩（盐溶角砾岩），东翼厚265.00m,西翼厚181.00m。一段（Tj）：为灰、浅灰色泥岩、泥质灰岩及白云质泥岩，东翼厚443m,西翼201.00m。③巴东组（Tab）三段（T2b3）：为灰绿色、黄灰色页岩，泥质灰岩，厚30〜95m。二段（T2b2）：为紫红色泥岩，夹灰绿色泥质粉砂岩、薄层状砂岩，厚100〜162m。一段（T2M）：为灰、黄灰色夹灰绿色页岩，间夹黄灰色薄至中厚层状泥灰岩，厚120〜170m。④须家河组（T3Xj）上部为一套灰色、黄灰色，中〜巨厚层状长石石英砂岩、岩屑砂岩，夹三层薄层状页岩夹铁矿透镜体，厚1〜1.50m。底部为黑色灰质页岩、灰色、黄灰色粉砂质页岩夹煤线，厚12〜27m,钻孔ZK3揭露。该组厚230m。（3）侏罗系（J）①珍珠冲组（J1Z）为紫红色、灰绿色、黄灰色等杂色泥岩、砂质泥岩夹浅灰色、黄灰色中至厚层状细至中粒岩屑石英砂岩夹泥岩、砂质页岩，该组厚度200〜210m。②自流井组（J,.2z）大安寨段（J0Z3）:由灰、深灰色，局部为紫红色钙质泥岩、页岩、粉砂质泥岩组成。底部夹二层黄灰色生物碎屑灰岩，厚0.7〜1.50m,本段总厚69〜71m。马鞍山段（J,.2z2）：主要由紫红色、灰绿间夹少量紫灰色泥岩、页岩组成，夹少量粉砂岩、细粒砂岩，本段厚50〜77m。东岳庙段（九2zD：主要由灰、深灰色泥岩、页岩组成，夹介壳灰岩及泥质灰岩，本段厚20〜40m。③新田沟组（J2x）该组厚253〜317m,根据岩性组合特征可划分四个岩性段：四段02x4）：以黄绿色为主，夹紫红色粉砂质泥岩、粉砂岩，细砂岩，含钙质粉砂岩团块结核。三段02x3）：为黄绿色，深灰〜灰黄色，粉砂质页岩、粉砂质泥岩、石英细砂岩。二段02x2）:为灰绿、灰黄、深灰色页岩、夹石英粗砂岩、细砂岩。一段（6x1）：为紫红色、黄绿色泥岩，含钙质团块，夹薄至中厚层状石英细砂岩、石英粉砂岩。④沙溪庙组（J2S）根据岩性组合特征该组一般可分上、下两个岩性段：上段以紫红色、棕红色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹灰、灰绿色,厚至巨厚层状岩屑长石砂岩及岩屑长石石英砂岩;含大量钙质团块及结核，隧道进口主要穿越该组底部，钻孔ZK1有揭露。本段厚1551-1606m。下段（J2XS）：以紫红色泥岩及粉砂质泥岩为主，夹灰、灰绿色,中至厚层中〜粗粒岩屑长石砂岩、长石砂岩及长石石英砂岩。底部为一层厚约5〜9m的砂岩，俗称关口沙岩，顶部为黄灰色叶肢介页岩,为区域性标志层，本段厚459〜502m。钻孔ZK2有揭露。（4）第四系（Q）主要由冲洪积层（Qj+仇）、坡残积（Q4el+dl）＞崩坡积（QJ,4）等成因类型的块石土、碎石土、亚粘土和卵石土组成。单层厚度小于10m。坡残积沿隧道轴线均有分布，范围较广，在溶蚀槽谷中相对较集中。崩坡积主要分布于方斗山两侧斜坡及坡脚一带，而冲洪积则集中分布于隧道附近的沟谷之中。2、隧址区主要矿产方斗山隧道隧址区矿产以煤为主，主要赋存于二叠系上统龙潭组（P31）中，共一层（Ki煤层），最厚达1.40m,平均厚0.61m。方斗山背斜西翼沿地层走向分布有小龙洞、茶园、龙洞等煤矿在对该层煤进行系统开采，仅茶园煤矿年产量就已达15万吨，是石柱、忠县地区的能源基地。三叠系上统须家河组（T3Xj）下段局部含有煤线或薄层煤，但稳定性及连续性差，在隧址区不具开采意义。此外，二叠系上统龙潭组（P2C）煤系中局部富集有黄铁矿、菱铁矿等伴生矿产，其中部分具工业的价值，但各矿对煤矿矿渣中的上述矿产回收利用。嘉陵江组（［j）一段，三段灰岩是生产水泥的良好原料，现隧址区方斗山水泥有限责任公司在大量开采该区嘉陵江三段灰岩生产水泥。（五）地质构造方斗山特长隧道隧址区位于杨子准地台重庆台坳重庆陷褶束万州凹褶束的方斗山背斜构造带，方斗山背斜东部为石柱向斜，西侧则与丰都——忠县向斜相邻,方斗山特长隧道正好穿越上述方斗山背斜构造（见图2—3）。此次拟建的方斗山特长隧道横穿整个方斗山背斜，进口布设于侏罗系沙溪庙组（J2S）层位中，隧道自东向西对称地穿越了中生界三叠系（T）、古生界二叠系（P）的地层层位，隧道出口则布设于三叠系巴东组（T2b）地层层位中。隧址区除进口段近3000m地质构造带较为简单外，其余里程均处于方斗山背斜及伴生的断裂带集中展布区，区内构造次级断裂及低次序褶曲发育，岩层产状杂乱、岩体破碎、地质构造异常复杂。1、褶曲（1）方斗山背斜为线状弧形构造，背斜轴线以北20°〜40°东，局部北60°东方向延伸至长滩井以南，自然弯曲为北20。-80°东，至羊子嵌东一公里消失在巴东组内，倾伏角19°,背斜构造在忠县幅图区内延伸长度为146km。背斜两翼岩层产状不对称，南段北西翼岩层倾角40°〜60°,南东翼约70°〜80°,局部近直立甚至倒转，背斜北段则转为北西翼陡，南东翼缓。隧址区内背斜轴部遭到B断层（即1：20万区域地质调查报告中所称的横梁子逆冲断层）的破坏。背斜轴部出露最老地层为古生界二叠系中统茅□组（Pzm）地层层位，其两翼则依次出露为古生界二叠系上统（P3I）、三叠系下统（?d）,三叠系中、上统（T2+3）和侏罗系中下统地层（J1+2）。该背斜轴面扭转，轴线弧形弯曲，枢扭起伏变化大，总体由南西往北东存在降低趋势，背斜具长轴状背斜特征，背斜构造轴受断裂构造改造显著。(2)丰都——忠县向斜位于方斗山背斜以西，全长40km,轴线走向N30°〜40°E,北西翼倾角2°〜70°,南东翼倾角3°〜80。。向斜构造内主要出露中生代侏罗系(J)红色泥岩、砂质泥岩地层，整个向斜核部平缓开阔，而两翼靠近背斜部位则急剧变陡，北翼甚至倒转，向斜形态具厢形特点。(3)石柱向斜位于方斗山背斜以东，轴向以北30°〜40°东方向延伸至马角嘴一带弯转成突向北西的弧形，再以北60°~70°东的方向经马头场至清水塘以北，使须家河组以上诸地层扬起。轴线略呈“S”形弯曲，忠县幅图区内长125km,核部最新地层，为沙溪庙组，两翼地层由中、下侏罗统及上二叠统组成。核部地层倾角一般4°-20°,北西翼倾角15°〜78°,南东翼14°〜68°,隧道穿越该向斜北西翼地层。2、断裂构造F］逆断层(即1：20万忠县幅区域地质调杳报告中所称的横梁子逆冲断层)：位于方斗山背斜南段，隧址区内该断层位于方斗山山脊西侧瞎子坪、矮子坡、毛二坪、水马门一带，断层走向北20°~40°东，倾向北西，倾角40°〜50°,走向与方斗山背斜轴向吻合，延伸长约38km。断层下盘地层为二叠系中统茅口组（Pzm）的灰色、棕灰色、灰黑色中厚层状灰岩，与上盘地层二叠系上统长兴组（P3C）的中厚层状燧石灰岩直接接触。地层断距约1100余米。隧道轴线在方斗山背斜构造近核部K60+977.67-K61+030.81m通过该断层。F2、F3层：为茶园一带由方斗山断裂构造（FP分支派生出来的断裂构造，造成三叠下统（「）地层层位出现重复，地表两断层下盘均为三叠系下统嘉陵江组（［j）灰色中至厚层状石灰岩，白云质灰岩、岩溶角砾岩，而上盘则为三叠系下统大冶组（?d）的紫红色页岩、灰色泥灰岩、页岩。地层重复方式基本一致，地层断距300〜900米，断层走向N60°E,与岩层走向约呈20°交角，断层面倾向东南。其中F3断裂带更系F2断层在茶店的分支断层，将大冶组（「d）顶部紫色页岩断为二段。拟建的方斗山隧道轴线在方斗山背斜南东翼K59+903.83〜K60+028.09m通过该断层。F,断层（干柏树逆断层）：断层位于方斗山麓坡脚，南自环大山起，向北经大茶园、干柏树止于长田坝，断层走向约N35°E,与岩层走向大致相同，断层面倾向东南，倾角40°〜60°,断距约300〜500m。下盘地层主要为三叠系下统巴东组（Tab）薄层泥灰岩、泥岩及页岩等，上盘为嘉陵江组（「j）四段的灰岩，盐角砾岩等。隧道轴线在瓦厂处（K）通过该断层，该断裂带地下水丰富，有泉群成带分布。3、节理隧址区属地质构造影响显著地段，据实地节理测量点统计；区内构造裂隙发育，发育方向与构造线趋于一致，且于侏罗系沙溪庙组（J2s）和三叠系上统须家河组（T3Xj）地层层位中最为普遍。区内常见有四组节理，间距一般0.2〜0.5m左右，可达5〜24条的3,节理面多为平直、光滑状，开度1〜3mm,少数＞5mm,延伸长在1〜8m,个别达10m以上，大部分为泥质充填。综合各节理点观测资料，区内主要四组节理为：Ji组走向20〜53°,主要倾向290〜323°,倾角26〜41°,节理间距。30〜LOOm,开度一般1〜5mm,个别达8mm,多无充填,延伸多在3〜10m,个别达20m。L组走向255〜302°,主要倾向165〜212°,倾角多在34〜58°,少量80°,节理间距一般0.5〜1.5m,开度1〜6mm,个别达11mm,多无充填，部分见泥质、方解石充填，延伸长3〜8m。J3组走向192〜214°,倾向102〜124°,倾角33〜53°,个别达76°,节理间距0.3〜1.00m,开度1〜5mm,无充填，延伸长3〜15m。J4组走向105〜119°,主要倾向15〜29°,倾角多在46〜69°,少量为89°,间距一般0.50〜1.00m,少量泥质充填，延伸3〜20m。钻孔揭露深部地层层位中节理数量相应减少，且多为方解石充填。区内岩体中除大型断裂构造外，层理面亦为主要控制性结构面，其中尤以侏罗系中下统自流井组东岳庙段（JkzD和三叠系中统巴东组（T2b）第一段、第三段等页岩中层理面最为发育，岩体各向异性特征显著，对岩体完整性、均一性的影响十分突出。（六）可溶性碳酸盐岩类及岩溶化特征方斗山特长隧道隧址区可溶性碳酸盐岩类分布较广，岩溶发育，除岩溶对隧道稳定性有影响外，其中丰富的岩溶水产生的突水、突泥等灾害的影响也很突出，探明可溶性岩类岩溶化程度及规律在隧址工程地质勘察中具有显著的地位和价值。1、可溶性碳酸盐岩类的岩溶化特征（1）可溶性碳酸盐岩类的组成、结构差异与岩体岩溶化程度方斗山特长隧道隧址区可溶性碳酸盐岩类，集中分布于隧址K58+660〜K63+040段，由老至新主要出露有古生界二叠系中统茅口组（Pzm）、上统长兴组（P3C）、中生界三叠系下统大冶组（T|d）、嘉陵江组（TC）、中统巴东组一段（T2b2）以及侏罗系中下、下统自流井组大安寨段底部（，33）等，出露厚度4030m,约占隧址区穿越地层总厚度的52.4%o区内的可溶性碳酸盐岩类主要为一套浅海相、滨海相和泻湖相的中厚层状灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩、泥质灰岩、泥灰岩以及含盐、含石膏组分的膏盐角砾岩等组成。由于它们在化学组份、矿物成分和岩层结构、构造等方面存在差异，因此，它们的可溶性和岩体岩溶化程度也存在着差别。区内出露的三叠系下统嘉陵江组（「j）第二、四段的膏盐角砾岩和三叠系中统巴东组（Tzb）第一段中含有部分盐、石膏组分的岩体的溶解性相对较高，十分有利于产生溶蚀和岩溶现象，次为二叠系上统长兴组（P3C）和三叠系下统大冶组（?d）的部分灰岩、白云质灰岩等层位。因此在上述地层层位出露区岩溶，溶蚀现象相对集中。如区内的鱼池一一瓦屋、王家院子一一茶店、万槽一一江阳坝等溶蚀槽谷、及其中串状发育的溶蚀洼地、漏斗、落水洞及溶蚀残丘等均与上述层位中可溶性碳酸盐岩类的成分、结构分不开，而岩体的岩溶化程度和深度也较相邻地段的其它层位可溶性碳酸盐岩类的岩溶化程度高和岩溶发育的深度大，如相邻出露的古生界二叠系中、下统（P"）和三叠系（T）地层中仅部分中厚层状灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、生物碎屑灰岩等层位中见有部分溶蚀裂隙、漏斗、竖井、溶沟、溶槽及石芽等岩溶形态，其岩体的岩溶化程度和深度则远不及膏盐角砾岩等可溶岩层位的出露区。（2）地下水活动对可溶性碳酸盐岩类岩溶化程度的影响区内部分断裂带因岩体破碎有利于地下水进行垂直和水平运移,有利于地下水对岩体中的可溶盐成分进行溶解和溶滤，因此，隧址区断裂带内的可溶性岩体的岩溶化程度和深度也较相邻地段的可溶性碳酸盐岩溶化程度高，发育深度大。如王家院子——茶店溶蚀槽谷展布的F3断裂带就发育了胡家一-节槽一一野猪由地下水岩溶管道系统。它的发生、发展及分布特点都与该地段F3断裂构造带岩体破碎、有利地下水渗入、运动关系密切。而隧道K58+657m段布设的ZK4钻孔，揭露到F4断裂带上盘的三直系中统嘉陵江组(Tr)第四段的灰岩、膏盐角砾岩层位时，由于裂隙发育和有利地下水活动和岩溶发育，以致钻孔揭露到相对丰富的岩溶水，水头高出地面达12.04m,涌水量达300m3/d,不仅说明部份断裂带有利地下水活动，而且岩体岩溶化程度也相对较高。在可溶性碳酸盐岩类与相对隔水层的接触带常常也是地下水运动相对强烈的地段，由于地下水自上而下存在沿隔水层底板集中运移的特点和规律，因此也有利于地下水沿上述接触带对岩体中的可溶盐成分进行溶蚀、溶解作用，以致这些地段岩体的岩溶化程度、深度也较相邻的可溶性碳酸盐岩类岩体高。从上世纪六十年代，四川省煤炭工业厅煤田地质勘探公司在方斗山进行煤田地质普查中发现，方斗山西翼二叠系上统龙潭组(Pal)的铝土质页岩、碳质页岩夹煤层层位在区域内普遍遭到了地下水侵蚀，不少地区煤层已侵蚀饴尽，且在忠县一矿、茶园煤矿的煤矿开采中得到了证实。以上现象进一步证实了在漫长的地质历史中，于二叠系上统长兴组（P3C）中厚层状灰岩、白云质灰岩与下伏隔水底板龙潭组（P3C）煤系地层接触带有利地下水强烈活动下，以致区域内出现煤层遭到了普遍侵蚀的现象。从以上可溶岩溶化程度观察说明，二叠系上统长兴组（P3C）中下部可溶性碳酸盐岩体与龙潭组（P3D接触带也是区域内岩体岩溶化较高的层位。2、隧址区岩溶发育、分布规律及特征（1）岩溶化岩体顺层发育规律隧址区岩体岩溶化特征、规律与区域内可溶性碳酸盐岩与相对隔水层相间产出有密切联系，由于可溶岩含水层中的地下水在区域性侵蚀基面的制约下具有沿岩层走向顺层运动的水文地质规律，而方斗山特长隧道隧址区的断裂构造虽然相对发育，但著名的方斗山断裂（H）等都与方斗山背斜构造等具有同向发育特征，断裂带对背斜构造中岩层的呈层结构和产状改变并不显著，因此，区内无论是可溶性碳酸盐岩层与非可溶性岩层之间,还是岩溶化程度较高的岩层与岩溶化程度较低的岩层层位之间的层序、展布特点均未受到较大改变或破坏。因此区域内岩溶化程度较高的三叠系下统嘉陵江组（「j）第二段、第四段，中统巴东组（Tab）一段，和二叠系上统长兴组（P3C）下部等岩溶化岩体顺层发育、分布的特征十分明显。同时由于隧址区的方斗山断裂带(F1)、F2、F3、F4等与方斗山背斜轴线发育方向具有同向特征,沿上述断裂带由于可溶性碳酸盐岩岩体破碎有利地下水沿断裂带运动，因此沿断裂带往往分布有强岩溶化岩体，如K60+100附近的王家院子——茶店的岩溶槽谷发育特征,受到F2断裂带控制就是例证。而K61+099m的ZK6号孔在孔深479.00〜524.76m,揭露到的巨大岩溶洞穴也明显地具有沿岩层走向的顺层发育特征。综上所述，在方斗山特长隧道穿越地段强岩溶化岩体沿岩层走向顺层发育的特点十分显著。(2)岩溶发育的呈层特征方斗山特长隧道隧址区可溶性碳酸款岩类在漫长的地质历史中，不仅经历了多次地质构造运动的改造，而且还在地壳上升运动中普遍经历不同地质历史阶段的溶蚀、剥蚀等地质营力的作用和改造。且在区域内发育分布了部分夷平面及相关的溶蚀槽谷等溶蚀、剥蚀现象，上述现象不仅记录了阶段性地壳上升运动历史，同时它们也揭示了隧址区岩溶发育阶段及岩溶发育规律。方斗山一带有规律分布的瓦屋 磨子坪(1500〜1550m)、王家院子 茶店(1300〜1350m)、龙王庙——千柏树(950-1050m),万槽——江阳坝(550〜600m)等溶蚀槽谷，它们在一定程度上代表了方斗山隧道隧址区在相关地文期中，地壳上升运动中的区域性特点和历史。其中1500~1550m,1300~1350m等高级溶蚀槽谷是较早地文期形成、发育的产物，近代它们随地壳上升运动，地下水活动主要表现为垂直运动，岩溶则以垂直的溶蚀现象为特征。而550〜600m和950-1050m等低级槽谷中赋存、运动的地下水则受控于当代区域侵蚀基准面，地下水则以水平运动为主，因此区域内发育的水平溶洞、暗河出口等水平岩溶形态，经野外观测和ZK5号钻孔等实际测量，在方斗山东部地下水的水平循环带及地下水水位高程一般为910.00~950.00m,而西部则在450.00~500.00m一带，以上现象除与方斗山地区岩溶发育的呈层规律存在一致性外，也和低级夷平面内发育的地下水水平循环带的发育分布特征相吻合。此外，由于受长江三峡形成、发展的影响，致使区内的龙洞口-F柏树夷平面和万槽——江阳坝溶蚀槽谷等都遭到严重破坏，目前已失去了溶蚀槽谷等的整体特征。（3）隧道西段（大桩号段）是岩溶及溶蚀现象集中分布区方斗山特长隧道的走向与方斗山山脉走向近于垂直或大角度相交，隧道东段主要出露地层为侏罗系（J）的砂泥岩，而西段则以古生界二叠系（P）和三叠系（T）可溶性碳酸岩类为主。因此，隧址区段K58+660〜K62+940m段是隧址区岩溶、溶蚀现象的集中分布区,隧道通过时往往会与地下发育、分布的各种规模的岩溶、洞穴、溶蚀现象不期而遇。（七）主要地下水类型及地下水补给、迳流、排泄条件1、地下水主要类型及含水岩组的富水性根据调查，方斗山特长隧道隧址区主要赋存有碳酸盐岩类溶洞水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、基岩裂隙水等几种主要地下水类型：（1）碳酸盐岩类溶洞水（I）碳酸盐岩类溶洞水，含水岩主要由岩溶化程度较高的古生界二叠系上统长兴组（P3C）底部及部分层位、中生界三叠系中、下统大冶组（「d）顶部、嘉陵江组（Tij）第四段和巴东组（T2b）第一段等灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩、泥质灰岩及含石膏的盐溶角砾岩等组成的溶洞水含水岩组成。上述含水岩组岩溶化程度很高，溶蚀现象在地表以岩溶槽谷和串珠状分布的溶蚀洼地、落水洞、竖井等垂直溶蚀现象为特征，有利于降雨等进行渗入式或注入式补给。在深部则以网络状岩溶裂隙、岩溶管道以及巨大的溶蚀一侵蚀洞穴为主。地下水具有庞大复杂的运移赋存空间，地下水十分丰富，常以岩溶大泉、暗河出露地表，地表泉流量一般为10~100L/S。根据上述含水层地下水的总排水量和勘察钻孔水文地质试验所获成果（见表2-2）,该含水岩组地下水富水性应为富水的。（2）碳酸盐岩类裂隙岩溶水（n）赋存于方斗山山脉主脊一带，含水岩组主要由古生界二叠系中统茅口组（Pzm）、上统长兴组（P3C）上部、三叠系下统大冶组（T|d）上部和下部、嘉陵江组（Tj）、第一、第三段、三叠系中统巴东组（T?b）第一段以及侏罗系中下统自流井组大安寨段底部（，g3）等岩溶化程度相对较低的厚层状灰岩，生物碎屑灰岩、含燧石结核灰岩、白云岩等组成，碳酸盐岩类含水层组成。由于上述可溶岩含水岩组出露区溶蚀现象除地表的溶沟、溶槽、石芽等相对发育外，还可观测到部分零星分布的落水洞、竖井、溶蚀裂隙等岩溶垂直形态，地下水主要沿溶蚀裂隙接受渗入式补给，地下水获得的补给量受到了一定限制。该含水岩组地下水接受降水渗入补给后，往往沿溶蚀裂隙运移，地下水露头数量较少，泉流量一般为0.1〜lO.OL/s。经钻孔进行水文地质试验的结果表明（表2—2）,此类含水岩组的富水性一般属弱一中等富水的。方斗山特长隧道各地下水类型主要参数试验成果一览表表2—2地下水类型水文地质试验方法水文地质试验钻孔编号水文地质试验层位代号主要水文地质参数采用公式K(m/d)R(m)碳酸盐岩类溶洞水注水试验ZK5,ZK7TJ41.235-152.13133.78〜6167K=%竺%型潜水： HSrR=10s―〃0.366Q,2HK= 1g 承乐水： HS rR=10s尿碳酸盐岩类裂隙岩溶水注水试脸及放水试验ZK4,ZK5、ZK6Pjc. T)d\T2b'0.535〜3.20219.68〜75.36碎屑岩类孔隙裂隙水注水试验及抽水试验ZK1、ZK2、ZK3T2b\Tjb\T3xj»J2s0.229〜3.52711.26〜67.73（3）碎屑岩孔隙裂隙水（no赋存于方斗山东侧中低山区的中生界三叠系上统须家河组（T3xj）和侏罗系（J）的厚层砂岩体组成的含水岩组中，地下水主要接受降雨渗入式补给，并赋存于岩体的孔隙和裂隙网络中。由于含水层规模有限和受相对隔水层夹持，补给量受到了限制，地下水露头及涌水量一般有限，地下水露头的泉流量为0.01~2.0LS,经钻孔水文地质抽水试验（表2—3）含水岩组富水性属弱富水一中等的。此外，区内部分冲沟堆积层中还有少量的松散岩类孔隙水，由于对隧址环境水文地质意义有限，报告不予叙述。方斗山特长隧道隧址区地下水主要有碳酸盐岩类溶洞水、裂隙岩溶水和碎屑岩孔隙裂隙水等地下水类型，水化学类型以HCOs一Ca・HC03—Ca・Mg型水为主，矿化度一般为0.184~0.356g/L,PH值7.38〜7.72、水温17〜20C,地下水一般不具侵蚀性（表2—3）。但从ZK4采集的水样化验成果显示：三叠系中统巴东组（Tab）第一段的泥灰岩、膏盐角砾状灰岩中的地下水则具有SO4•HCO—Ca«Mg水的水化学特征，矿化度达O.593q/C、侵蚀性CO2含量达3.55mg/L,显微侵蚀性。上述水化学特征应与含水层等层位中分布有含石膏层或膏盐角砾岩成分有一定关系。（4）相对隔水层方斗山特长隧道隧址区的二叠系上统龙潭组（P3C）、三叠系下统大冶组（T|d）第一段、第四段、中统巴东组（T?b）第二、第三段、上统须家河组（T3Xj）下部以及侏罗系中、下统（儿2）的泥、页岩、煤系等因透水性差、层位稳定，均属相时隔水层。此外区内地表水无侵蚀性co2对混凝土无侵蚀性。方斗山特长隧道地下水水质特征一览表表2—3地下水类型水化学类型矿化度(g/L)PH值总硬度(mg/L)侵蚀性CO2(mg/L)水温碳酸盐岩类溶洞水hco3—Ca・Mg0.2007.72200.51018℃碳酸盐岩类裂隙岩溶水HCO3一Ca,Mg0.1847.38184.26020℃碎屑岩孔隙裂隙水HCO3—Ca・Mg0.3567.4330.97017c2、地下水的补给、迳流、排泄条件(1)地下水的分水岭位置及水文地质体系方斗山主脉为一长条形山脉，其延展地带与方斗山背斜构造的展布区基本一致，方斗山特长隧道穿越的方斗山具有背斜隆起山的特点，同时断裂构造与背斜构造具同向微切层特征，断裂构造对背斜构造的形态特征破坏有限，区域内仍保留了地下水含水岩组与相对隔水层沿背斜核部向两翼相间出露分布的区域水文地质特点。因此，在自然状态下，各个含水岩组具有顺背斜两翼岩层产状产出，各含水岩往往组成具独立的地下水水文地质单元的状况仍然十分突出，地下水在接收降雨补给后常常会在区域性侵蚀基准面、或当地侵蚀基准面的控制下，沿含水层走向发生顺层运移和排泄。区域内发育于方斗山背斜轴部一带的方斗山大断裂规模宏大，它形成的时间较早，后期又经历了多次构造运动的改造，断裂带挤压、扭动特征显著，断裂带中早期形成的构造碎裂岩体及其附近，两侧岩体基本上被次生方解石充填、胶结，断裂带在一定范围内具有良好的隔水、阻水作用，它将背斜构造两侧含水岩组有效地进行了阻隔，在方斗山山脊西约1km处形成了当地相对稳定的主要的地下水分水岭。该地下水分水岭走向呈北北东——南南西，将方斗山分为东、西两个独立的地下水补给、迳流、排泄系统一即水文地质体系。在东部由于含水岩组分别由可溶性碳酸盐岩类和碎屑岩类组成，又可因为地下水赋存、运移条件存在的显著差异，东部的水文地质体系又可进一步划分两个次一级的水文地质单元，以上水文地质单元具有不同的地下水类型、地下水富水性、水质及补给、迳流、排泄方式等。因此此次在方斗山特长隧道隧址的勘察中，我们将方斗山地区分别划分为两个主要的水文地质体系和两个次级水文地质单元。即东部水文地质体系和西部水文地质体系，以及东部碎屑岩水文地质单元和东部可溶性碳酸盐岩类水文地质单元（图2—4）。碎屑岩水文地质单元东部水文地质体系（/ '可溶岩水文地质单元水文地质体系―西部水文地质体系图2-41、地下水露头2、地下水流向及水位线3、方斗山断层及地下水分水岭方斗山特长隧道隧址区水文地质体系及单元构成示意图（2）各水文地质体系及单元中地下水补给、迳流、排泄特点①东部体系碎屑岩水文地质单元该水文地质单元位于方斗山特长隧道隧址东段（K55+250-K58+750m）的苦草坝——碑记沟口一带，地下水类型以碎屑岩孔隙裂隙水为主，含水层主要由三叠系上统须家河组（T.3Xj）厚层长石石英砂岩和侏罗系中、下统（Jl-2）碎屑岩中的厚层长石砂岩、岩屑砂岩等组成。有自然状态下，由于含水岩组受相对隔水层夹持，补给条件一般受到了限制，地下水主要顺层向区域性侵蚀基准面方向运动。浅部在局部隔水层影响下则常具有近源补给，就近排泄特点。地下水水量一般为弱一一中等富水，泉流量一般在2.OL/s以下。由于隧道设计高程为491.24-612.77m,在K56+100~K58+100m段隧道设计高程均低于苦草坝——碑记沟的沟底高程。因此，进行隧道施工时，将不可避免地改变当地地下水的补给、迳流、排泄方式，苦草坝——碑记沟中的地表水将会在不同地段沿碎屑岩孔隙裂隙含水层的裂隙网络进入隧道，形成新的地下水补给、迳流、排泄方式。②东部体系可溶岩水文地质单元位于方斗山地下水分水岭以东地区（K58+630m~K61+090m）。上述两个溶蚀槽谷发育的地质地貌景观十分相似，该区主要为二叠系上统长兴组（P3C）和三叠系下统（「）的可溶性碳酸盐岩类出露区，由于该区山脊一带不仅发育有溶蚀槽谷，且槽谷中溶蚀洼地、落水洞等垂直岩溶形态发育，这些地表岩溶形态有利汇集降水实现注入式补给、或渗入式补给过程。根据区域水文地质普查和勘察统计，该单元由于有利的地形、地貌条件，降水时在槽谷内的渗入系数可达0.5〜0.7,而相邻的斜坡地段可溶岩露头区的渗入系数一般仅为0.2〜0.3。以上槽谷中溶蚀洼地、落水洞、竖井等在地表具有沿断裂带和可溶性碳酸盐岩部分岩溶化层位分布的特点，同时也显示了上述岩溶槽谷形态的地下还存在较为发育的岩溶管道系统。如在王家院子——茶店一带溶蚀槽谷地下，沿胡家——节槽——母猪困一带就可能有上述管道系统分布。王家院子一^茶店溶蚀槽谷中的地下管道系统的发育特征显示,该系统后期发育的具有沿含水层或断裂构造向北东方向的溯源侵袭的可能性，由于低级次的王家院子——茶店溶蚀槽谷更有利于适应抬升中的地形地貌变化和地下水运动，久而久之致使当地地下水分水岭向北东方向移动，袭夺了早期形成的瓦屋一■磨子岩溶蚀槽谷中原地下管道中的地下水，形成了新的跨地表分水岭的系统，使瓦屋以北的部分地下水沿上述地下管道系统改变为向南西方向运动，增加了由北向南运移的地下水水量。根据母猪困和龙洞口等暗河出口的出露高程判断，方斗山东部地区1000~1100m以上可溶性碳酸盐山体主要地下水的垂直循环带为地下水补给区，该段可溶岩含水层基本不富水。此次经ZK5实测和物探测井地下水水位高程为915m,与方斗山地下水的水平循环带高程在900~1000m的判断吻合。③西部水文地质体系位于方斗山地下分水岭西部（K61+090~K63+040m）,由于二叠系龙潭组（P3I）层位中有稳定的铝土质页岩、碳质页岩夹煤层，该煤层距地表深度有限，有利于煤矿开采，因此在分水岭以西有忠县一煤矿、石柱县茶园煤矿和小龙洞煤矿等在多个水平上进行较大规模的掘进和煤矿开采，上述煤矿主坑道横贯二叠系上统（P3）至三叠系下统（T,）所有的含水层和相对隔水层，勾通了所有含水层的水力联系，特别是在万槽、茶园等一带开凿水平高程达+370.00m以下，在数十年的开采活动中，地下分水岭以西的大部分地下水已遭到了疏干，自然的地下水补给、迳流、排泄条件已由人为的疏干活动所代替。因此,在高程+370.00m以上的大部分地段除有局部、零星的上层滞水存在外，其余大部分地段的地下水已遭疏干为包气带（图2—5）。理论上对隧道设计施工有利。但是，雨季由于降雨集中、地下水运动受注入式补给影响，在水力联系坡度较大的水文地质水动力条件下，进行雨季防洪、防灾是西部最突出的工程地质问题之一。忠县一矿等平水期的地下水疏干量列表2—4o方斗山特长隧道西段主要采煤矿坑地下水涌水量统计表表2T编号矿坑名称及野外编号原流量(L/s)现流量(L/s)露头类型出露高程出露层位及特征1忠县一矿(S2)65.00矿坑口475m经矿坑揭露于P3C、Tid'TpT『等灰岩、白云质灰岩及闿盐角砾岩等岩溶化层位2茶园煤矿(S3)466.0411.76矿坑口520m3小龙洞煤矿(SQ39.21502.86矿坑口425m(A)穿煤、压煤及煤层采空区1、穿煤方斗山特长隧道穿越方斗山背斜核部时将通过区域内主要含煤层位二叠系龙潭组(PQ和背斜南东翼的三叠系上统之须家河组(T3Xj)的含煤系地层层位。在隧道东段出露的三叠系须家河组(T3Xj)煤系地层在隧道左洞K58+034m〜K58+039m,右洞K58+110.50m-K58+l15.50m被隧道穿越，该含煤地层中地表无小煤窑及老窑开采，经钻探揭示仅见厚数毫米的煤线夹于砂岩之中，该层位含煤性极差。方斗山隧道穿含煤地层主要为二叠系上统龙潭组(PH)，该煤层在地表出露于方斗山背斜西翼。据矿井调查及煤田勘探资料，龙潭组含煤(KP一层，含煤系数1.26%,煤层厚度较稳定，煤20.18〜1.38m,平均0.61m,无夹肝。跖煤层位于龙潭组底部，其底板为厚约1.60m的铝土岩，顶板依次为页岩、灰岩、页岩、燧石灰岩、灰质页岩，地层总厚度为35.22~64.02m,平均48.23m。方斗山特长隧道穿越降煤层里程及高程分别为左洞K61+430.89m-K61+431.50m,隧道路面设计高程+525.39m；右洞K61+450.59m〜K61+451.21m,隧道路面设计高程+524.71m。左、右洞洞身穿煤处+530m水平以上煤层均已采空，洞身将同时穿越煤层和遭遇采空区。据《石柱、忠县方斗山煤田万槽矿区地质普查勘探报告》资料，K］煤层受F］断层破坏，断层上盘煤层埋深在+250m标iWj以F,洞身段二叠系中统茅口组（Pzm）与上统长兴组（P3C）的灰岩等层位直接为断层（F,）接触，因此在背斜东翼隧道洞身段不会穿越煤层。2、煤层采空区方斗山地区煤层露头良好，煤层稳定，结构简单，百余年来皆有小窑开采，沿煤层露头采煤小窑星罗棋布（但大多数已闭坑）。隧址区小窑虽多，但开采水平较高，其采空区或生产巷道距隧道洞身较远，对隧道兴建营运已无大碍。而位于隧道拟建区附近的茶园煤矿主井井口高程为+520m,井口开于三叠系下统嘉陵江组（1J）地层层位中，向东贯穿了三叠系下统嘉陵江组（TC）、大冶组（「d）、二叠系上统长兴组（P3C）进入煤系地层龙潭组（P6）掘进至K1煤层后，分别向南、北方向沿煤层走向布置采区。批准开采标高范围为+200m〜+785m。南采区已于2002采至矿权边界，巷道至主井直线距离2.65km。+530m水平以上除煤层全部采空，口前该侧采区巷道已封闭。隧道左洞在K61+430.25m〜K61+431.50m；右洞在K61+448.97m-K61+451.21m处将遇跖煤层采空区，上述采空区底界正好位于隧道设计路面以上4.61m（左洞）〜5.29m（右洞）。隧道经过该采空段时，有可能与采空区聚集的瓦斯气体遭遇，而其余煤窑采煤巷道和采矿权范围对拟建隧道无影响，详见1：1万方斗山特长隧道环境工程地质图。3压煤方斗山特长隧道穿越背斜西翼压覆K,煤层里程为隧道左洞K61+430.89m〜K61+431.50m,隧道设计洞轴线路面高程+525.39m：右洞K61+450.59m〜K61+451.21m,隧道设计路面高程+524.71m。因+530m标高以上煤层已被采空，但从对隧道穿越区下方100m和隧道洞壁左、右各125m应设必要的保安煤柱角度考虑。再根据该采区平均煤层厚度0.70m,煤层倾角79°,采用煤容重1.35t/m3计算，方斗山特长隧道在隧道西段的压煤储量为2.4万吨。（九）瓦斯等有毒有害气体隧址区有毒有害气体主要为龙潭组（P3I）K|煤层瓦斯气体。1、煤层瓦斯生、储、盖基本特征方斗山特长隧道隧址区分布的二叠系上统龙潭组（P3D含煤一层（K|）。该煤层厚度较稳定，平均煤厚0.61m。煤呈黑色，条痕黑色、黑褐色，似玻璃光泽，硬度2〜3,稍具韧性，外生裂隙较发育,断口呈棱角状、参差状，细条带状结构，层状构造。煤岩类型以半暗型煤为主，半亮型煤次之。区内煤层属高硫、中等灰份中等变质程度之焦煤与肥焦煤，其发热量为27.68~36.55MJ/kg,平均29.46MJ/kg。煤系地层中还夹一定数量的含炭泥岩和有机质含量较高的深灰色泥岩，故区内煤层及煤系地层的生煌能力较强，瓦斯生成量较大。二叠系上统龙潭组（P3I）煤系地层中的泥灰岩、石灰岩孔隙率,渗透率均较低，且未形成圈闭，故煤系地层中的泥岩、石灰岩基本不含气体。煤层具有双孔隙系统，即原生基质孔隙系统（大、中、小、微孔），后生裂隙系统（割理、裂隙）。有机质生成的煤层瓦斯气体,部分以吸附型式停留在孔隙内表面上，另一部分呈游离状态沿裂隙系统运移逸散。因此，煤层瓦斯主要以吸附形式保存在煤层中，煤层既是生气层，又是储集层。K,煤层的顶、底板为泥岩、粘土岩，其孔隙率，透气性极低，是良好的盖层。方斗山特长隧道穿越的方斗山背斜西翼地层岩层倾角陡，且部分达直立甚至倒转状，构造挤压断裂发育。足煤层多处被断层切割、错断出露地表，为地表小窑开采K1煤层提供了条件，而众多小煤窑开采巷道给煤层瓦斯气体也提供了一定的逸散通道。2、煤层瓦斯组分及浓度此次勘察在隧道附近的茶园煤矿中方斗山背斜东翼+380m采煤

工作面、西翼+540m采煤工作面各采煤层样一件进行煤质分析及煤层瓦斯参数试验。其结果见煤层试验成果汇总表（表2-5）。煤层样试验成果汇总表表2-5采样地点工业分析视密度ARD(t/m3)吸附常数孔隙率KfL(%)坚固性系数⑴Mad(%)Adr(%)Vdaf(%)ab茶园煤矿东翼+380m0.7527.5326.281.3820.50770.708312.660.25茶园煤矿西翼+540m0.8020.1930.811.3615.45300.96297.480.22矿井风量、瓦斯浓度及涌出量汇总表表2-6矿井名称开采水平平均日产原媒矿井总风量ch4浓度CO2浓度ch4涌出量CO2涌出量相对涌出量（m3/t）(m)(t)(m3/min)(%)(Q)(m3/min)(m3/min)ch4CO2茶园煤矿东翼+300〜+785390.5640.50.580.5573.733.5713.7513.16龙洞煤矿东翼+440〜54090.62210.400320.880.7114.011.28万梁煤矿西翼+450〜470117.02440.410.361.000.8812.310.8莲花煤矿东翼+615-8161292570.490.461.261.1814.0713.17国坝煤矿450〜+47054.51250.160.130.200.16534.23、隧道煤层瓦斯涌出■及煤与瓦斯突出的可能性如前述，方斗山特长隧道洞身穿越的可采煤层仅限于方斗山背斜西翼二叠系上统龙潭组（PH）底部的K1煤层。隧道穿煤里程左洞为K61+430.89m〜K61+431.50m,右洞为K61+450.59m-K6l+451.21m,穿煤处隧道设计路面高程左洞+525.39m,右洞为+524.71m。该地段的高程处于附近茶园煤矿现生产井标高+380m〜+660m〜带，故茶园煤矿Ki煤层的相对瓦斯涌出量CHj13.75m3/t、CO213.16m3/t；绝对瓦斯涌出量CHq3.73m3/min,CO23.57m%nin可作为隧道施工中煤层瓦斯涌出量预算值。在总风量为750m3/min条件下则空气中的CH4浓度为0497%、CO2浓度为0476%。依据原煤炭工业部颁布的《防治煤与瓦斯突出细则》(88)煤安字第333号和铁道部发布的《铁路瓦斯隧道技术规范》(TB0120-2002),采用单项指标法预测煤与瓦斯突出，预测结果列表(表2-7)。单项指标法预测煤与瓦斯其突出表表2-7煤层铜