台尔隧道初勘说明

台尔隧道初步工程地质勘察说明工程概况拟建台尔隧道位于铜川市关庄镇台尔村，为左、右线，分别于公路测设里程ZK189+790-ZK190+330、YK189+805〜YK190+305段穿越山体，为曲线型长隧道，洞口型式为削竹式，左右洞间距约为40〜45米，轴线总体走向约355°。隧道洞室左线长540米，右线长500米，左线最大埋深约84.8米，右线最大埋深约93.1米。本次勘察工作以调绘及钻探为主，辅以物探勘察方法，初步查明了隧址区的工程地质及水文地质条件，为隧道初步设计提供了必要的地质资料及设计参数。隧道勘察工作量见“台尔隧道勘察工作量表"表1。台尔隧道勘察工作量表 表1工作内容单位工作量备注工程地质调绘1:2000Km20.35工程物探地晨反射波Km/条2.29炮数/物理点382/168孔内波速m/孔数56/1岩块波速个6工程勘探钻探m/孔88.4/2取样岩样块6土样件16试验岩石抗压饱和抗压个6抗拉强度个抗剪强度个泊松比个钻孔提水试验次/台班4/12二、工程地质条件1、地形地貌隧道穿越区为属于黄土残振沟壑区地貌，隧道穿越山体近东西走向，地势总体西高东低,地面标高介于1172〜1278m,相对高差约106m,隧道进口段地形陡峭，地势陡峻，进口段坡角约31〜35°,出口段地形稍缓，自然坡角约11〜16°,分布一大型土质滑坡H22。隧道进口 隧道出口2、地层岩性据工程钻探揭露、地质调绘及物探测试，隧址区分布的主要地层有第四系中更新统风积黄土层(QeoO.二叠系(Ty)泥岩和砂岩，其主要岩性特征分述如下：2 2第四系上更新统风积黄土层(Qe01)：分布在隧道洞身表部，一般高出隧道设计标2、3高，局部段发育在洞身部位。呈浅黄色，大孔隙发育，含少量蜗牛壳，结构疏松,硬塑,Vp=500〜1000m/so二叠系(Ty)泥岩和砂岩：隧道区洞身段均有出露，本层由灰白色、灰黄色中厚2层砂岩夹灰黑色泥岩组成。砂岩以细粒砂岩及粉细砂岩为主，砂岩呈中厚层结构，层状构造,泥岩呈薄层状，钙质胶结。呈强、中风化及微风化状，是隧道洞身构成的主体岩性。强风化层Vp=1000~2000m/s,中风化层Vp=2000~3000m/so3、地质构造本区域位于鄂尔多斯盆地南部边缘，在构造单元上属陕甘宁台拗南缘，在其南侧为渭河地堑，北侧为鄂尔多斯盆地。是渭北山区和黄土振区的分界带，发育着各级褶皱构造和断裂构造。根据地质特征的不同可进一步分为铜川-韩城断褶带和陕北台凹带，铜川-韩城断褶带总体为一北倾的复单斜，次级褶皱一般较为宽缓对称，但常被断裂破环而不连续，主要有东西走向的杜康断层，其次还有一系列北东向断层；陕北台凹构造简单，主要发育宽缓褶皱，断层稀少。4、新构造运动与地震⑴、新构造运动项目区处于我国大陆地壳稳定的板内地带，第四纪以来，以地块整体隆起〜沉降为特征,地壳活动相对微弱。据国家地质局兰州地震大队1973年资料，1556年华县大地震对此区影响达七度，1958年在耀县，淳化境内先后发生过4.2度和4.4度地震两次。⑵、地震依据G8306-2001《中国地震动参数区划图》及其国家标准第1号修改单、陕西省人民政府办公厅印发《陕西灾区地震动参数区划图》的通知(陕政办函(2008)131号)，隧址区地震动峰值加速度0.10g,对应地震基本烈度为vn度。5、不良地质现象与特殊性岩土根据工程地质调绘及钻探、室内试验揭露，桥址区分布的特殊性岩土为湿陷性新黄土，其位于隧道顶部，厚度不一，对隧道无影响。出口段分布一处滑坡，艮13：H22滑坡。现叙述如下：该滑坡分布于K190+400处黄土斜坡下部，为中型土质滑坡。长约180米，宽约170米。根据勘察，滑体厚度在中部15〜18米，前部厚度3-6米。通过地质调绘发现，滑坡后缘圈椅状较明显，后壁错台高度2-4米，前缘剪出口土体滑动变形迹象明显，局部基岩裸露。现坡面及后缘无任何变形迹象，判断滑坡现状处于稳定状态。滑坡位于隧道出口，建议直接清除，并对后壁也即洞口仰坡进行防护。三、水文地质条件地表水隧址区地表水主要为进出口附近山区河流，水流较缓，平时流量不大，主要受大气降水、泉水、基岩裂隙水及第四系松散堆积层孔隙水补给，遇大气降雨量较大时河水暴涨，水流湍急，冲刷破坏严重。隧址区从山顶到山脚形成一个小而独立的补、径、排系统，隧道山体地势较高，地势陡峭，有利于地表水体的排泄，基本无地表水体贮存条件，地表水不发育，仅为降暴雨时的暂时性地表水汇聚沿小冲沟渗流。隧道开挖后，在降雨期，特别是强雨久雨，地表水可沿裂隙下渗，在洞壁和洞顶形成线状水流，从而影响洞室安全。地下水隧址区地下水以松以基岩裂隙潜水为主。地下水主要由大气降水直接补给，以泉水或渗流方式排向沟谷。据水样的分析结果表明：地下水水化学类型为HCO3—Ca—Mg—Na型，地下水对混凝土不具腐蚀性。参照当地岩性的渗透系数K,并结合岩体的破碎性、岩性的矿物组成及充填胶结情况，给定一个建议的渗透系数K值，本次勘察渗透系数建议取值：泥岩、砂岩K=0.02o隧道洞室涌水量预测：采用大气降水入渗估算法、达西定律计算法、水平廊道集水计算法三种方法计算。（1）、大气降水入渗法：Q=a,F•P/365式中：a一大气降水入渗系数（取10%）；F一隧道影响带汇水面积（按隧道两侧各400m计）；P一大气降水量（当地年平均降水量上限，查阅资料，计p=610mm）o⑵、达西定律计算法：Q=K•I•L•B式中：K一渗透系数；I一水力坡降（根据经验，取1=1）;B一计算断面宽度，取洞底以上部分渗水段周长（单洞三车道，计B=35m）。L—计算断面长度。隧道涌水量计算断面示意图左线隧道涌水量计算表 表2-1起止桩号计算方法计算选用参数计算涌水量建议涌水量aFPKBLRHQQm2mmm/dmmmmm3/dm3/dZK189+710〜ZK190+425大气降水法0.157200061071595.695.6ZK189+710〜ZK190+425达西定律法0.0235715500.5500.5合计500.5右线隧道涌水量计算表 表2-2起止桩号计算方法计算选用参数计算涌水量建议涌水量aFPKBLRHQQm2mmm/dmmmmm3/dm3/dYK189+725〜YK190+380大气降水法0.152400061065587.687.6YK189+725〜YK190+380达西定律法0.0235655458.5458.5合计458.5表中：达西定律B为洞底以上部分渗水段周长。按以上两种方法对隧道涌水量进行估算，进、出口段隧道洞室位于地下水位以上，在一般情况下可按无水考虑，但在雨季，特别是连续降水时段，地表水入渗导致洞室形成渗水，按大气降水入渗估算该段涌水量；洞身段位于地下水以下，分别按达西定律和水平廊道集水法计算该段涌水量，计算成果如表2。计算结果：隧道预测涌水量左线为500.5m3/d,右线为458.5m3/do根据水文地质条件分析和涌水量的预测，地下水对隧道洞室的稳定不会产生很大的影响，施工时有滴水或渗水现象，建议宜采取排水防护措施。四、隧道工程地质评价1、 场地稳定性评价据区域地质资料和本次初勘勘察成果，桥址区属鄂尔多斯盆地南部边缘，在构造单元上属陕甘宁台拗南缘，断裂构造和褶皱运动不发育，隧址基本不受构造运动影响；隧址区分布H22滑坡，受滑坡影响较大，因此，隧址区工程条件较复杂，场地有失稳可能。2、 围岩分级根据《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004),采用多指标、定性、定量相结合的原则，确定围岩级别。围岩分级定量分析所采用弹性波值、饱和单轴抗压强度值等按各钻孔中隧道顶板以上0〜55米范围（认为该范围岩土特性主要决定围岩级别）统计；泥岩、砂岩互层或夹层按主要岩性统计。岩体完整程度划分表 表3结构及项目进出口段组数间距结合结构面节理3〜40.2〜0.3差综合判定3〜40.2〜0.3差岩体完整性系数Kv0.35〜0.55岩体完整程度评价较破碎⑴、围岩分级依据根据围岩的完整性和坚硬性综合判断围岩特征及岩体基本质量指标，现根据实测及试验数据综合分析如下：围岩的完整程度根据野外工程地质调绘测量的节理裂隙数据（见节理走向玫瑰图），对隧道区岩体完整程度进行初步定性划分，结果如表3。声波测井资料基本上反映了岩体的完整程度，可以作为定性分析完整程度的重要依据之围岩的坚硬程度依据钻孔岩石试验资料，该隧道围岩岩石单轴饱和抗压强度统计结果见“钻孔BQ计算参数及成果表”。⑵、围岩基本质量指标BQ值估算依据岩石饱和抗压强度及岩体完整性系数，计算围岩基本质量指标BQ值，定性参数按公式：BQ=90+3Rc+250Kv进行计算。依据钻孔岩石试验及声波测试资料，并结合经验数据，对隧道洞身范围内钻孔BQ值进行计算，初步判断了围岩级别，详见“钻孔BQ计算参数及成果表”。⑶、围岩基本质量指标修正值的确定地下水影响修正系数K］依据调绘和钻孔资料，并结合区域水文地质资料，隧址区地下水量较小，埋深较深，隧道进出口段不受其影响；洞室开挖中有渗水、滴水现象，地下水影响修正系数0取0.3。结构面产状影响修正系数k2隧址区地层岩性主要为泥岩和砂岩，主要为泥岩夹砂岩，局部为互层关系。隧道进出口段岩石较破碎，受结构面影响较大，取K2=0.3；洞身段取K2=0.2。初始地应力状态影响修正系数k3由于隧道位于低山区，地形高差不大，隧道埋深不深，两侧深沟切割，初始地应力有所释放，地应力较低，岩体不会造成应变而稳定性降低，因而不考虑其对围岩基本质量指标的影响。修正后围岩质量指标［BQ］的确定结合隧址区工程地质特征，确定了修正系数，［BQ］采用公式：［BQ］=BQ-100(Kj+iq+Kp进行修正。根据围岩的完整性和坚硬性综合判别围岩特征及围岩基本质量指标，同时结合隧址区地形地貌、地层岩性、风化程度、洞室埋藏深度、施工方法等，依据围岩分级原则，将本隧道围岩划分为IV级和V级两个级别。ZK189+710〜ZK189+950、ZK190+245-ZK190+425>YK189+725〜YK189+960、YK190+225〜YK190+380为V级围岩；ZK189+950〜ZK190+245、YK189+960-YK190+225为IV级围岩。综上，左线隧道IV级围岩长285m,占39.86%,V级围岩长430m,占60.14%。右线隧道围岩IV级围岩长275m,占41.98%,V级围岩长380m,占58.02%。工程地质评价详见“隧道围岩分级及稳定性评价表”。3、洞口稳定性评价⑴、进口隧道进口段地形较陡峭，地势较陡峻，自然坡角约31〜35。，为黄土边坡，应对仰坡进行防护。⑵、出口隧道出口段分布滑坡H22,该滑坡为土质滑坡，滑坡地貌特征较明显，周界呈扇形，经长时间的雨水冲刷和多次滑动，滑坡整体上坡度已较平缓，因此洞口边坡稳定性较差，建议对滑坡直接清除，并对后壁也即洞口仰坡进行防护。五、结论与建议1、 据区域地质资料和本次初勘勘察成果，桥址区属鄂尔多斯盆地南部边缘，在构造单元上属陕甘宁台拗南缘，断裂构造和褶皱运动不发育，隧址基本不受构造运动影响；隧址区分布H22滑坡，受滑坡影响很大，因此，隧址区工程条件较复杂，场地有失稳可能。2、 隧址区地震动峰值加速度0.10g,对应地震基本烈度为vn度。3、 隧址区地下水以基岩裂隙水为主，主要由大气降水直接补给，以渗流方式排向沟谷。野外工程地质调绘未发现地下水溢出，对隧道施工有利。依据大气降水入渗法、达西定律法计算结果，隧道预测涌水量左线为5OO.5m3/d,右线为458.5m3/do开挖过程中有滴水或渗水现象。据水质分析资料，勘察区地下水对钢筋混凝土具微腐蚀性。4、 隧道进口段地形较陡峭，地势较陡峻，自然坡角约31〜35。，为黄土边坡，应对仰坡进行防护。出口段分布滑坡H22,洞口边坡稳定性较差，建议对滑坡直接清除，并对后壁也即洞口仰坡进行防护。5、 隧道围岩岩性主要为中风化砂岩和泥岩及滑坡地段的块石土。依据