隧道工程場(chǎng)址的勘察與評(píng)價(jià)

1、隧道場(chǎng)址的工程地質(zhì)勘察與評(píng)價(jià) 黃福生 講稿09.04一、隧道場(chǎng)址、及走向的選擇1、隧道場(chǎng)址應(yīng)選擇在：地質(zhì)較為簡(jiǎn)單、構(gòu)造穩(wěn)定、地層完整且單一、無(wú)軟弱夾層、水文地質(zhì)條件較好的地方。2、隧道場(chǎng)址應(yīng)選擇在：山體穩(wěn)定、地形較好、地表切割不深的地方。3、對(duì)不良地質(zhì)地段宜盡量回避，無(wú)法回避時(shí)應(yīng)采取必要的對(duì)應(yīng)措施（如： 選擇與地質(zhì)構(gòu)造線合理的交角、對(duì)不良地質(zhì)采取必要的加固或改良等）：A）隧道應(yīng)盡量避開褶曲軸線、斷層等破碎地帶及煤線等軟弱地層，尤其是隧軸線不能與褶曲軸線、斷層、煤線、軟弱結(jié)構(gòu)面、層理、主導(dǎo)性的節(jié)理、片理等結(jié)構(gòu)面-的走向靠近并平行，更不能重疊，在無(wú)法回避時(shí)應(yīng)選擇大角度相交。否則將給工程施工營(yíng)運(yùn)的安

2、全將帶來(lái)嚴(yán)重后果。如將樂某隧道洞軸走向與片理走向一致導(dǎo)致整條隧道變形錯(cuò)位,襯砌縱向剪切破壞。（見照片-圖1）B）隧道應(yīng)盡量避開巖溶帶、滑坡等不穩(wěn)定體。C）隧道通過(guò)泥石流谷、凍土地帶、第四系松散層等的時(shí)候，隧道頂應(yīng)保留一定的穩(wěn)定地層的安全厚度。D）隧道穿越含瓦斯、放射性的地層時(shí)應(yīng)避開或采取必要的應(yīng)對(duì)措施。E）隧道沿河傍山或順坡偏壓時(shí)，一般來(lái)說(shuō)要內(nèi)靠，增長(zhǎng)隧道，避免出現(xiàn)短隧道群。 圖1F）迂高水頭的水庫(kù)及富水的透水層時(shí)，宜根據(jù)具體情況分別采用：遠(yuǎn)離、輸干、堵截或結(jié)構(gòu)調(diào)整等措施。二、隧道場(chǎng)址的工程地質(zhì)勘察1、勘察的目的：要弄清隧道場(chǎng)址區(qū)的地層、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)、及其與隧洞的關(guān)系；弄清隧洞

3、洞身圍巖巖性、堅(jiān)硬程度、完整性等；對(duì)圍巖進(jìn)行分級(jí)并提出各級(jí)圍巖的設(shè)計(jì)參數(shù)；弄清隧洞施工對(duì)自然環(huán)境的影響，尤其是對(duì)環(huán)境水資源的影響、對(duì)周圍水利設(shè)施的影響等。2、勘察的手段和方法：A）收集區(qū)域地質(zhì)、衛(wèi)片、航片、水文、氣象、水利、建筑、地理等資料；B）地質(zhì)測(cè)繪；C）工程物探；D）鉆探及取樣；E）原位巖土測(cè)試、水文地質(zhì)測(cè)試；F）室內(nèi)巖土試驗(yàn)、水樣等的化學(xué)分析；3、綜合（工程）地質(zhì)測(cè)繪A) 測(cè)繪的精度及出圖比例：初勘：測(cè)繪的精度一般可按1：20001：5000； 出圖：隧道工程地質(zhì)平面圖可按1：1000比例， 線路方案可按1：20001：5000比例； 詳勘：測(cè)繪的精度一般可按1：2000；出圖比例可按

4、初勘的要求；洞口測(cè)繪的精度一般可按1：2001：500的比例；測(cè)繪寬度：一般為左右各300500M，但對(duì)于能影響到隧道的大構(gòu)造、復(fù)雜地質(zhì)段落應(yīng)擴(kuò)大追蹤范圍；現(xiàn)場(chǎng)觀察點(diǎn)的間距：野外用圖按對(duì)應(yīng)精度比例的地形圖，觀測(cè)點(diǎn)圖面點(diǎn)距一般為23cm（根據(jù)精度和地形復(fù)雜程度的不同，每平方公里應(yīng)有的觀察點(diǎn)數(shù)可參考“工程地質(zhì)手冊(cè)”第三版的表2-2-1和表2-2-2）。當(dāng)?shù)乇沓雎短钋矣^察點(diǎn)不足時(shí)應(yīng)增加必要的探井、探槽等山地剝離工程。B）地質(zhì)測(cè)繪方法和內(nèi)容將所收集到的區(qū)地、衛(wèi)片、航片、地理等資料進(jìn)行解釋，并草繪到野外用圖上；弄清地層的巖性、成因年代、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造；節(jié)理、片理、劈理等結(jié)構(gòu)面的發(fā)育狀況、產(chǎn)狀及其組

5、合；巖石的堅(jiān)硬程度、巖體的完整性。對(duì)軟弱夾層進(jìn)行判別與測(cè)量；弄清場(chǎng)地內(nèi)的斷層分布情況、類型、產(chǎn)狀、破碎程度、破碎帶寬度、透水性、含水情況、對(duì)隧洞的影響等；對(duì)不良地質(zhì)的觀測(cè)與評(píng)判；水文地質(zhì)（含井泉、地下逕流等）調(diào)查與測(cè)量，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的水文地質(zhì)試驗(yàn)；節(jié)理等結(jié)構(gòu)面經(jīng)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)后，一般以 “走向玫瑰花圖”（圖2）或“赤平（極射）投影圖”（圖1- 2-10）等在圖上表示；節(jié)理走向玫瑰花圖，僅有主導(dǎo)向的一組節(jié)理裂隙面有表示傾向和傾角及同產(chǎn)狀節(jié)理的條數(shù)； 圖2 節(jié)理走向玫瑰花圖 圖3-1裂隙面赤平投影原理圖赤平投影圖極射原理(圖3-1)：S為極點(diǎn)，ASN面在赤平面上的投影為AS N；A的投影為A；圖上

6、可知OA=OS×tg0.5(90°-AOA)圖1-2-10為赤平投影圖，OM為兩個(gè)面的交線在赤平面上的投影，可用吳氏網(wǎng)讀出OM（之長(zhǎng)）的傾角；4、勘探圖1-2-10赤平投影圖 勘探的手段包含物探與鉆探等。隧道場(chǎng)址勘察的初步設(shè)計(jì)階段，一般以收集資料、地質(zhì)測(cè)繪、物探為主，配合以鉆探等。施工圖設(shè)計(jì)階段，則以鉆探為主，物探為輔。A)物探工作量布置：每一條隧道一般應(yīng)布置12條貫穿全洞軸線的（縱向）物探線，在各異常段的另一洞軸線（對(duì)應(yīng)）處加布一段物探線；各洞口應(yīng)布置1條橫向物探線；有關(guān)地質(zhì)構(gòu)造線必須有23條橫向（即垂直構(gòu)造線）物探線分布。類型及方法（目前所常用的）淺層地震法：勘探深度一

7、般可達(dá)3040M，可用于探查土石界面、巖體上界面（各段）的波速（用波速可判別巖層的堅(jiān)硬程度和完整性，由此可尋找斷層或裂隙發(fā)育段）等。高密度電法：勘探深度一般可達(dá)5060M，可用于尋找斷層、裂隙發(fā)育帶、含水帶、潮濕的軟弱層等?？煽卦创蟮仉姶欧ǎ嚎碧缴疃纫话愦笥?000M，可用于尋找電阻率異常的塊體（層狀、透鏡狀等）。物探工作主要是在初勘中進(jìn)行，詳勘中僅在需要補(bǔ)充或完尚的地方增加部分工作量。B)鉆探（含取樣等） 應(yīng)布的鉆孔數(shù)量初勘階段：洞口段，每洞口一般布12孔，鉆孔布于距洞門30-50M的位置即可揭洞頂?shù)貙?0-30M厚的位置。洞身段，一般布于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地段、地形復(fù)雜地段、強(qiáng)透水地段或地下水

8、通道處等,即有待弄清各類地質(zhì)問(wèn)題的地方?？拙嗥骄s為500M。詳勘階段：應(yīng)在初勘的基礎(chǔ)上加密。在地質(zhì)條件復(fù)雜地段、地層或構(gòu)造或地下水等尚未弄清的地方應(yīng)加布鉆探孔。 鉆探深度一般鉆入洞底標(biāo)高下2M；不良地質(zhì)體之下5-10M；溶洞底下5M；迂含氣層則應(yīng)鉆入洞底標(biāo)高下10M。 孔徑及其它特殊要求為保證RQD統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，各基巖孔必須采用雙層管金剛石鉆頭；終孔孔徑應(yīng)能滿足巖石試樣最小直徑的要求。（抗壓、抗剪斷的試樣直徑應(yīng)5cm，變形性試驗(yàn)的樣徑應(yīng)7.5cm）；對(duì)各鉆孔的巖心應(yīng)作巖心素描圖，并分段統(tǒng)計(jì)CTR、RQD、FI等值。5、原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)A）原位測(cè)試： 土壤汞氣含量測(cè)量：可用于判別斷層的存在、

9、位置、活動(dòng)性，但對(duì)活動(dòng)性的判別可靠度不夠高，一般宜與其它判別方法結(jié)合，相互驗(yàn)證。 地應(yīng)力測(cè)試與評(píng)判：地應(yīng)力測(cè)試一般多用水壓至裂法。根據(jù)交通部02設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，RC /maax = 47 為高壓力；RC /maax4則為極高壓力 。（RC 為圍巖巖石的飽和單軸抗壓強(qiáng)度；maax為垂直洞軸向的最大主應(yīng)力值） 鉆孔聲波測(cè)試：聲波測(cè)試定義聲波是彈性波的一種，聲波探測(cè)是利用頻率為數(shù)千赫至20千赫的聲頻彈性波通過(guò)巖體,研究其在不同性質(zhì)和構(gòu)造巖體中的傳播特性.實(shí)測(cè)時(shí)由于橫（S）波的發(fā)生和接收都比較困難,以及其它原因,故多以測(cè)縱（P）波為主。所謂P波也就是聲波。因此彈性波探測(cè)又稱為聲波探測(cè)。縱波波動(dòng)方程：VP

10、=E（1-µ）/（1+µ）（1-2µ）1/2橫波波動(dòng)方程：VS=E/2（1+µ）1/2VS= VP（1-2µ）/2（1-µ）1/20（1-2µ）/2（1-µ）1VSVP其中VP 縱波波速VS橫波波速E動(dòng)彈模µ泊松比介質(zhì)密度由以上方程可見：甲）彈性波速與E成正比；乙）彈性波速與雖成反比，但當(dāng)略有增大時(shí)E卻大大地增大，增大的實(shí)際效果還是使彈性波速增大。 水文地質(zhì)測(cè)試水文地質(zhì)測(cè)試通常有：抽水、注水、壓水等。抽水試驗(yàn)一般在地下水埋深不大的情況下進(jìn)行；注水試驗(yàn)一般在地下水埋深很大的情況下進(jìn)行；壓水試驗(yàn)一般在巖體中進(jìn)

11、行；抽水試驗(yàn)：一般須做三次降深（即三個(gè)點(diǎn)），以便根據(jù)S-Q曲線初步判別地水的類型并驗(yàn)證試驗(yàn)成果的可靠性（見圖9-3-5、圖-2-25），圖9-3-5中的表示滲透性強(qiáng)、補(bǔ)給條件好；表示滲透性較強(qiáng)、補(bǔ)給條件較好；表示滲透性差、補(bǔ)給條件不好。圖-2-25中的表示試驗(yàn)不正確。室內(nèi)計(jì)算時(shí)可根據(jù)單位降深涌水量查經(jīng)驗(yàn)表上的R值（在單孔計(jì)算中R值影響很?。蟾鶕?jù)孔井的邊界條件選擇相應(yīng)公式計(jì)算介質(zhì)的K值。注水和抽水的計(jì)算公式是一樣的，只不過(guò)在計(jì)算中注水試驗(yàn)的Q值應(yīng)以負(fù)值代入。幾點(diǎn)應(yīng)注意的數(shù)字:單孔抽水最小降深不小于0.5 M,且三次降深宜成等差為好；正式抽水三次降深最好為1/6H、1/4H、1/3H最大降深

12、不應(yīng)大于0.5H （H-鉆孔水柱的高度，）；穩(wěn)定水位標(biāo)準(zhǔn)為24小時(shí)內(nèi)水位變化幅度不大于3%的降深；涌水量的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為水量變化幅度不大于5-10%的正常流量。壓水試驗(yàn)：試驗(yàn)器具及原理(圖-2-40)；一般采用三個(gè)壓力段進(jìn)行，并繪制S-Q曲線（圖-2-47），由所測(cè)曲線形態(tài)判別試驗(yàn)的正確性，若形如曲線，則試驗(yàn)不正確；試段長(zhǎng)度L一般取用5M；計(jì)算總壓力P = 水壓表讀數(shù)P1（換算成水柱高）+水壓表至試段中點(diǎn)的水柱高P2 管內(nèi)水流的水頭損失P3 ；計(jì)算單位吸水量W=Q/LP ；計(jì)算滲透系數(shù)可采用公式K=0.527W lg(0.66L/r) 或K=0.527W lg(1.32 L/r),其中試段底至隔水

13、頂板之距離大于5M時(shí)用前式, 否則用后式。 圖-2-40 頂壓式栓塞示意圖 圖-2-47單位吸水量與巖體完整性的關(guān)系:單位吸水量W（l/min.M2）裂隙系數(shù) 巖體完整性分類0.0010.2最完整0.0010.010.20.4完整0.010.10.40.6節(jié)理較發(fā)育0.10.50.60.8節(jié)理發(fā)育0.50.8破碎放射性：可采用咖瑪測(cè)試儀測(cè)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，射線安全強(qiáng)度的臨界值為100api。B）室內(nèi)試驗(yàn)根據(jù)隧道圍巖分級(jí)及設(shè)計(jì)的需要，土、石試樣應(yīng)該在洞徑3倍的范圍內(nèi)采取，試樣主要應(yīng)做密度、彈性抗力系數(shù)K、彈性模量E、泊松比µ、飽和單軸抗壓強(qiáng)度RC、內(nèi)聚力C、內(nèi)摩擦角、巖石聲波波速Vr 、抗

14、拉強(qiáng)度RL 等；各隧道應(yīng)采取有代表性的地下水，做水質(zhì)化學(xué)分析，以提供對(duì)混凝土侵蝕性的判別。三、隧洞圍巖的分級(jí)隧洞圍巖級(jí)別的高低主要取決于巖體完整性和巖石的堅(jiān)硬程度，巖石的堅(jiān)硬程度是以飽和單軸抗壓強(qiáng)度RC來(lái)表示，巖體完整性是以巖體的波速VM與完整巖石的波速Vr的比值KV來(lái)表示，即：KV =VM / Vr 。1、巖石硬度分類：巖石硬度分類飽和單軸抗壓強(qiáng)度RC(mpa)硬質(zhì)巖堅(jiān)硬巖60較堅(jiān)硬巖30-60軟質(zhì)巖較軟巖15-30軟巖5-15極軟巖52、巖體完整性分級(jí)完整性結(jié)構(gòu)面組數(shù)裂隙間距(米)裂隙條數(shù)JI條/M3結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)面組合情況完整性系數(shù)KV完整1-21.03整體狀、巨厚層一般當(dāng)結(jié)構(gòu)面組合差的時(shí)

15、候應(yīng)往下降一級(jí)0.75較完整2-31.0-0.43-10塊狀一般0.750.55較破碎30.4-0.210-20裂隙發(fā)育、塊狀、中厚層一般0.55-0.35破碎30.220-35碎塊狀、碎裂狀一般0.350.15極破碎無(wú)序35散體狀一般0.15注：當(dāng)結(jié)構(gòu)面組合差的時(shí)候應(yīng)往下降一級(jí)3、圍巖質(zhì)量指標(biāo)（BQ值）：BQ = 90+ 3RC+250KV但當(dāng)RC 90 KV +30 時(shí) 用RC =90 KV +30代入上式當(dāng)KV0.04RC+0.4時(shí)用KV =0.04 RC +0.4代入上式Rc-為飽和單軸抗壓強(qiáng)度（當(dāng)缺乏試驗(yàn)資料時(shí)可用巖石點(diǎn)荷載試驗(yàn)的IS(50)0. 75值，IS(50)0. 75 值按

16、公式RC =22.82 IS(50)0. 75 求得）；KV -為完整性系數(shù),KV = VM / Vr ；考慮到圍巖質(zhì)量指標(biāo)BQ值受到地下水、圍巖結(jié)構(gòu)面、地應(yīng)力等諸因素的影響，BQ值應(yīng)作如下修正：BQ= BQ 100K1+ K2+ K3。K1 -地下水影響系數(shù)K2 -圍巖結(jié)構(gòu)面影響系數(shù)K3 -地應(yīng)力影響系數(shù)K1 K1 K3 的值請(qǐng)查表(請(qǐng)見隧道設(shè)計(jì)規(guī)范JTG D70-2004) 4、圍巖分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表圍巖級(jí)別特征描述04規(guī)范BQ值90規(guī)范指標(biāo)施工支撐要求堅(jiān)硬巖、完整、巨塊狀、巨厚層狀、不夾軟弱面、巨塊整體結(jié)構(gòu)。550AQD95VP4.5KV=0.8-1.0不支撐堅(jiān)硬巖：巖體較完整，大塊砌體結(jié)構(gòu)；較

17、硬巖：巖體完整，巨塊狀結(jié)構(gòu)。550-451AQD=85-95VP=3.5-4.5KV=0.8-1.0部分支撐或錨桿支護(hù)堅(jiān)硬巖：巖體較破碎，塊狀或碎塊鑲嵌結(jié)構(gòu)；較硬巖、較軟巖：巖體較完整，大塊狀或中厚層狀結(jié)構(gòu)。450-351AQD=75-85VP=2.5-4.0KV=0.6-0.8掌子面前，未支撐段不到510m，支架間距11.2m堅(jiān)硬巖的碎裂結(jié)構(gòu)；較硬巖的鑲嵌結(jié)構(gòu)；較硬巖與較軟巖互層的較完整較破碎、中薄層結(jié)構(gòu)；壓密土、老黃土、膠結(jié)砂礫。350251AQD=50-75VP=1.5-3.0KV=0.4-0.6支撐緊跟開挖面，支架間距0.81m破碎較軟巖,較破碎軟巖,極破碎各類巖,一般的第四系地層.破

18、碎松散結(jié)構(gòu)。250AQD=25-50VP1.0-1.5KV=0.2-0.4隨挖隨支護(hù),支架間距0.60.8m且用背板.軟塑狀粘性土,潮濕粉細(xì)砂,軟弱松散土。AQD25VP1.0-1.5KV0.2必要時(shí)先支護(hù)后開挖, 支架間距0.8m5、各級(jí)圍巖的物理、力學(xué)指標(biāo)：各級(jí)圍巖的物理、力學(xué)指標(biāo)一般宜做原位測(cè)試，不能不加選擇地搬用巖石試驗(yàn)指標(biāo)（因?yàn)閹r石試驗(yàn)指標(biāo)巖體測(cè)試指標(biāo)）各級(jí)圍巖的物理、力學(xué)指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)(參考)值如下表圍巖級(jí)別重度R(kn / m3)彈性抗力系數(shù)(MPA/ M)變形模量E(GPA)泊松比µ內(nèi)摩擦角(°)粘聚力C(MPA)計(jì)算摩擦角C(°)26-281800-

19、2800330.2602.17825-271200-180020330.20.2550601.52.1707823-2550012006200.250.339500.71.5607020232005001.360.30.3527390.20.750601720100200120.350.4520270.050.2405015-1710010.40.5200.230-40注：本表不包括黃土地層；選用計(jì)算摩擦角時(shí)，不再計(jì)內(nèi)摩擦角和粘聚力。6、各級(jí)圍研的自穩(wěn)能力可按下表判斷圍巖級(jí)別自 穩(wěn) 能 力跨度20M，可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊，無(wú)塌方跨度10-20M，可基本穩(wěn)定，局部可發(fā)生掉塊或小塌方；跨度10M，

20、可長(zhǎng)期穩(wěn)定，偶有掉塊跨度10-20M，可穩(wěn)定數(shù)日一個(gè)月，可發(fā)生小中塌方；跨度5-10M，可穩(wěn)定數(shù)月，可發(fā)生局部塊體位移及小中塌方跨度5M時(shí)，一般無(wú)自穩(wěn)能力，數(shù)日數(shù)月內(nèi)可發(fā)生松動(dòng)變形、小塌方，進(jìn)而發(fā)展為中大塌方；埋深小時(shí)，以拱部松動(dòng)破壞為主；埋深大時(shí)，為流動(dòng)變形和擠壓破壞；跨度5M時(shí)，可穩(wěn)定數(shù)日一個(gè)月無(wú)自穩(wěn)能力，跨度5M時(shí)，可穩(wěn)定數(shù)日無(wú)自穩(wěn)能力注：小塌方-塌方高度3M，或體積30M2 ；中塌方-塌方高度3-6M，或體積30-100M2 ；大塌方-塌方高度6M，或體積100M2 ；7、關(guān)于圍巖分級(jí)方法的討論：目前，根據(jù)圍巖分級(jí)因素的定量指標(biāo)對(duì)巖體進(jìn)行定量分級(jí)的方法有上百種，大致可歸納為三種：1）單

21、參數(shù)法：如僅用RQD值的高低對(duì)圍巖進(jìn)行分級(jí)。2）多參數(shù)法：如東北大學(xué)以RC、VP、DP（平均節(jié)理間距）和圍巖位移穩(wěn)定時(shí)間，進(jìn)行動(dòng)態(tài)分級(jí)。（交通部“90”隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中的圍巖分類法可歸為該類）3）多參數(shù)組成的綜合指標(biāo)法：如總參工程兵設(shè)計(jì)院，以RC、KV、地下水狀態(tài)、巖層產(chǎn)狀等四項(xiàng)參數(shù)組成的分級(jí)指標(biāo)，對(duì)圍巖進(jìn)行分級(jí)。（交通部“04”隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中的圍巖分級(jí)法可歸為這一類）交通部“04”規(guī)范的圍巖分級(jí)法，是以RC、KV、為參數(shù),計(jì)算出基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值,再根據(jù)地下水、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、地應(yīng)力等影響系數(shù)K1、 K2、K3進(jìn)行糾正，但沒有直接考慮到巖芯RQD值。該規(guī)范中的BQ公式是在原有抽樣的基礎(chǔ)上確定的，隨

22、著經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)公式可能要進(jìn)一步作一定的調(diào)整。當(dāng)隧道開挖后圍巖的實(shí)際穩(wěn)定性，與原定級(jí)別不符時(shí)，應(yīng)對(duì)圍巖級(jí)別進(jìn)行調(diào)整。實(shí)踐證明，當(dāng)RC較小時(shí)BQ值偏小，所定的圍巖級(jí)別有所偏大（即偏保守）。交通部“90” 的圍巖分類法，以RQD、VP、KV 為參數(shù)對(duì)圍巖進(jìn)行分類，但沒有考慮到RC 值的大小即圍巖的堅(jiān)硬程度。四、水文地質(zhì)評(píng)價(jià)1、透水層的分類分類強(qiáng)透水層透水層弱透水層微透水層不透水層K（m /d）1010-110.010.010.0010.0012、典型邊界的含水層的（隧洞）進(jìn)水量計(jì)算：?jiǎn)蚊孢M(jìn)水且有隔水底板的潛水層（見圖-3-31）Q = B·K·（H2- h2）/ 2R單面進(jìn)水但

23、隔水底板低于隧道底的潛水層（見圖-3-35）Q =B·K·（H2- h2）/ 2R + H0·qr 引用流量qr =f （、) =R/（R+r）；= R/T3、斷層破碎帶的涌水量計(jì)算1）斷層破碎帶的判別：根據(jù)地表地質(zhì)測(cè)繪所定的斷層（及破碎帶）按產(chǎn)狀延伸至洞身。根據(jù)巖體表面的波速VP判別，一般VP值小于2000m/s或與周邊巖體波速VP相比時(shí)小2000m/s,可判別為斷層破碎帶，按產(chǎn)狀延伸至洞身。斷層破碎帶一般具如下特性：透水性K1.0 m/d；單位吸水量W0.1L/（mni·M2 ）；巖芯質(zhì)量系數(shù)RQD40 ；完整性系數(shù)KV0.4 。單面進(jìn)水量計(jì)算公式：

24、(詳見鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)P283，示圖-3-54 ) Q =（KBH2）/（4R） + （BKS ）/ 4（4L/D）注：本圖a為縱向剖面圖；b為橫向剖面圖；五、關(guān)于巖爆問(wèn)題1、地應(yīng)力是巖石工程的基本外荷載之一，一般為壓應(yīng)力，對(duì)其影響的因素有：埋深、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、地形地貌、地殼剝飾程度等。一定的地應(yīng)力對(duì)不同巖性的巖體影響其穩(wěn)定性的程度是不一樣的。為此，用巖石的單軸飽和抗壓強(qiáng)度RC與最大主（地）應(yīng)力1的比值作為評(píng)價(jià)條件。實(shí)測(cè)資料證明，當(dāng)RC /1的值為36的時(shí)候就會(huì)發(fā)生巖爆和巖芯餅化；小于3可能發(fā)生嚴(yán)重巖爆；圍巖周邊應(yīng)力集中系數(shù)最小為2，這樣的應(yīng)力值已使得部分洞壁巖體接近或超過(guò)強(qiáng)度極限。2、高應(yīng)力區(qū)的

25、劃分標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)象類別劃分標(biāo)準(zhǔn)（Rc/max）主 要 現(xiàn) 象高應(yīng)力471、 硬質(zhì)巖：可出現(xiàn)巖爆，洞壁有剝離、掉塊，新生裂縫多，成洞性差。2、 軟質(zhì)巖：巖芯時(shí)有餅化,開挖中洞壁位移明顯,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),成洞性差。極高應(yīng)力41、硬質(zhì)巖：開挖中有巖爆，有巖塊彈出，洞壁巖體剝離，新生裂縫多，成洞性差。2、軟質(zhì)巖：巖芯常有餅化, 洞壁巖體有剝離，位移極明顯，甚至有大位移，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),不易成洞。3、巖爆的防范和治理巖爆地段采用鉆爆法施工時(shí)，應(yīng)短進(jìn)尺掘進(jìn)、小藥量爆破,減少爆破的頻率，控制光爆效果,以減少圍巖表層應(yīng)力集中。輕微巖爆區(qū)、中等巖爆區(qū)一般進(jìn)尺控制在22.5M，宜全段面開挖，以減少應(yīng)力平蘅狀態(tài)的破壞。必要時(shí)采

26、用超前鉆孔解除應(yīng)力，形成局部應(yīng)力釋放區(qū)，減少巖爆。強(qiáng)烈劇烈?guī)r爆區(qū)進(jìn)尺一般控制在2M之內(nèi)，必要時(shí)可預(yù)留1/3分兩部分開挖，以降爆壞程度；可采用超前鉆孔應(yīng)力解除、松動(dòng)爆破、震動(dòng)爆破等，以使能量提前釋放；必要時(shí)可反復(fù)向掌子面內(nèi)巖體高壓注水，以降巖體強(qiáng)度。巖爆地段的初期支護(hù)爆破程度分級(jí)RC/max值（參考）初期支護(hù)錨桿噴射混凝土鋼筋網(wǎng)鋼支撐輕微（級(jí)）7.0-14.522砂漿錨桿加墊板,長(zhǎng)2m間距120,呈梅花型C20,厚106,間距20*20中等（級(jí)）4.0-7.022砂漿錨桿加墊板,長(zhǎng)2-2.5m間距100,梅花型C20,厚10-128,間距20*20必要時(shí)加格柵鋼架支撐強(qiáng)烈（級(jí)）2.5-4.022

27、砂漿錨桿加墊板,長(zhǎng)2.5-3m間距50-100,梅花型.掌子面用40超前縫管錨桿,長(zhǎng)3.5m, 間距1.5-2 m.C20,厚128,間距20*20設(shè)格柵鋼架支撐劇烈（級(jí)）2.522砂漿錨桿加墊板,長(zhǎng)3.5m間距50,梅花型. 掌子面用40超前縫管錨桿,長(zhǎng)3.5m, 間距1-2 m.必要時(shí)噴C20厚15砼，封閉掌子面,分三程序作業(yè)8,間距F20*20設(shè)格柵鋼架支撐六、工程案例本文以福泉高速公路擴(kuò)建工程的蝴蝶山隧道的勘察為例作一簡(jiǎn)介：1、 隧道場(chǎng)址地質(zhì)概況：（見圖9） 圖9 本隧道為（擴(kuò)建）左線四車道單洞隧道，場(chǎng)址區(qū)屬剝蝕丘陵地貌，沿南西向穿越的丘陵區(qū)，地形起伏較大，自然斜坡坡度：進(jìn)口約66&#

28、176;，出口約15°，洞身最高點(diǎn)海拔約為124.0m，相對(duì)高差約為75m，溝谷較發(fā)育，以SW向?yàn)橹?，寬度較窄，切割不深，但長(zhǎng)度較短，地表植被較發(fā)育，隧道區(qū)表層風(fēng)化層較厚，溝谷處淤積有第四系沖洪積物，隧道洞身處約ZK253+600-ZK253+800上方左側(cè)75米處為一居民飲用水蓄水庫(kù)。隧道場(chǎng)區(qū)山坳處局部表層分布有第四系山谷坳地沼澤相淤泥質(zhì)粘土（Qf）及殘坡積層（Qel-dl），基巖為侏羅系南園組凝灰熔巖(J3n)。2、主要地質(zhì)問(wèn)題根據(jù)地表測(cè)繪及鉆孔揭露，該隧道區(qū)構(gòu)造條件總體上較為簡(jiǎn)單，基巖巖性種類較單一，節(jié)理裂隙較發(fā)育。隧道建設(shè)場(chǎng)地未見明顯斷層，但存在三處構(gòu)造節(jié)理密集帶，對(duì)圍巖的完

29、整性有影響。本隧道地下水主要為風(fēng)化帶孔隙水、網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙水和基巖構(gòu)造裂隙水：前者賦存于第四系殘坡積層底部及基巖強(qiáng)風(fēng)化帶，富水性及導(dǎo)水性較強(qiáng)，水庫(kù)西北一側(cè)沿SS8-CFS2-SS1一線的強(qiáng)分化層尤為明顯，由SS1鉆孔的抽水試驗(yàn)可知該層滲透性較強(qiáng)（K=13m/d），且該層水具承壓性；后者賦存于巖性接觸帶及節(jié)理裂隙密集帶中，富水性及導(dǎo)水性弱(k0.08m/d)。地下水主要接受大氣降水及地下水側(cè)向補(bǔ)給，向溝谷排泄，流量隨季節(jié)變化。3、勘探工作量布置本次詳勘對(duì)沿隧道軸線兩側(cè)各250m內(nèi)進(jìn)行1:2000工程地質(zhì)測(cè)繪；在該隧道進(jìn)出口及中部，共施工7個(gè)鉆孔（編號(hào)SS），其中SS1、SS2、SS4、SS5、SS6號(hào)孔均測(cè)孔內(nèi)波速，且均做抽水試驗(yàn),SS8、SS9號(hào)孔做19個(gè)點(diǎn)的壓水試驗(yàn)，物探（淺震折射波法）15個(gè)排列（沿洞軸線全線貫通）， 利用初勘鉆孔資料4個(gè)其中孔內(nèi)測(cè)波速3個(gè)，利用初勘物探（高密度 圖10電法）1.4065Km（沿洞軸線全線貫通）。4、圍巖定級(jí)要注意的問(wèn)題（詳見圖10）隧道圍巖級(jí)別的確定不能僅靠BQ值的大小作為唯一的依據(jù),而應(yīng)