隧道工程地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造對(duì)隧道施工的影響內(nèi)容提要：

地質(zhì)構(gòu)造對(duì)隧道施工的影響節(jié)理裂隙發(fā)育情況對(duì)隧道施工的影響及量測(cè)方法地質(zhì)素描方法鉆孔柱狀圖的記錄隧道地質(zhì)展示圖

1地質(zhì)構(gòu)造及其對(duì)隧道施工的影響巖層產(chǎn)狀

巖層產(chǎn)狀是指巖層在空間的位置，是用巖層層面的走向、傾向和傾角三個(gè)產(chǎn)狀要素：走向（strike）；傾向(dip)；傾角（dipangle）。應(yīng)力及可能的變形不同應(yīng)力造成的變形、變位現(xiàn)象地質(zhì)羅盤

巖層產(chǎn)狀要素走向：層面與任一假想水平面交線的延伸方向傾向：巖層面傾斜的方向傾角：層面與水平面所夾的最大銳角NESWNE50oSE45oSW230oSE45o巖層產(chǎn)狀要素的表示方法

方位角表示方法:205∠27°象限角表示方法:N65°W/25°SW。

N0E90W270S180北極南極NWNESW

SE

1.1水平構(gòu)構(gòu)造巖層產(chǎn)產(chǎn)狀近近于水水平（（<5度）1.2單斜構(gòu)構(gòu)造巖層層層面與與水平平面有有一定定夾角角1.3褶皺構(gòu)造造褶皺的概概念:組成地殼殼的巖層層受構(gòu)造造應(yīng)力的的強(qiáng)烈作作用，使使巖層形形成一系系列波狀狀彎曲而而未喪失失其連續(xù)續(xù)性的構(gòu)構(gòu)造，稱稱之。兩兩種基本本形態(tài)：：背斜與與向斜。。背斜和向向斜在平平面和剖剖面上的的表現(xiàn)特特征褶皺對(duì)隧隧道施工工的影響響按軸面產(chǎn)產(chǎn)狀劃分分：直立褶皺皺；傾斜褶皺皺；倒轉(zhuǎn)褶皺皺；平臥褶皺皺。直立褶皺皺傾斜褶皺皺倒轉(zhuǎn)褶皺皺平臥褶皺皺褶皺構(gòu)造造的工程程評(píng)價(jià)褶皺地區(qū)區(qū)地形起起伏大，，特別在在褶皺強(qiáng)強(qiáng)烈地區(qū)區(qū)，巖層層因受強(qiáng)強(qiáng)烈破壞壞，裂隙隙發(fā)育，，傾角大大，在這這種地區(qū)區(qū)的斜坡坡或坡腳腳進(jìn)行建建筑時(shí)應(yīng)應(yīng)注意斜斜坡巖層層的穩(wěn)定定性。地層中一一些具有有特殊工工程意義義的巖層層，如易易泥化夾夾層、含含水層、、含鹽層層等隨地地層的褶褶皺而褶褶皺，因因而它們們的空間間分布規(guī)規(guī)律受褶褶皺形態(tài)態(tài)的控制制。顯然然，褶皺皺的研究究對(duì)于如如何避開開上述不不利巖層層，選擇擇合理的的建筑場(chǎng)場(chǎng)地來說說是一項(xiàng)項(xiàng)關(guān)鍵性性的基礎(chǔ)礎(chǔ)工作。。褶皺構(gòu)造造的工程程評(píng)價(jià)在褶皺的的軸部地地區(qū)，由由于巖層層遭受的的構(gòu)造變變動(dòng)較大大，裂隙隙發(fā)育，，如果地地下建筑筑沿褶皺皺構(gòu)造軸軸線開挖挖，可能能造成大大量的巖巖石崩落落，尤其其是在向向斜軸部部，由于于裂隙間間的巖塊塊處于倒倒插狀態(tài)態(tài)，更容容易出現(xiàn)現(xiàn)這種情情況。向斜構(gòu)造造有利于于地下水水的聚集集，地下下水往往往較多，，壓力較較高，如如地下建建筑沿向向斜軸線線開挖，，還可能能出現(xiàn)大大量涌水水的事故故。因此，洞洞址不應(yīng)應(yīng)選在褶褶皺(尤其是向向斜)軸部地區(qū)區(qū)，如果果無法避避開褶皺皺軸部，，洞軸線線應(yīng)與褶褶皺軸線線垂直或或成大角角度(不小于40的銳角)相交。褶皺構(gòu)造造的工程程評(píng)價(jià)在洞軸線線與褶皺皺軸線垂垂直或成成大角度度相交的的情況下下，洞體體將穿越越性質(zhì)不不同的巖巖層，軟軟弱結(jié)構(gòu)構(gòu)面處的的巖體不不穩(wěn)定，，襯砌比比較困難難；同時(shí)時(shí)洞體還還可能穿穿越含水水層，出出現(xiàn)涌水水，對(duì)施施工不利利。因此此，在褶褶皺地區(qū)區(qū)洞室的的選址和和決定軸軸線時(shí)祁祁應(yīng)注意意這些不不利條件件。盡管褶皺皺形成較較復(fù)雜的的地質(zhì)條條件，但但是這種種地區(qū)基基巖埋深深較淺。。另外，，在褶皺皺地區(qū)，，向斜構(gòu)構(gòu)造常有有豐富的的地下水水，可作作為供水水水源。。1.4斷裂構(gòu)造巖體與巖巖層受力力作用發(fā)發(fā)生變形形，當(dāng)所所受的力力超過巖巖石本身身的強(qiáng)度度時(shí)，巖巖石的連連續(xù)性和和完整性性遭到破破壞，形形成斷裂裂構(gòu)造。。包括節(jié)節(jié)理和斷斷層。節(jié)理對(duì)隧隧道施工工的影響響剪節(jié)理：：剪應(yīng)力形形成的兩兩組X型共軛破破裂面。。特征是是產(chǎn)狀穩(wěn)穩(wěn)定，節(jié)節(jié)理面平平直、光光滑、閉閉合、間間距小，，密集成成帶。張節(jié)理：：巖層受拉拉應(yīng)力產(chǎn)產(chǎn)生的破破裂面，，通常呈呈鋸齒狀狀，產(chǎn)狀狀不穩(wěn)定定，延伸伸不遠(yuǎn)，，張開，，常被巖巖脈、粘粘土等充充填，發(fā)發(fā)育稀疏疏，間距距大。張節(jié)理剪節(jié)理（二）節(jié)節(jié)理發(fā)育育程度分分級(jí)發(fā)育程度等級(jí)基本特征節(jié)理不發(fā)育節(jié)理1~2組，規(guī)則，為構(gòu)造型，間距在1m以上，多為密閉節(jié)理，巖體切割成大塊狀節(jié)理較發(fā)育節(jié)理2~3組，呈X形，較規(guī)則，以構(gòu)造型為主，多數(shù)間距大于0.4m，多為密閉節(jié)理，部分為微張節(jié)理，少有充填物。巖體切割呈大塊狀節(jié)理發(fā)育節(jié)理3組以上，不規(guī)則，呈X形或米字形，以構(gòu)造型或風(fēng)化型為主，多數(shù)間距小于0.4m,大部分為張開節(jié)理，部分有充填物。巖體切割成塊石狀節(jié)理很發(fā)育節(jié)理3組以上，雜亂，以風(fēng)化和構(gòu)造型為主，多數(shù)間距小于0.2m，以張開節(jié)理為主，有個(gè)別寬張節(jié)理，一般均有充填物。巖體切割成碎裂狀節(jié)理的工工程評(píng)價(jià)價(jià)(1)節(jié)理破壞壞了巖體體的整體體性和連連續(xù)性，，它的發(fā)發(fā)育情況況直接影影響巖體體的結(jié)構(gòu)構(gòu)特性。。節(jié)別會(huì)會(huì)降低地地基的承承載力和和地下建建筑圍巖巖的穩(wěn)定定程度。。節(jié)理發(fā)發(fā)育，特特別是當(dāng)當(dāng)節(jié)理組組比較多多時(shí)，引引起垮塌塌，影響響施工，，增加支支護(hù)費(fèi)用用等。因因此，選選擇洞址址對(duì)應(yīng)盡盡量避開開節(jié)理發(fā)發(fā)育。(2)巖石邊坡坡的穩(wěn)定定程度主主要取決決于節(jié)理理的性質(zhì)質(zhì)和組合合特征，，很多山山崩、滑滑坡等邊邊坡破壞壞都和節(jié)節(jié)理有關(guān)關(guān)。(3)節(jié)理裂隙隙改變了了巖石的的滲透性性能，水水沿節(jié)理理滲入，，影響地地下結(jié)構(gòu)構(gòu)物的功功能和穩(wěn)穩(wěn)定。(4)在挖方和和采石時(shí)時(shí)，節(jié)理理可以提提高工作作效率，，但在爆爆破時(shí)常常因漏氣氣而降低低爆破效效果。(5)非理發(fā)育育的巖石石中，可可以找到到地下水水作為供供水水源源。斷層的幾幾何要素素?cái)鄬用媾c與斷層破破碎帶：產(chǎn)狀表表達(dá)方法法，附近近節(jié)理發(fā)發(fā)育、常常有充填填。斷層線：：遵守“V”字形法則則。斷盤：上盤、下下盤，上上升盤、、下降盤盤。斷距斷層概念念：斷層是巖巖石圈中中順破裂裂面發(fā)生生明顯位位移的一一種斷裂裂構(gòu)造。。上盤下降降下盤上升升正斷層：：上盤沿?cái)鄶鄬用嫦嘞鄬?duì)下降降，下盤盤相對(duì)上上升的斷斷層。其其斷層面面傾角較較陡，一一般在45°以上。正正斷層是是由于巖巖體受到到張力及及重力作作用，使使上盤沿沿?cái)鄬用婷嫦蛳洛e(cuò)錯(cuò)動(dòng)形成成的；上盤上升升下盤下降降逆斷層：：上盤沿?cái)鄶鄬用嫦嘞鄬?duì)上升升，下盤盤相對(duì)下下降的斷斷層。逆逆斷層一一般是由由于巖體體受到水水平方向向強(qiáng)烈擠擠壓力的的作用，，使上盤盤沿?cái)鄬訉用嫦蛏仙襄e(cuò)動(dòng)而而成。斷斷層面從從陡傾角角至緩傾傾角都有有。其中中斷層面面傾角大大于450的稱為逆逆沖斷層層；介于于250～450之間的稱稱為逆掩掩斷層；；小于250的稱為碾碾掩斷層層(又叫碾掩掩構(gòu)造或或推復(fù)構(gòu)構(gòu)造)。逆掩斷斷層和碾碾掩斷層層常是規(guī)規(guī)模很大大的區(qū)域域性斷層層；水平錯(cuò)動(dòng)動(dòng)平移（推推）斷層層：由于巖體體受水平平剪切作作用，使使兩盤沿沿?cái)鄬用婷姘l(fā)生相相對(duì)水平平位移的的斷層。。平移斷斷層的傾傾角很大大，斷層層面近于于直立，，斷層線線比較平平直。疊沖(瓦)式逆掩斷斷層由若干條條產(chǎn)狀基基本一致致的逆掩掩斷層組組成，各各條斷層層的上盤盤依次向向同一方方向向上上逆沖，，平面上上構(gòu)成疊疊瓦式(狀)。斷層的野野外識(shí)別別地貌特征征：當(dāng)斷層的的斷距較較大時(shí)可可能形成成陡峭的的斷層崖崖；斷層破碎碎帶巖石石破碎，，易于侵侵蝕下切切，可能能形成溝溝谷或峽峽谷地形形。山脊錯(cuò)斷斷、錯(cuò)開開，河谷谷跌水瀑瀑布；河河谷方向向發(fā)生突突然轉(zhuǎn)折折，串珠珠狀泉水水出露；；華山斷層層崖河流改道道泉呈線性性分布斷層的野野外識(shí)別別地層特征征：如巖巖層發(fā)生生重復(fù)或或缺失、、巖脈被被錯(cuò)斷、、巖層沿沿走向突突然發(fā)生生中斷或或者不同同性質(zhì)的的巖層突突然接觸觸等地層層方面的的特征，，則進(jìn)一一步說明明斷層存存在的可可能性很很大；斷層的野野外識(shí)別別斷層的伴伴生構(gòu)造造現(xiàn)象：：斷層的的伴生構(gòu)構(gòu)造是斷斷層在發(fā)發(fā)生、發(fā)發(fā)展過程程中遺留留下來的的形跡。。常見的的有巖層層牽引彎彎曲、斷斷層角礫礫、糜棱棱巖、斷斷層泥和和斷層擦擦痕等；；正斷層逆斷層平移斷層層斷層的工工程評(píng)價(jià)價(jià)斷層，尤尤其是活活斷層與與工程建建設(shè)關(guān)系系密切，，主要發(fā)發(fā)現(xiàn)為以以下幾個(gè)個(gè)方面：：(1)斷層是構(gòu)造應(yīng)應(yīng)力集中帶，，它使巖石裂裂隙增多，零零亂破碎，巖巖體的整體性性被破壞，其其強(qiáng)度和承載載力明顯降低低。(2)斷層活動(dòng)能直直接破壞修建建在它上面或或附近的建筑筑物。例如：：1976年我國(guó)唐山地地震時(shí)發(fā)生的的一條斷層，，其水平錯(cuò)距距達(dá)3m，錯(cuò)開了道路路、圍墻、房房屋等建筑物物(3)斷層附近是高高地震烈度區(qū)區(qū)。在新構(gòu)造造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地地區(qū)，一些活活斷層還可能能是發(fā)展斷層層，產(chǎn)生強(qiáng)烈烈地震。(4)新斷層附近地地表風(fēng)化強(qiáng)烈烈，而且常成成為地下水的的通道。沿?cái)鄶鄬訋н吰路€(wěn)穩(wěn)定性差，常常發(fā)育山崩、、滑坡、地陷陷等不良地質(zhì)質(zhì)現(xiàn)象。二、節(jié)理裂隙發(fā)育育情況對(duì)隧道道施工的影響響及量測(cè)方法法國(guó)際巖石力學(xué)學(xué)學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室室和野外試驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)化委員員會(huì)推薦了節(jié)節(jié)理研究的內(nèi)內(nèi)容，方位（orientation）間距（spacing）延續(xù)性（persistence）結(jié)構(gòu)面的粗糙糙程度（roughness）結(jié)構(gòu)面?zhèn)缺诘牡目箟簭?qiáng)度；；張開度（aperture）被充填情況（（fillingsituation）滲流（seepageflow）結(jié)構(gòu)面組數(shù)（（set）塊體大?。╯ize）二、巖體工程程力學(xué)特征1基本知識(shí)2巖體結(jié)構(gòu)類型型3洞室圍巖破壞壞類型1基本知識(shí)巖體(rockmass)：結(jié)構(gòu)體（巖石石rock）與結(jié)構(gòu)面的的組合。結(jié)構(gòu)面：巖體中的一切切不連續(xù)面。。如斷層、節(jié)節(jié)理、層理、、片理等。巖體結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)構(gòu)體的組合特特征。地應(yīng)力：是存在于地殼殼中的未受工工程擾動(dòng)的天天然應(yīng)力，也也稱巖體初始始應(yīng)力、絕對(duì)對(duì)應(yīng)力或原巖巖應(yīng)力。二次應(yīng)力：隧道開挖擾動(dòng)動(dòng)后的應(yīng)力。。圍巖：指的是隧道周周圍一定范圍圍內(nèi)，對(duì)洞身身的穩(wěn)定有影影響的巖（土土）體。巖體結(jié)構(gòu)面原生結(jié)構(gòu)面火成結(jié)構(gòu)面：：流紋面、原原生節(jié)理、侵侵入體與圍巖巖接觸面；變質(zhì)結(jié)構(gòu)面：：片理、板理理；沉積結(jié)構(gòu)面：：層理、沉積積間斷、軟弱弱夾層等構(gòu)造結(jié)構(gòu)面：：節(jié)理、斷層、、層間錯(cuò)動(dòng)面面等。次生結(jié)構(gòu)面：：在風(fēng)化作用、、卸荷作用及及地下水作用用下形成的風(fēng)風(fēng)化裂隙、破破碎帶、卸荷荷裂隙、泥化化夾層等地應(yīng)力、圍巖巖2巖體結(jié)構(gòu)類型型巖體結(jié)構(gòu)控制制論工程實(shí)踐表明明，巖體的應(yīng)應(yīng)力傳播、變變形破壞以及及巖體力學(xué)介介質(zhì)屬性無不不受控于巖體體結(jié)構(gòu)。巖體體結(jié)構(gòu)對(duì)工程程巖體控制作作用主要表現(xiàn)現(xiàn)在三方面：：巖體的應(yīng)力傳傳播特征巖體的變形與與破壞特征工程巖體的穩(wěn)穩(wěn)定性巖體變形機(jī)制制受巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)控制巖體結(jié)構(gòu)整體狀結(jié)構(gòu)碎裂狀結(jié)構(gòu)塊狀結(jié)構(gòu)變形成分主要的巖塊壓縮變形結(jié)構(gòu)面滑移變形結(jié)構(gòu)體滑移及壓縮變形次要的微結(jié)構(gòu)面錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)體及結(jié)構(gòu)面壓縮及結(jié)構(gòu)體性狀改變結(jié)構(gòu)體壓縮及形狀改變側(cè)脹系數(shù)小于0.5常大于0.5極微小變形系數(shù)結(jié)構(gòu)體壓縮及形狀改變壓密沿結(jié)構(gòu)面滑移控制巖體變形的主要因素巖石、巖相特征及Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面特征開裂的不連續(xù)的Ⅲ、Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面貫通的Ⅰ、Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面，主要為軟弱結(jié)構(gòu)面巖體的強(qiáng)度取取決于結(jié)構(gòu)面面的強(qiáng)度和巖巖石的強(qiáng)度。。巖體的抗剪強(qiáng)強(qiáng)度包絡(luò)線介介于結(jié)構(gòu)面強(qiáng)強(qiáng)度包絡(luò)線和和巖石強(qiáng)度包包絡(luò)線之間。巖體的破壞機(jī)機(jī)制也受控于于巖體結(jié)構(gòu)：：結(jié)構(gòu)控制有：：巖體破壞難難易程度、巖巖體破壞的規(guī)規(guī)模、巖體破破壞的過程及及巖體破壞的的主要方式等等。巖體破壞機(jī)制制受巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)控制整塊體結(jié)構(gòu)巖體塊狀結(jié)構(gòu)巖體碎裂狀結(jié)構(gòu)巖體散體狀結(jié)構(gòu)巖體①?gòu)埰屏癣诩羝茐慕Y(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)①結(jié)構(gòu)體張破裂②結(jié)構(gòu)體剪破裂③結(jié)構(gòu)體流動(dòng)變形④結(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)⑤結(jié)構(gòu)