齐云山隧道工程地质条件的调查与评价

胡为然

1 概述

齐云山位于安徽省休宁县城西15 km处，群山俊秀，奇峰挺拔，因其“一石插，直入云端与碧云齐”而得名。景区面积110 km2，分为月华街、楼上楼、云岩湖、横江四大游览区，是一处集丹霞地貌、道教文化、摩崖石刻，融山光水色于一体的国家重点风景名胜区。

由于旅游建设的需要，勘察设计周期较紧张，为了尽快完成设计任务，尽量保护生态环境，本次勘察工作收集了很多相关基础资料，针对隧址区地质条件，地形地貌特征，采取以工程地质调绘为主，结合少量探坑、取样测试及水质分析对隧道区进行综合工程地质勘察。

2 隧址区域地质背景

2.1 地形地貌

齐云山位于风景秀丽的黄山市境内，东西长16 km，南北宽6.9 km，面积110 km2。以典型丹霞地貌为特色，其丹霞地貌类型齐全，属峰丛式丹霞地貌，集奇、险、秀、美于一身，区内奇峰峥嵘、怪石嶙峋、丹崖赤壁危立、重峦叠嶂、千姿百态。总体来说丹霞地貌有三大特点:1)顶平:与水平岩层有关，露出的都是岩层面。2)身陡:陡崖较多，与垂直节理裂隙发育有关。3)麓缓:岩石崩塌，在山麓形成坡积裙，风化形成泥土，植物生长茂盛。

齐云山丹霞地貌是在漫长的地质历史时期产生、演化而成。在距今9000万年～6500万年间的晚白垩世沉积了紫红色砾岩、砂岩互层的浅湖相—山麓河流相沉积，构成了齐云山丹霞地貌的物质基础，在新构造运动中，该区经历了隆升过程，巨厚的白垩系沉积物变成了海拔500 m～600 m的山体。抬升过程中形成的断裂、节理，形成了齐云山丹霞地貌的展布格局;近水平的地层产状和岩性的差异，为平台、崖洞等丹霞地貌景观的形成提供了条件。地壳抬升、流水和重力作用是齐云山丹霞地貌景观形成的直接因素。

2.2 地层

根据野外调查和勘探资料，隧址区地层主要有:

①全新统残破积层(Qel+dl4):灰黄色，潮湿，稍密，为砂岩及砾岩风化残积土夹碎石，主要分布于山麓，厚度2 m左右。

②白垩纪晚世齐云山组钙质、泥质砂岩、砾岩交互层(K2q):紫红色、砖红色，碎屑结构，薄～厚层块状构造，岩层产状近水平，钙质胶结为主、泥质胶结为辅，全、强风化层薄，总体为中～微风化状态，岩体较完整坚硬。

岩层中的碎屑物质有的大，有的小，而且交错出现。地质学上将这种现象叫做“韵律层”。不同岩层中的碎屑物质有的大有的小，则称做大型韵律层。如果在同一个岩层中，颗粒物质也出现颗粒大小的成层分布，则称小型韵律层。

在沉积过程中地势的影响是齐云山白垩系红层出现大型韵律层的根本原因;沉积过程中洪水期和平水期交替出现是白垩系红层小型韵律层产生的原因。这种长年累月的粗细交错沉积，就是今日齐云山砂岩和砾岩互层出现的原因。

2.3 地质构造

隧址区位于扬子陆块东南部，自中元古代以来，经历了多期次的构造活动，主控构造为齐云山向斜、东阁向斜及郑家坞断层，走向东西。构造变形以脆性变形或断裂为主，褶皱及叠加褶皱相对简单，基本保持水平层理，垂直节理、裂隙发育。

地质调绘查明节理裂隙发育～不发育，均为张性节理。总体来看，岩体较完整。各主要观测点节理统计见表1。

表1 隧址区各观测点节理统计表

2.4 水文地质

1)地表水。隧址区地表水系属长江水系，主要河流为新安江两大支流——率水、横江，从齐云山南北两侧流过，流向由西至东。区内河流为典型的山区河流，流域面积小，河谷狭窄，河流下切强烈;河床基岩裸露或覆盖薄层的砾卵石、漂石;河谷纵坡比大，河流水流湍急。这些山区河流，暴雨和山洪同时发生。暴雨季节洪峰流量、水位猛涨陡落，在降雨发生后1 d～2 d或几小时内，便可使河流径流量猛增，出现很大的洪峰;随着降雨中止，流量迅速下降，洪峰随之消失。河流水位的变化对拟建工程无影响。

2)地下水。隧址区地下水水量较贫乏，属水量较贫乏的块状岩类裂隙含水岩组，含水层岩性为白垩纪晚世齐云山组钙质、泥质砂岩、砾岩交互层(K2q)，地下水赋存于风化裂隙及构造裂隙中，单井涌水量小于10 m3/d，地下水位埋深为5.0 m～15.0 m，矿化度 0.1 g/L ～0.3 g/L，pH 值 7.3，水质类型为 HCO3—Ca及HCO3—Ca·Na型。地下水的补给方式主要为大气降水，排泄方式主要为地下泄流和地表蒸发。

3 工程地质条件综合评价

3.1 围岩级别确定

根据中华人民共和国行业标准JTG D70-2004公路隧道设计规范及交通部标准JTJ 064-98公路工程地质勘察规范，结合本次调绘、试验等勘察成果，按围岩或土体结构构造特征、受构造影响及节理裂隙发育程度等定性特征及围岩基本质量指标BQ定量特征，综合确定隧道围岩级别。以隧道进洞口岩石为例，隧道围岩物理力学指标见表2。

表2 隧道围岩物理力学指标

根据上述试验确定岩体(岩石)物理力学指标，初步确定围岩级别，计算如下:

BQ=90+3Rc+250Kv=90+3 ×40.57+250 ×0.5=336.71。

为了准确确定围岩级别，根据隧址区围岩地质条件对岩体基本质量指标BQ进行修正:

［BQ］=BQ －100(K1+K2+K3)=384.4 －100 ×(0.2+0.2+0)=296.71。

计算结果表明，修正的围岩基本质量指标［BQ］=296.71＞251，所以该段隧道围岩级别应确定为Ⅳ级，隧道其他段落围岩级别参照此计算结果，并结合调绘资料综合确定，见表3。

表3 隧道围岩分级一览表

3.2 稳定性评价

隧道进出口基岩裸露，岩性为砂岩与砾岩互层，中～微风化。砂岩层厚40 cm～80 cm，砾岩层厚10 cm～40 cm，岩性坚硬，锤击声脆。节理裂隙发育～不发育，岩体破碎～较完整。自然边坡基本稳定，建议早进洞，晚出洞，注意保护自然生态，确保仰坡稳定。由于位于低山垭口位置，地表水汇集，进洞口段容易产生冲刷渗漏，在雨季施工或不正确施工可能产生洞顶掉块、坍塌现象，应加强防护，并采取防水、截流、疏排、堵漏措施。

隧道洞身岩体较完整，中厚层结构。成洞条件较好，利于施工，但由于岩层产状水平，岩性脆，易产生垂直节理裂隙，开挖时应采用小剂量爆破，并注意支护。地下水水量较贫乏，属水量较贫乏的块状岩类裂隙含水岩组，雨季时可能有点滴状出水。

3.3 不良工程地质问题

1)坍塌。隧道进、出口段岩性为砂岩与砾岩互层，节理裂隙发育～不发育，岩体较完整，但由于岩层产状水平，岩性脆，易产生垂直节理裂隙，开挖时应采取合适工艺，防止由于施工不当而造成岩体开裂，产生掉块、坍塌现象，建议采取有效的工程防护措施。2)浅埋。隧道进、出洞口埋深较浅，且位于低山垭口位置，上部山坳有汇水面积，雨季地表水不及时疏排，容易渗漏滴水，在设计衬砌时，应予以充分考虑，施工时应做好防水、防漏工作。

4 结语

1)隧址区内岩性为白垩纪晚世齐云山组碎屑沉积岩，为典型丹霞地貌岩石，岩性单一，构造以升降运动为主，区域稳定性较好，岩石完整性较好。但由于岩层发育韵律层，所以岩石的强度指标应取砂岩、砾岩的平均值。2)隧址区内不良工程地质现象主要为岩层产状水平，岩性脆，易产生垂直节理裂隙，隧道进、出口段开挖易掉块、坍塌，对隧道施工特别在雨季施工影响较大。3)隧址区地下水水量较贫乏，为水量较贫乏的块状岩类裂隙水，对施工影响不大。地下水主要为大气降雨补给，雨季时水量稍大，地下水对混凝土和钢材无腐蚀性。

［1］JTJ 064-98，公路工程地质勘察规范［S］.

［2］JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范［S］.

［3］JTG D70-2004，公路隧道设计规范［S］.