隧道工程地质调查中观测点的应用及勘察路线的选择

2012-05-14王凯

铁道勘察 2012年4期

关键词：洞身观测点岩层

王凯

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043)

1 观测点的基本概念

1.1 地质观测点的定义

在野外进行观测、描述地质现象的地点。

1.2 地质观测点的分类

地貌观测点，不良地质观测点，特殊岩土观测点，地层观测点，构造观测点。

1.3 观测点布置原则

在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、标准层位和每个地质单元体应有地质观测点;地质观测点的密度应根据场地的地貌、地质条件、成图比例尺和工程要求等确定，并应具代表性;

地质观测点应充分利用天然和已有的人工露头，当露头少时，应根据具体情况布置一定数量的探坑或探槽;

地质观测点的定位应根据精度要求选用适当方法;地质构造线、地层接触线、岩性分界线、软弱夹层、地下水露头和不良地质作用等特殊地质观测点，宜用仪器定位。

2 勘察规划的原则及勘察路线的选择

在一条山区铁路长大隧道的调绘中，切忌像无头苍蝇一样，漫无目的，为图平面美观，机械性的沿线路两边开展调绘工作。思维模式化，爬洞身、穿大沟，不顾客观条件，没有充分研究区域地质资料，这种没有针对性的工作安排，往往延误了勘察期限，还解决不了问题。

线路周围的空间是立体的，不能单从平面上确定所做的观测点和线路之间的距离远近，而且即使较近的观测点，投影到线路上的距离可能更远。岩层的分布和构造的变化是复杂的，但可以明确一点，推测的距离越长，填绘精度的离散性就越大。所以调查的目的，或者说我们追求的目标，就是缩短这个投影距离，从而提高围岩划分的精度(如图1所示)。

图1 投影分析

把线路周围的空间看做一个圆柱体，假如层面垂直于线路方向，那么线路正上方，与线路距离为R的观测点，与线路同一水平面上所做的，与线路距离为R的观测点，投影到线路上的距离是一样的，均为R。但是从平面上看，一个点在线路上，另一个与线路的距离为R。看似更近的观测点，其利用效率并不一定高，而且山顶基岩受物理风化作用的影响，往往比山下沟内出露的基岩严重，所反映的产状变异性较大，耗费的人力和时间却更多。在此基础上，如果岩层的产状与线路的关系发生变化，那么投影的距离也会改变，且有很多种可能性。再考虑到实际地形地貌的不同，要想做出一系列更具代表性的观测点，制定合理的勘察规划，是非常重要的，往往可以达到事半功倍的效果。正确的勘察规划，应该是在充分分析了区域地质资料，或者前期勘察成果的前提下，考虑线路与地层产状、地质构造的关系后制定。大致分以下几种情形。

2.1 地层走向与线路大角度相交(如图2)

图2 地层走向与线路大角度相交

这种情况下，如果想调查清楚地层的接触关系，划清地层界线，就应该着重沿路线1、2、3开展调查工作，即地层穿越法。而路线4则作为辅助验证手段。而在路线1、2、3之间的侧重点上，根据地形地貌，岩层倾角大小等因素，还需分析后决定。

(1)岩层倾角较陡

坡度较缓的地形:线路与洞顶的距离，远远小于线路到两侧沟谷的距离，如图3所示，那么，毫无疑问，应选择路线3，即隧道洞身的地层穿越法为宜，既精确又直观。

图3 岩层倾角较陡

坡度较陡的地形:线路与洞顶的距离，大于线路到两侧沟谷的距离，如图4所示，那么，无论从安全性还是从精确性上，我们都应该把侧重点放在线路两边的地层穿越法上。

图4 坡度较陡

当然，这几种方法是相辅相成的，为了调查清楚线路与地层的接触关系，进行大面积的调绘是必不可少的，但是如果把有限的精力和时间，放到更具代表性和准确性的路线上，必然会达到事半功倍的效果。

(2)岩层倾角较缓

如果岩层的倾角十分平缓，洞身上所做的观测点，有很大可能投影不到线路上，对于查清地表的地层接触关系尚可，但对于查清地层与线路的接触关系，提供合理的围岩分级依据则意义不大(如图5所示)。

图5 岩层倾角较缓

其中T、P、C三个时期的地层，倾角平缓，与隧道洞身并没有交汇，以G－3号观测点为界，往大里程方向，隧道洞身地表所做的观测点，除了有助于分析地表的地层接触关系，在隧道工点的设计中很难被利用上。而以G－3号观测点为界，往小里程方向的隧道洞身地表，以及在线路两侧，线路高程附近所做的观测点，才是划分地层界线，提供工程参数的重要依据。因此，在大致掌握了地层分布与线路洞身的关系后，就应该把侧重点，放在这些真正需要仔细开展工作的地方。另外，在这种岩层倾角较平缓的情况下，利用观测点投影到线路上时，投影的距离往往相对较远，精度很难得到保证。所以，在适当的位置，合理的布置深孔钻探是非常必要的。比如在C与D，D与 S，S与O之间的地层分界线附近，通过钻孔揭示出地层界线的实际位置，为工程设计提供用力的依据。

2.2 地层走向与线路小角度相交(如图6所示)

假如地层走向与线路以小角度相交，要想揭示准确地层与线路的接触关系是非常困难的。因为无论利用哪里的观测点，推测的距离都相对较长，一旦产状量测出现小错误，或者投影错误，都会造成大段落的围岩划分不符，损害投资方的利益且危害施工安全。调绘的范围。利用地层穿越法，加强线路地质横剖面的分析，并研究横剖面间的联系。如果地层分布复杂，必要的时候，还要进行走向追踪法，建立纵向和横向的联系。并且在地层分布复杂的位置，或者地层分界的重要节点上，布置详细的深孔钻探及物探工作，为调查清楚线路的围岩特征提供了充足的科学依据。