综合地质勘察方法在公路隧道地勘中的应用

摘 要：综合地质勘察法主要包括工程地质调绘、遥感判释、深浅孔钻探、综合物探等勘察技术。本文以实际工程为例，对公路隧道工程的地质情况进行了分析，然后对综合地质勘察方法在公路隧道地质勘察中的应用进行了探讨，保证了施工进度和施工安全，可供参考。

关键词：水文地质试验；地震勘探测试；地质调绘

中图分类号：U452.11 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0131-02

1 工程概况

某公路隧道所在地区为高原山岭地区，海拔高度处于912～1427m之间，地表起伏非常强烈，并且相对高差达到了300～700m，山体非常高大，建设隧道需从丛林山体横穿，山体坡度处于30～40°之间，隧道的长度为1050m，为单洞双向隧道，洞顶埋设深度为128m，隧道进口处设计高程为1298.1～1322.8m，采用纵坡为2.35%的单向坡。

2 隧道工程地质情况

2.1 地形和地貌

开挖的隧道所处地形为中山构造剥蚀地形，地质作用主要以构造剥蚀为主，低中山构造剥蚀地形起伏大，坡度大约为30～40°，基岩出露比较差，破面树木多为松树。该隧洞方向与山脉走向一致，该山脉为东北-西南走向，进口和出口都是冲沟微地貌，并且沟内常有地下渗水聚集。

2.2 地质构造和地层岩性

通过对当地地质钻探和调查，建造该隧道的区域地层的岩性比较单一，主要覆盖的粘土厚度大约是2～6m，粘土类型为第四系坡洪积及坡残积层粉质粘土。下基岩的构成类型包括全-中风化砂岩、粉砂岩和页岩。逆断层发育在隧道K21+450～K21+480m部位，经过专家推测，该逆断层和隧道洞身在K21+465～K21+495m处相会，断层的产状为101°∠40°，逆断层和隧道形成的夹角为63°，破碎带的宽度大约为30m。洞身巖体破碎，石英脉发育较快主要是与断层有关。

2.3 水文地质

隧道出口和进口设置在斜坡地带，该坡度较陡，进口和出口处都有冲沟，因为属于季节性流水沟，所以冲沟里的水量和季节有关，偶尔出现断流是在旱季。有浅沟出现在隧道的洞身，只有在雨季时浅沟里才会有积水，因为勘探时是旱季，所以都是干沟[1]。

隧道区域的地下水可分为质基岩裂隙水和松散岩类孔隙水。在隧道富水性弱-中等的基岩中分布基岩裂隙水，同时在页岩裂隙和隧道砂岩中也有分布，该地下水水源的补给来源主要为大气降水入渗为主，并且有强烈的循环交替，补给径流段相对较少，季节对水量的动态变化影响较大，该地下水无统一的排泄基准面，具有就地补给和就地排泄的特点。在第四系坡残积粉质粘土和角砾土的孔隙中多存松散岩类孔隙水，该地下水为季节性上层滞水，大气降水为主要的补给来源，富水性比较弱，主要在箐沟、谷沟和下伏基岩裂隙中进行排泄。

3 地质勘探的方法和成果

3.1 工程地质调绘

工程地质调绘有两种主要的调绘方式：调查访问和实地测绘[2]。

当对工程地质进行调绘时，也对工程地的地标径流以及出露的泉水做了一系列测量，主要是对其进行水量统计、水量估算、水量补给、水量排泄和地表水的汇集，各种数据结合当地地质界限和实地调绘可得出，该隧道主要穿越了2套地层，并且以K21+450～21+480m处的断层为界，2套地层的关系是断层接触关系，这两套地层分别是石灰系下统南段组上段（C1n3）和二迭系下统拉巴组（P11）。断层的下盘为二迭系下统拉巴组地层，石灰系下统南段组上段地层则为断层上盘，这2套地层的岩层产状分别是197°∠32°和176°∠27°。

通过地质调绘可看出，工程地的基本情况相对稳定。为了准确得出优势节理面对隧道围岩的影响，此次地质调绘工作中还专门分析了节理裂痕与隧道的关系，如图1所示。通过分析节倾向玫瑰花图，可看出有2组隧道优势节理倾向，分别是：①60～80°；②30～320°。岩层产状为176°∠27°，隧道轴线的走向呈现的角大约为249°。优势节理②倾向与隧道轴线相交，且倾向隧道的右侧，其中与隧道轴线相交的角度较大。层理倾向隧道的左侧，并且与隧道轴线相交的角度也比较。当对隧道右侧进行挖掘时会产生临空面，因为岩层产状和卸荷力同优势节理。②的不利组合会对岩体进行作用，这时岩体就会顺层滑动甚至出现坍塌等情况，从而对整个隧道围岩的稳定性造成极大的影响。

3.2 钻孔超声波测井测试、地震勘探测试、岩石波速测试

地质勘探工作人员在对岩体质量及隧道围岩类别进行客观评价和合理划分时存在众多困难，主要因素为：隧道区域的地层岩性众多，隐节理发育严重；岩芯的形状多为碎块、碎状和砂状；风对地表侵蚀严重。为了顺利开展工作，勘探时采用了岩石波速测试、地震勘探和钻孔超声波测井等技术。岩石波速测试和钻孔超声波测井使用的仪器设备为PUNDIT数显超声测试仪和SYC-2型非金属超声测试仪，其中英国产的PUNDIT数显超声测试仪是当时国际最先进的数显超声测试仪，而SYC-2型非金属超声测试仪是国内最为普遍使用的；进行地震勘探使用的仪器是美国生产的S-12浅层数字地震仪，该地震仪由美国GEOMETRICS，INC公司所生产，具有国际先进水平，地震仪的使用方法为折射波法，同时使用的解释软件为美国SIPQCV-4.0。

3.3 水文地质试验

在本次勘探工作中，在已完成的钻孔中进行了3个落程的抽水试验，其目的是为了得到较为准确的水文地质数据。

本次主要采用的计算公式是巴布什么金-吉林斯基公式，选用该公式的原因是钻孔为具承压水的不完整。渗透系数用K表示；影响半径R利用吉哈尔特公式。

式（1）和式（2）中，K（m/d）为渗透系数；Q为涌水量（m3/d）；L为过滤器有效渗透部分的长度（m）；S为抽水时水位变化（m）；r为钻孔的半径（m）；R为影响半径（m）。

利用式（1）和式（2）可计算出3个影响半径0.071、0.074、0.065，本次工程采用3个数的平均值0.07；3个落程的渗透系数分别为73.81、54.68、20.65，本工程采用3个数的平均值49.7。同时利用上述公式还得出了试验孔涌水量和降深的关系，用Q-S曲线表示，呈近似直线的关系，并且满足承压水Q-S关系，同时也可得知流量因降深增加而变大。当含水层厚度增大时，渗透系数也会增大；当含水层厚度变到一定值时，渗透系数就会在一个小范围内进行波动。

4 结束语

综上所述，通过采用综合地质勘察方法对公路隧道的地质情况进行勘察证明，该隧道所处地区的岩体比较破碎，岩石节理发育，围岩稳定性比较差，为了避免出现塌方对坡体的稳定性造成影响，需按照多循环、短进尺、弱爆破的原则进行施工。通过采用综合勘察的方法不仅节省了勘察时间，并且降低了勘察成本，勘察效益良好。

参考文献

[1]张 莹，崔建宏，陈 兵，等.综合地质勘察方法在公路隧道地勘中的应用[J].地质灾害与环境保护，2015（02）：90～94.

[2]曹 峰，范春林.综合地质勘察方法在甘塔斯隧道的应用实例[J].铁道工程学报，2011，28（08）：18～22+29.

收稿日期：2018-3-12

作者简介：朱子国（1983-），男，浙江乐清人，本科，从事勘察工作。