大亮山隧道地温探测研究

邹友

摘   要：地温探测对隧道的设计施工具有重大意义。地温探测不仅能够得到地温的分布特征，同时可以对隧道全线地温进行预测，所得结果可为隧道设计和施工提供借鉴。本文以大亮山隧道为研究对象，对其地温进行探测，研究地温随时间及深度变化规律，并对大亮山隧道不同区段、不同最大埋深、不同围岩级别下的地温进行预测。所得结果可为隧道设计及施工提供重大借鉴，为进一步研究地温对隧道设计及施工的影响提供参考。

关键词：大亮山隧道  地温探测  地温预测  地温影响

中图分类号：U45                                    文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（a）-0042-03

1  工程概况

1.1 隧道规模

大亮山隧道位于云南省云县，为分离式隧道。隧道右线起讫里程为K12+620～K22+830，全长10210m，最大埋深1199.53m;隧道左线起讫里程为ZK12+600～ZK22+835，全长10235m，最大埋深1210.85m。隧址区海拔高程介于1197.60～2525.30m之间，相对高差1321.70m，属高中山构造剥蚀地貌区。隧道洞身地形陡峻，地表植被较发育，以灌木林、桉树林及杉树为主。

1.2 地质条件

根据地质调查、钻探揭露结果，该隧道区段范围内分布地层为第四系坡残积（Q4dl+el）层、第四系泥石流堆积层（Q4sef）、第四系冲洪积层（Q4al+pl）、下元古界澜沧群（Pz1ln）片岩、侏罗系地层花开左组下段（J2h1）砂砾岩、燕山期火山岩（γ52）黑云花岗岩。据区域地质资料及地质调查显示，隧道进口附近有南汀河断裂（F99），距隧址区约500m，全长约200km。该断裂在全新世活动剧烈，1000年以来发生过2次断错地表地震事件。地震的活动性较强，为一发震断裂。本项目区段为南汀河断裂北东段。断裂走向北东南西向，倾向138°～154°，倾角50°～70°，断裂带宽约70～150m。有右旋走滑的特征。受断层影响，隧道进口及附近岩体岩体节理裂隙发育，岩层破碎，围岩稳定性差，对拟建隧道进口影响相对较小;隧道出口及附近岩体节理裂隙发育，岩层破碎，围岩稳定性差，对拟建隧道出口及附近地段影响相对较大。

根据地质调查、钻探揭露结果，该隧道区段范围内分布地层为第四系坡残积（Q4dl+el）层、第四系泥石流堆积层（Q4sef）、第四系冲洪积层（Q4al+pl）、下元古界澜沧群（Pz1ln）片岩、侏罗系地层花开左组下段（J2h1）砂砾岩、燕山期火山岩（γ52）黑云花岗岩。

1.3 水文条件

隧道地表水体较发育，隧道区进口段为冷水箐河，洞身段多发育季节性冲沟，出口段为帮卡河。冷水箐河流量0.5m3/s，为南桥河一级支流，水量受区内降雨及季节性气候影响较大，区域上属于澜沧江水系，为一个泥石流沟谷，发生过多次泥石流，已采用多级拦砂坝治理，现坝内已经淤满，在发生较大的泥石流时对隧道进口及附近线路有一定的影响。帮卡河流量Q=0.3m?/s，为头道水河一级支流，水量受区内降雨及季节性气候影响较大，区域上属于怒江水系，对隧道口影响较小。

2  地温测试

对大亮山隧道的地温进行测试，得到低温分布特征，进而基于低温分布特征评价其对隧道开挖的影响。地温测试采用PPS井下温度及压力传感器，采样间隔为3Sec，耐温150℃，耐压25MPa，精度为0.01℃。测试设备见图1。

由于该测试孔在裸眼段孔壁不稳、出砂等情况，考虑到测试的安全性，决定在钻杆内开展地温测试，具体測试流程如下所述：

（1）地面调试好测温传感器后，将其放置在专用的测试设备中。

（2）通过现场取芯钢丝绳将放置有测温传感器的设备匀速下入测试井中，并记录下入深度及时间。

（3）当放置有温度传感器的测试设备下入孔底后，等待30min，然后将测试设备匀速上提至地面，导出温度数据，地温测试即完成。

3  地温测试结果分析

地温测试结果的可靠性受多方面因素的影响，对于在钻孔中测试地温，钻井液的温度对测试结果影响较大。通常来说，如果将温度传感器放入孔内足够长的时间，等到钻井液的温度和地层原始温度平衡后才能测试到真实的地层温度。图2为温度传感器在测试层位（460m）所测试到的温度。可以得到，在30min内，实测温度基本趋于稳定，稳定温度大约在37℃。此外，得到地温随深度的变化曲线，见图3。深度由零增加至60m的过程中，温度由14℃渐降至8.5℃;随着深度增加，温度持续上升，且增长速率逐渐增大。

根据CZK111-5号孔（钻孔里程左K19+200右15m）的实测地温值（测试深度460m），实测岩石温度为37℃。在此基础上结合水文、地质资料以及云南地区隧道施工经验对大亮山隧道的地温分布进行了推测，结果如下表1所示。表1对不同区段、不同最大埋深、不同围岩等级下隧道地温均进行了预测。由表1得到，地温异常的区段为K19+100～K19+900，地温值为30℃～37℃。进行高地温地层隧道开挖，高低温对隧道的施工环境、隧道中的建筑材料、机械设备及隧道运营等，都会产生较严重的负面影响，隧道施工前要确实做好地温测试，得到地温分别特征，基于其分别特征对隧道全线地温进行预测，为隧道设计和施工提供指导。

4  结语

本文以大亮山隧道为研究对象，对大亮山隧道的地温进行测试，得到地温分布特征，并基于分布特征实现隧道全线地温预测，所得结果供隧道设计和施工参考。需要加强超前预报工作，同时由于深埋长大隧道的高地温问题引起的热害，必须对掌子面施工通风时的温度进行预测，并据此对掌子面采取相应的降温措施以使隧道施工顺利进行。

参考文献

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