浅析厄瓜多尔米拉多铜矿南矿建设工程隧道围岩分级

叶捷先

（铜陵有色金属集团控股有限公司，安徽 铜陵 244000）

隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础，是评定围岩性质、判断隧道围岩稳定性，作为选择隧道位置、支护类型的依据和安全施工指导。一个合理的、符合地下工程实际情况的围岩分级，对于改善地下结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。

围岩分类是选择施工方法的依据、是进行科学管理及正确评价经济效益、确定结构上的荷载（松散荷载）、确定衬砌结构的类型及尺寸、制定劳动定额、材料消耗标准等的基础，同时也是安全指导施工的有力保障。隧道开挖过程中如何快速、科学的进行隧道围岩分类、分级，从而确保施工安全、进度、降低投资成本，一直是我们关心、研究的课题，特别是中资企业在海外的投资矿山，这一点尤为重要。

1 概况

厄瓜多尔米拉多铜矿南矿2000万吨/年采选项目 是由中铁建铜冠投资有限公司下属子公司“厄瓜多尔科里安特公司”（EcuacorrienteS.A.）（简称ECSA公司）投资兴建，由中国恩菲工程技术有限公司设计，是一座由中方投资、中方设计、中方施工建设完成的厄瓜多尔第一个大型现代化固体矿山。其尾矿设施建设涉及导流洞、排洪隧洞、清污分流隧洞、废石胶带隧洞等隧洞，累计隧洞长度超过8公里。

2 工程地质及水文地质条件

矿区基岩主要为侏罗系花岗岩类侵入岩，隧道涉及地层主要为第四系、坡洪积粉质粘土夹砾石层，残积砂质粘性土层、全风化、强风化、中风化花岗闪长岩。

矿区水系发育，补给来源主要是大气降水。地下水分为孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水主要赋存在第四次覆盖层及部分全风化岩中，大气降水和地表水渗入是其主要的补给来源，受当地季节气候影响较大，其排泄方式主要以蒸发为主。基岩裂隙水主要赋存在强风化、中风化岩中，大气降水渗入和基岩裂隙水是其主要补给来源，总体上 由地势较高的东部向西部地势较低的方向径流和排泄。影响隧道施工的主要是基岩裂隙水。

3 隧道围岩分级

本矿区隧道围岩的分级主要指中风化闪长岩，全风化、强风化闪长岩均为Ⅴ类。围岩判定采用定性和定量相结合的方法，按两步判定围岩分级：

3.1 基本分级判断方法

1）隧道开挖或放炮后，清渣、排险等工序后，在确保安全的状况下，掌子面拍照、测结构面产状、地质素描。2）确定岩性组合、观察岩石风化程度、直接或间接测量岩石坚硬程度。

3）测Jv岩体体积节理数，确定岩体完整程度，判断岩体完整性。根据岩石坚硬程度和岩体的完整性计算得到岩体基本质量指标BQ，BQ=90+3Rc+250Kv。在使用上式时，应遵守以下限制条件：当Rc＞90Kv+30时，应以Rc=90Kv+30代入上式计算BQ值；？当Kv＞0.04Rc+0.4时，应以Kv=0.04Rc+0.4代入上式计算BQ值。本区隧道中风化花岗闪长岩岩石饱和单轴抗压强度标准值frk=63.2Mpa，岩体完整度较破碎、破碎状态，岩体完整性系数Kv介于0.2～0.53之间。BQ值介于329.6～412.1之间。

3.2 隧道围岩综合分级判断方法

按照国家标准《工程岩体分级标准》（GB50218-2014）4.2.2条和附录D规定计算岩体基本质量指标BQ及其修正值，［BQ］ =BQ-100（K1+K2+K3）。

1）地下水修正：勘察结果表明，本区隧洞预测估算得出隧洞单位长度涌水量：Q=47.45m3/d，隧洞开挖测量亦表明隧洞大部分地段一直处于涌水状态，K1值在0.4～0.9之间。

2）主要软弱结构面修正：观察重点为隧道中心至拱顶150度范围的扇形区域。掌子面顶拱出现近水平贯通结构面（结构面倾角小于20°）、结构面走向与隧洞轴向夹角小于30°且结构面倾角30°～75°，K2值在0.4～0.6之间 。

3）地应力修正：本矿区隧道在勘察及施工过程中未发现岩爆和岩芯饼化现象 工程最大埋深为288.60m根据《工程岩体分级标准》（GB50218-2014）附录C，其 强度应力比max/Rc＞7，开挖时围岩分级可不做地应力修正，K3等于0。［BQ］值在229.6～372.1之间，对应岩体分级为Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ类。根据 《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附 录N围岩工程地质分类第N.0.7～第N.0.9条，围岩总评分T=A+B+C+D+E。基本因素评分T'=A+B+C。本区A等于20.8，B值在8～21.2，C值在6～27，D值在-10～-18，E值在0～-12。T'值34.8～62之间，T值4.8～55。围岩类别Ⅲ～Ⅳ～Ⅴ类。

以上两种定量计算方式，其得出的结果大致相当：

1）当岩体Jv值10～20，岩体较破碎，Kv值0.35～0.53，BQ值367.1～412.1，T'值49.8～62，地下水、结构面对隧洞工程影响小时， ［BQ］值350～412.1，T值45～62，对应岩体分级为Ⅲ类。

2）当岩体Jv值10～15，岩体较破碎，Kv值0.45～0.53，BQ值392.1～412.1，T'值57.8～62，考虑地下水处于常涌水状态、结构面对隧洞工程影响小时，［BQ］值350～412.1，T值45～62，对应岩体分级为Ⅲ类。

3）当岩体Jv值16～20，岩体较破碎，Kv值0.35～0.45，BQ值367.1～392.1，T'值49.8～57.8，考虑地下水处于常涌水状态、结构面对隧洞工程影响小时， ［BQ］值317.5～350，T值39.8～45，对应岩体分级为Ⅳ类。

4）当岩体Jv值20～35，岩体破碎，Kv值0.20～0.35，BQ值329.6～367.1，T'值34.8～43.8，地下水、结构面对隧洞工程影响小时，［BQ］值250～350，T值25～45，对应岩体分级为Ⅳ类。考虑地下水处于常涌水状态、结构面对隧洞工程影响小时，［BQ］值250～297.1，T值25～45，对应岩体分级为Ⅳ类。

5）在上述判断的基础上，当掌子面顶拱出现近水平贯通结构面（结构面倾角小于20°）、结构面走向与隧洞轴向夹角小于30°且结构面倾角30°～75°，泥化夹层、断层破碎带等围岩等级降半级，遇组合降一级，遇组合断层围岩等级降一级。

4 结语

米拉多南矿隧道工程的建设已接近尾声，通过南矿隧道工程围岩分级的特征总结，为即将到来的北矿工程及本地区其他隧道工程的建设提供经验及借鉴。