任務2.1　隧道工程地質調查與勘測

2.1.1　工作任務

通過隧道工程地質調查與勘測相關知識的學習，主要能夠承擔以下工作任務：

（1）對隧道通過地段的地質進行地質調查測繪工作；

（2）對隧道工程地質進行勘探、測試工作。

2.1.2　相關配套知識

1.工程地質調查測繪

隧道通過地段的地質調查測繪是隧道工程地質勘測的核心工作。

（1）鐵路工程地質技術規范的總要求

①查明隧道通過地段的地形、地貌、地層、巖性、地質構造。巖質隧道應著重查明巖層層理、片理、節理等軟弱結構面的產狀及組合形式，斷層和褶皺的性質、產狀、寬度及破碎程度；土質隧道應著重查明土的成因類型、結構、成分、密實程度、潮濕程度等。

②查明隧道是否通過煤層、氣田、膨脹性地層、采空區、有害礦體及富集放射性物質的地層等，并進行工程地質評價。

③查明不良地質、特殊巖土對隧道通過的影響，評價隧道可能發生的地質災害，特別是洞口對邊坡、仰坡的影響，提出工程措施意見。

④對于深埋隧道，應預測隧道洞身地溫情況。

⑤在深埋及構造應力集中地段，對堅硬、致密、性脆巖層應預測巖爆的可能性，對軟質巖層應預測圍巖大變形的可能性。

⑥對隧道淺埋段及洞口段應查明覆蓋層厚度、巖土體的風化和破碎程度、含水情況，評價其對隧道洞身圍巖及洞口邊、仰坡穩定的影響。

⑦對傍山隧道，外側洞壁較薄時，應預測偏壓危害。

⑧應根據地質調繪、物探及驗證性鉆探、測試成果資料，綜合分析巖性、構造、地下水狀態、初始地應力狀態等圍巖地質條件，綜合巖體完整性指數、巖體縱波速度等，分段確定隧道圍巖分級。

⑨對接長明洞地段，應查明明洞基底的工程地質條件。

⑩當設置有橫洞、平行導坑、斜井、豎井等輔助坑道時，應查明其工程地質條件。

（2）地形地貌調查

主要是查明隧道通過地段的山體自然情況，其中包括山坡的形態和坡度、河流兩岸階地對稱情況、山體埡口和鞍部的分水嶺分布。分析上述自然情況與河流切割、地質構造、巖層分布的關系。

（3）地層、巖性調查

要查明隧道通過地段的地層時代、地層層序、地層巖性及巖性變化，查明地層接觸關系。要特別注意查明巖層的順序和厚度、巖性特征和物理力學性質以及巖石的風化程度（表2-1-1）。

調查中，要特別注意軟弱巖層和特殊巖層的分布和厚度，如泥巖、煤層、鹽類地層、膨脹性地層和含大量黃鐵礦的地層等，因為它們是隧道圍巖中的不穩定巖層。在巖溶發育地區，還要特別注意可溶性巖層與不透水巖層接觸界面的分布，因為它們是巖溶發育的有利場所。

（4）地質構造調查

地質構造與隧道圍巖穩定性和施工地質災害關系最密切，所以它是隧道工程地質勘測的核心工作。調查的重點是褶皺、斷層、節理、侵入體或巖脈等。

褶皺調查的主要內容包括：褶皺的基本類型、形態類型、兩翼的地層時代和巖性、褶皺核部的位置、褶皺軸線走向、軸面產狀等。

斷層調查的主要內容包括：斷層的存在和證據、斷層的位置和產狀、斷層的破碎帶寬度和物質組成、斷層的力學性質等。

節理調查的主要內容包括：節理的組數和發育程度、主要節理的產狀（特別是節理走向）和力學性質、風化裂隙的影響范圍和深度等。

（5）水文地質調查

地下水增加了隧道施工的難度，隧道的開挖又常常引起地下水的流失，影響隧道所在地段的居民用水。地下水與地表水文地質有密切關系，所以隧道工程地質勘測要進行水文地質調查。水文地質調查的主要內容包括：隧道通過地段的井、泉情況，分析水文地質條件，判斷地下水的類型、水質、侵蝕性、補給來源等，預測洞身最大及正常分段涌水量，并取樣作水質分析。在巖溶發育地區，應分析突水、突泥的危險，充分估計隧道施工誘發地面塌陷和地表水漏失等破壞環境條件的問題，并提出相應工程措施意見。

（6）滑坡、落石、巖堆、泥石流和巖溶地質調查

主要查明這些不良地質是否存在及其性質，存在的位置及其范圍，不良地質的規模及其對隧道施工和隧道本身的影響。

（7）地溫測定

地溫對隧道施工，特別是對深埋隧道施工有很大影響。因為，在地殼恒溫層（距地表10～35m）以下，深度每增加100m，溫度將增加3℃，當溫度超過38℃時，在潮濕的隧道內施工將有很大困難，所以隧道工程地質勘測要進行地溫測試，為施工單位提供地溫資料。

2.勘探、測試工作要求

勘探測試工作是隧道工程地質勘測的重要內容，特別是對復雜地質、復雜地形條件下施工的長大、重點隧道更是如此。

（1）有關工程地質勘察規范對勘探測試工作總的要求

①地質條件復雜的隧道宜采用綜合勘探方法。地質條件復雜的深鉆孔應綜合利用。

②鉆孔位置和數量應視地質復雜程度而定。洞門覆土較厚時，應布置勘探孔；地質復雜，長度大于1000m的隧道，洞身應按不同地貌及地質單元布置勘探孔查明地質條件；主要的地質界線，重要的不良地質、特殊巖土地段，可能產生突泥危害地段等處應有鉆孔控制；穿越城市和大江大河的隧道應按相關規定進行勘探或專題研究。洞身地段的鉆孔位置宜布置在中線外8～10m；鉆探完畢，應回填封孔。

③鉆探深度應達到路肩以下3～5m，遇溶洞、暗河及其他不良地質時，應適當加深至溶洞及暗河底以下5m。

④鉆探中應作好水位觀測和記錄，探明含水層的位置和厚度，并取樣作水質分析。水文地質條件復雜的隧道，應做水文地質試驗，測定地下水的流向、流速及巖土的滲透性，計算涌水量，必要時作水文地質動態觀測。

⑤應取代表性巖土試樣進行物理力學性質試驗。

⑥對有害礦體和氣體，應取樣作定性、定量分析。

（2）勘探的階段及其工作要求

隧道工程地質勘測的勘探工作分為初測階段和定測階段。

①初測要求

長隧道、特長隧道、多線（三線及三線以上）隧道、工程地質條件復雜而控制線路方案的隧道以及需作代表性設計的隧道，應編制隧道工程地質縱斷面圖，分段提供隧道圍巖分級。當區域地質復雜、方案較多時，應編制隧道線路方案工程地質圖或隧道地區地質構造圖。勘探的數量及布置視隧道區域地質的復雜程度而定，宜沿洞身縱斷面布置，以說明隧道的工程地質和水文地質情況以及圍巖分級等。

水文地質、工程地質條件較復雜，長度超過2000m的控制線路方案的越嶺隧道，應充分利用衛片、航片判釋，作大面積地質測繪。為查明隧道工程地質條件，確定線路方案，可根據需要，提前布置物探、鉆探、測試工作。

②定測要求

不論是一般隧道、長大隧道或者地質復雜隧道，均應進行單獨的工程地質勘測工作，編制單獨工點的圖表資料。