云南某高速公路王家寨隧道工程地质条件分析

云南某高速公路王家寨隧道工程地质条件分析文／贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 石天文 刘朝跃

尤其在云南西部地区，公路的建设须穿越山脉，出现大量的隧道建设，摘要：山区公路由于经过地段地形起伏大，隧道建设费用高，隧道的地质条件决定了工程造价，本文基于王家寨隧道的工程地质条件分析，为类似工程提供相应借鉴。关键字:隧道；高地应力；瓦斯；工程地质条件高速公路由于路线平纵的需要，往往穿越高山峡谷，以桥梁、隧道的形式通过，隧道的工程地质条件是影响工程造价的关键因素，甚至决定路线走向。花岗岩、古生代变质地层澜沧群（Pz1lnb）的石英片岩、变粒岩。1 项目概况临沧临翔至清水河高速公路位于云南省临沧市临翔区、双江县、耿马县境内，是规划的昆明至临沧至耿马至清水河高速公路的重要路段，起点在临沧市东面的旧寨处，与玉溪至临沧高速公路相接，路线经蒋家寨、懂家寨，经勐托、勐撒等乡镇。王家寨隧道进口位于勐托乡附近，出口位于南美乡附近，隧道全长约8km，最大埋深995m，为单向坡隧道。图2.2-1典型基岩出露照片（石英片岩） 图2.2-2 典型基岩出露照片（半成岩）2.3 地质构造与地震项目区位于青、藏、滇、缅、印尼“歹”字型构造东支中段，经历了多次构造运动，构造形迹极为复杂，根据区域地质构造轮廓及构造形迹的空间展布和性质，项目区域属澜沧江褶断带，项目区的构造形迹基本属于径向构造体系，断裂发育呈北东—南西向延伸，根据区域地质资料及地质调绘，隧道进口段存在一条断层F1，该断层属于勐库—双江断裂的次级断裂，为逆断层。测区地震动反应谱特征周期为0.45s，地震动峰值加速度图1-1 隧道进口 图1-2 隧道出口为0.20g，对应场区地震基本烈度为Ⅷ度。2.4 水文地质条件场区地下水类型为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。前者赋存于上覆土体中，该含水岩组厚度薄，补给面积有限，水量较小，埋藏较浅，状如上层滞水，基岩裂隙水赋存于黏土岩夹砂岩、二长花岗岩及石英片岩的风化裂隙及构造裂隙中，水量大小受降水控制。场区地下水的补给来源靠大气降水的垂直渗入，具补给面积小、径流途径短、排泄速度快特点。大气降雨向下补给第四系松散土层及全风化岩体中，少部分赋存于土层孔隙内和向下伏基岩风化、节理裂隙运移，大部分雨水则以坡面流形式向地势低洼处径流排泄。隧道穿越一南北向山脉，以山脉顶部为分水岭，隧道进口段2 场区工程地质条件2.1 地形地貌项目区地处云贵高原之西南边缘，横断山脉南段，地势总趋势是东北高，西南低，为怒山山脉向南延伸部分，属横断山脉纵谷区的南部，地形高差十分悬殊。由于风化和流水侵蚀作用强烈，地表切割严重，地形复杂，形成了亚高山、中山峡谷和大小不等的山间盆地。隧道穿越一山体，进出口均位于斜坡上，植被发育。微地貌类型属构造-侵蚀、剥蚀型中山地貌。2.2 地层岩性场区覆盖层为残坡积层（Qel+dl）粉质黏土，下伏基岩为上第三系（N1）砂岩夹黏土岩（半成岩）、印支期（γ1（b） 5）二长76 06. DECEMBER . 2019交通建设与管理 影响有影响的人 为怒江水系，出口段为澜沧江水系。区内地下水径流途径地段性差异较大，进口段地下水向东运移，在地势低洼处以泉点、散点形式排泄，先汇入勐托村韭菜河中，3.5 滑坡隧道出口段存在两个中型滑坡，均为牵引式土质滑坡，距离隧道较远，对隧道建设均无影响。再汇入南汀河中；出口段地下水向西运移，在地势低洼处以泉点、散点形式排泄，汇入南美乡南美河中。3 不良地质3.1 采空区场区采空区为当地村民私采，采空区洞口标高高于隧道进口标高，采空煤洞斜向上开采，隧道为下坡，在距离隧道最近处，采空区底板距隧道顶板约70～84m，平面上距隧道最近距离约50m，该煤窑采空区对隧道影响小。3.2 瓦斯上第三系N1地层含煤（线）2层，煤层为褐煤，根据相关资料，为低瓦斯工区。3.3 地应力由于隧道埋深大，对围岩硬质岩岩爆及软质岩饼化现象影响较大，根据相关地应力资料，隧道左幅、右幅及斜井预测结果发现，深度500m以下相对位移值小于1%，几乎无支护问题；深度500m~700m深度的相对位移值在2%~5%，属于中等挤压变形（岩爆）；深度700m以上的相对位移值在5~10%之间，属于严重的大变形（岩爆），需要进行支护处理。滑坡体内出现多条裂缝，后侧已形成环向裂缝，坡脚处产生鼓胀现象；一级坡面上见多条剪出裂缝，根据深部位移监测资料，该滑坡已形成贯通滑动面，且存在多层滑动现象，目前该滑坡处于蠕滑状态。3.4 地温根据收集深埋隧道钻孔井温测试资料，恒温带深度受地形、海拔等因素的影响较大。恒温带深度一般在地表以下120～200m之间，120m以上为变温带，200以下为增温带，恒温带温度为19（℃），地温梯度为1.6℃/100m。按地温梯度计算的近似公式T=t+（H-h）×GT预测。隧道埋深在640～950m时，地温为26～31℃；埋深大于950m时，地温大于31℃，需采取降温措施。图3.4 收集深孔钻孔井温曲线图4 工程地质条件分析隧道进口段围岩为半成岩，该岩体质地极软，遇水易软化崩解，在人工扰动扰动及水动力影响下，易产生管涌、流土现象，自稳性差，进洞较困难，相关支护须进行加权。该隧道进口段虽经过两层煤层，但根据附近煤矿资料及煤样测试资料，煤层瓦斯含量极低，为低瓦斯工区，无突出性危险，但瓦斯可能会产生局部富集现象，施工过程中须加强瓦斯检测。根据相关地应力资料，埋深500～700m段可能存在中等挤压变形现象，埋深700m以上存在大变形现象的可能性，在高地应力区硬质易产生岩爆现象，软质岩区易产生软岩大变形现象。综合分析，该隧道地质条件极其复杂，影响隧道建设因素较多，且由于隧道建设周期长，对隧道建设提出了较大挑战。5 结语山区地形、地质条件复杂，尤其在云南西部地区，高速公路往往需要建设长大隧道，隧道的工程地质条件决定了工程项目的造价，对工程造成极大影响。参考文献[1] 余波，等.《公路工程地质勘察规范》（JTG C20-2011）.人民交通出版社.[2] 常士骠，张苏民等.《工程地质手册》第五版.中国建筑工业出版社.[3] 吕显福;赵占群;魏星星;高地应力软岩隧道大变形机理及控制措施探讨——以木寨岭隧道为例[J];现代隧道技术;2016年06期.[4] 冯夏庭;陈炳瑞;明华军;吴世勇;肖亚勋;丰光亮;周辉;邱士利;深埋隧洞岩爆孕育规律与机制:即时型岩爆[J];岩石力学与工程学报;2012年03期.[5] 陈炳瑞;冯夏庭;明华军;周辉;曾雄辉;丰光亮;肖亚勋;;深埋隧洞岩爆孕育规律与机制:时滞型岩爆[J];岩石力学与工程学报;2012年03期.[6] 姜云,王兰生.深埋长大公路隧道高地应力岩爆和岩溶涌突水问题及对策[J]. 岩石力学与工程学报(9):1319-1323.[7] 杨晓芳,马秉务,朱辉云,et al.综合勘察方法在复杂地质条件下长大深埋山岭隧道中的应用研究[J].中国水运（下半月）, 2017(6).77TRAMSPORT CONSTRUCTION & MANAGEMENT