浅析隧道工程中水文地质条件

浅析隧道工程中水文地质条件

刘国峰

刘国峰

湖南省常德工程勘察院湖南常德415000

摘要：由于修建隧道的周期较长，而且在修建隧道的过程中，存在很多因素会对隧道工程的施工产生影响，例如水文地质条件会在修建隧道工程过程中发生变化。这种变化很容易导致各种地质灾害的发生,引起周围生态环境改变。为了能够避免和降低隧道施工风险的出现,有必要针对隧道施工环境的水文地质条件进行探讨。

关键词:隧道工程;水文地质;影响

引言：现如今，伴随隧道工程施工技术的完善，勘察时期和施工图阶段的勘察均为了解隧道工程的水文、地质条件指明了方向，本文首先分析隧道工程的地质条件，接着通过探究水文地质条件就隧道工程的施工提出若干可行性建议。

1.隧道工程的地质条件

现举例说明，某隧道工程勘察基本情况如下：

1.1地形和地貌：拟建场地在长期受风化以及剥蚀的丘陵地貌地带,该区域内冲沟发育,其冲沟的走向主要为北西方。该隧道工程的在建区由于长年累月受到物理风化及腐蚀作用，加上本身处于丘陵地形区，冲沟发育较为显著，其冲沟的流动方向主要为西北方，隧道工程的施工现场内，山体总体延展角度大致为125°，同时，其相对高度差值为60米，隧道工程现场的地形坡度在20°~45°之间。

1.2工程建设的地质构造：由于隧道工程常会受到山体物理运动的显著影响，其内部区域的平相挤压力度较大，极易发生次级褶皱弯曲，同时，该区域内的山体发育还带有扭压性的白云质灰岩破碎带，然而，其规模相对较小，隧道的扭压性破碎带同隧道轴线条所形成的角度正好为45°，其发育中的方向大都为50°~70°，并朝着东南方向歪斜，这时的歪斜角度大致是60°。破碎带在该工程区域的地表延伸长度不是很确定,其平均宽度为7m,其影响范围大概为20m。区内的岩层总体倾向大约为NW60o~NE25o，其倾角为10o~25o,由于其局部容易受到地质岩层构造作用的影响,其倾角能达到85o，隧道轴线和岩层走向主要呈大角度相交。

1.3岩体结构：通常情况下，隧道下部岩体为青灰色的页岩、白云质的石灰岩及含钙丰富的泥岩等。因受到物理风化及地质构造作用力的影响，洞体的埋藏深度不尽相同，岩体结构自然各异，主要有破碎型镶嵌构造、碎石态的碾碎构造、破碎状块石构造等。由于该隧道工程的洞口段容易受到压扭性破碎带的影响,造成其泥质胶结和岩芯破碎,同时隧道区内的地表岩石存有节理裂隙，其层理发育，其中主要的节理有以下几点：第一，倾向SW40o，其倾角为70o~85o。第二,倾向SE60o，其倾角为70o~85o。由于节理裂隙容易受到区域的构造影响，出现扭曲变形，同时裂隙面闭合，只受分风化影响而产生开裂现象，裂隙之间的间距通常为2cm~3cm，其连通性比较好。

2.隧道工程的水文地质条件

就当前而言，隧道工程区域内部的地表水尚未彻底发育，在上方缺乏积水补给，地表径流缺失。其中，隧道的进、出口段均发育成为割切程度较高的沟谷地带，在夏季汛期时，往往有较多的地表水汇聚于此。由于区域上部的覆盖层比较薄，岩石风化的裂隙较发育，造成地表水容易沿着这些裂隙渗人到洞室中去。地下水主要包括风化岩层中裂隙潜水以及第四系残积层中空隙潜水，由于受到大气降水的补给，其地面标高和潜水位埋深呈现正比例关系，其流向主要从分水岭汇集到负地形，随着季节的变化，该工程场地地下水的动态状态也会相应的发生变化。与此同时，因主洞室的岩层裂隙不发育，微风化岩层的厚度较大，缺乏地下水的赋水空间，直接造成工程内部的地下水总量异常缺乏。经对工程区域内水质的检测，不难发现，本区地下水与地表水对混凝土的侵蚀作用均为极微，从这个角度看，隧道工程水文地质条件相对简单。

3.隧道工程地质评价

3.1该区域的稳定性：通过这些图表，结合地质钻探以及调绘等相关资料，勘探出该隧道工程区内的地层容易受到挤压扭曲作用的影响，同时在该区域内，没有发现存在其他不良的地质构造以及新构造运动的迹象，由此可见，该区域的稳定比较好，便于隧道工程的建设。

3.2隧道进出口工程的地质相关评价：在左线进出洞口，隧道工程进入洞口的洞顶板，其层厚大都在2~4米之间，属Ⅳ类围岩，BQ值为310，构造类型是破碎态的压碎结构，其平稳程度较差，发育成洞的效果不理想。所以，在隧道工程设计阶段，需严密考虑延长隧道，其出口处的洞顶板的厚度通常为3~8米，同进洞口相同，均属Ⅱ类围岩，是块石碎状的构造，其平稳性能相对较差，顶部板厚偏薄，极大地增加了成洞的难度。右线进出洞口,该洞口段长大概为35m，其地形较陡，坡度为35o，洞室的顶板厚度大约为20m。

3.3隧道洞身工程的地质评价：隧道洞身段的地形落差偏大，洞身山梁区段，埋藏的深度较大，围岩多以生物碎屑灰岩、白云质灰岩构成，节理的缝隙较为发育，从总体来讲，围岩的整体平稳性能相对一般。左线洞身的顶板厚度不一，存在着很大的差异，左线洞身的厚度大约为10~55m，其中围岩段的裂隙发育，属于碎石状压碎构造，其整体性比较差，不够稳定，Ⅲ类的围岩属于强风化页岩，BQ值为410，其顶板厚度为20m~45m，属于隐晶质结构，碎块状构造，其稳定性同样也比较差。右线洞身的顶板主要为强风化页岩，Ⅳ类围岩段容易受构造破碎带的影响，其围岩裂隙发育，属于碎石状的压碎构造，其整体性以及稳定性较差，Ⅱ类围岩是微风化页岩，BQ值为530，其岩体较完整，属于块状构造，裂隙不发育，当岩石脱水以后容易出现干裂，当其受到物理分化作用以后，稳定性较差。

总之，本工程地质构造条件较复杂，但地下水对施工的影响相对轻微。

4.水文地质环境变化对隧道工程的影响

4.1地下水位变化对地基承载力的影响。地下水位变化对地基承载力的影响主要表现在粘性性土和砂土上。在实际的隧道施工中，粘性性遇水后其承载力会急剧下降，粉细砂的饱和状态比潮湿状态的承载力有所降低。地下水位下降可能是由于地面沉降、地面塌陷造成的。

4.2地下水的冻胀作用对隧道工程的影响。尤其是严寒地区的隧道施工中，应该考虑到在隧道施工中可能遇到的地下水，因为水的特殊性，在严寒时会因冻胀作用而发生迁移和重新分布，形成冰夹层或是冰锥等，进而导致隧道地基或是其他结构的冻胀、融沉，使得隧道发生变形，轻者出现裂缝，严重时则可以影响隧道的正常使用。

4.3地质构造对施工材料使用的影响。在不同施工区域，因为会遇到不同地质情况（岩石的成分、结构的紧密程度等），这或多或少的会对施工中材料的使用产生影响，例如在地质构造较为疏松的结构中，地下水和地表水会严重影响地质构造的坚固性，同时也会对建筑材料产生腐蚀。因此，应该选择优质的抗腐蚀性和抗冲击能力强的材料，可以考虑采取在可能出现渗流溢出的部位铺设反滤层等措施。

结语

由于隧道工程是一项较为复杂、专业化要求较高的项目，因此，必须首先弄清隧道的工程地质及水文地质条件，加强地质调查工作，在施工前的准备阶段，必须搜集相关资料数据，在精确把握工程所在地的水文地质现状后，科学划分地质类型，对工程施工提供合理的地质依据，给出正确合理的指导，进而保障工程建设的顺利开展。

参考文献

[1]谭远发：深埋隧道工程地质综合勘察技术应用研究，铁道工程学报，2012，(4)。

[2]颜志伟：象山隧道岩溶突水涌泥原因分析及处理措施，铁道标准设计，2012，(7)。