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隧道工程地质问题范文1
【关键词】铁路隧道；地质勘探；岩溶；地质状况
中图分类号：U45 文献标识码： A
引言
随着我国国民经济发展迅速，高速铁路、高速公路、城市轨道交通等工程大规模地建设，长大隧道数量也越来越多。作为隐蔽工程的公路隧道、铁路隧道、矿山隧道、输水隧道等在施工过程中，由于前方地质情况不明，经常会因遇到断层、破碎带、暗河、高地应力等不良地质体而导致塌方、泥石流、涌水、岩爆冒顶等地质灾害发生。这些灾害的出现往往会影响施工进度，造成人员伤亡，给施工单位、国家和人民带来严重的经济损失。有些隧道不仅延伸很长，而且深埋于山体中。对于这些埋藏很深的长隧道，由于其前期的地勘工作受到技术水平和经费的限制，因而在施工前不可能查清隧道围岩的地质情况。随着隧道工程施工的逐步深入，其安全隐患会一一暴露出来。这时需要在施工过程中采取有效方法，对前方不良地质灾害进行准确的预报，以便及时地修正开挖和支护设计方案，避免施工事故发生。
综合地球物理测井技术在其它勘探领域(炭、石油、矿产等)应用较为广泛，在铁路勘探中近年来才开始应用。当今新建铁路中长大隧道越来越多，隧道勘察也越发的重要，隧道勘察包括钻探、物探等勘探方法。综合测井技术和孔中电视物探方法能够在钻探的基础上提供更多的地质信息，为地质隧道围岩的分级、地下水的活动提供有力的数据支持，提高综合勘察的精度。
2、本研究对象的工程概况
本工程对象以成昆线的某隧道为例，该隧道与大渡河大桥首尾相连。在确定标高时，出现互相矛盾的情况。该隧道希望在地质较好的地层中穿过，工程容易，造价低。但大渡河水深流急，水下施工困难，工期十分紧迫。经过认真分析权衡，认为大桥工程艰巨，是控制工期的重点，是困难的主要方面，因而最后决定把高程放在对大桥有利的高程上，而该隧道只好从一层沙卵石层中穿过。如此，虽然隧道施工增加了一些困难，但是，以后的实践证明，从整体利益考虑，这样的安排是合理的。
3.1 隧道平面位置的选择
垭口是选定越岭隧道线路方案的控制点。因此，应根据线路走向及地形条件选择可供越岭的垭口。选择越岭垭口时，可由面到线，由线到点，由近而远，由低而高，寻找可能穿越的各个垭口进行研究。一般利用小比例尺的航测照片或地形图根据线路的方向和克服高程的不同要求及条件，进行大面积纸上选线，而后对这些方案进行同等的调查研究，特别是区域工程地质的调查、测绘，查清区域性构造与线路的关系，地质条件与隧道的关系。除了考虑平面位置以外，还要考虑垭口两端沟谷的分布情况和台地的开敞程度，主沟高程是否相差不大和沟谷是否靠近，以便设计必要的展线。
随着我国隧道设计与施工技术水平和施工机械化程度的逐步提高，为使铁路运量满足和适应国民经济发展的需要，在技术可行，经济合理的条件下，应充分认识越岭长隧道方案的优越性，并可通过慎重比选确定。
3.2 地质断层情况
在一般情况下，隧道进洞以前，总要有一段引线路堑。当路堑深度达到一定程度时就开始进洞。因此，决定洞口位置实质上就是决定从引线路堑转为隧道最适宜的转换点。隧道洞口位置选得恰当，隧道和路堑的安全稳定程度就高，总的造价也最合理。反之，选择得不恰当，就会产生路堑边坡坍塌、崩解，隧道上方的仰坡滚石掉块，危及行车安全。必要时，还得花较多的费用接修明洞。所以，洞口的位置应审慎比较而决定。
隧道平面是指隧道中心线在水平面上的投影，显然是越直越好。因此，在可能的情况下，隧道平面线形应尽量采用直线或大半径曲线，避免小半径曲线。这是因为曲线隧道建筑限界需加宽，净空尺寸相应加大，增加了开挖和衬砌的工程量；列车在曲线隧道内运行，空气阻力加大，抵消了部分机车牵引力，并使洞内通风条件恶化；列车在曲线隧道行驶，产生的离心力使钢轨磨耗严重，增加了线路维修工作量。在此带中分布的地层为奥陶系安山岩、志留系千枚岩夹板岩、三叠系砂岩夹页岩及薄层煤、加里东期侵人闪长岩及各断层带中的构造碎裂岩、泥砾岩等。主断层带有断层泥、断层角砾岩、强烈压碎石英岩、泥质砂岩、泥质细砂岩组成。
3.3 岩溶状况
(1)岩溶地区铁路隧道的主要水文地质工程地质问题有：岩溶水的侵袭；位于隧道顶部的洞穴充填物坍塌和位于隧道底部充填物基础松软或洞穴顶、底板的稳定性，巨大岩溶空洞使隧道悬空。至于尺寸小于隧道断面的一般小洞穴，虽然经常碰到，但较易处理，不是主要问题。
(2)铁道工程特别是隧道工程最迫切需要了解和解决的是地下岩溶的位置和规模，以便选择线路和建筑物的合理位置。岩溶发育是有一定规律的。通过地质、地貌方法，在岩溶地区的铁路选线中，是可能避开那些岩溶发育较强、危害较大的地段，而选择岩溶发育相对较弱、危害较小的地段通过，以确保工程的稳固。这就是避重就轻，绕避与整治相结合的选线原则。
3.4 岩爆性质
岩石破碎及岩石中的纵向裂隙所引起的视电阻率异常比声波速度异常更明显；但在低阻背景下，岩石破碎及岩石中的横向裂隙所引起的声波速度异常比视电阻率异常明显。二种方法综合应用可从不同的物性角度解释异常，再结合其它方法，可提高了异常解释的可靠性。岩爆频繁，先是响声，并伴有薄片状，在硬质岩中随着时间的延续，将产生大块剥离。爆破后2h内，掌子面岩爆频繁，多为薄片，有脆裂响声，在致密岩层中，有闷雷响声。
4、隧道施工水文地质状况分析
铁路隧道或地下结构位于地层之中，使它在设计、施工以及使用的诸多方面有着和地面结构很不相同的特点。一类如光照、通风差，温度、湿度比较稳定，少受地面自然、人为因素的影响等，这些是显而易见的，而且和所处怎么样的地层关系不大。另一类所呈现的特点则和地层的地质性状密切相关，称之为地质环境。地质环境对建筑物的重大影响表现于多方面，其中最为普遍、最为显著的是地层在开挖过程中的稳定性。地层稳定性程度的差异将直接决定地下建筑不同的支护结构设计和施工方法。正因此，如何把握地层(也称岩体，包括土体在内)的性状及对工程的影响，一直是地下工程学科内容的重要组成。由于浅埋，岩溶发育、断裂及裂隙交错，地表水与地下水相互串通，地下水极为丰富。根据岩性、构造对富水程度区划分为弱富水区、中富水区与强富水区。
岩体或地层被挖开以前，一般说总是稳定的，但在开挖过程中及开挖以后，由于原有平衡被打破，岩体性状发生变化，人们直接观察到的即是大部分岩体或迟或早将出现或大或小的坍落，有的洞壁还会发生明显的内挤位移，这是修筑隧道经常会遇到的问题。
隧道工程地质问题范文2
关键词：隧道勘测；围岩稳定性；水文地质；
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
引言
在工程地质勘查以及建筑设计施工过程中，人们往往会忽视水文地质条件对工程的影响，但是它确是影响工程质量的一项重要因素。由于岩土体的一项重要组成部分就是地下水，地下水直接决定着它的工程特性，而岩土体又是整个工程的基础部分，所以，水文地质条件接影响着隧道工程的质量。
1、 隧道水文地质勘探重点
通常在隧道地质勘查中，往往缺少必要的对水文地质条件的勘查结果，更谈不上根据工程对水文地质进行评价的过程，正是因为这一过程的缺失导致很多地方都发生了因为水文地质原因而造成的建筑工程下沉、开裂等质量问题。在总结以往经验的基础上，在以后的隧道勘察中应该从以下几个方面对水文地质进行评价。
（1） 对地下水进行评价，得到其对岩土层和工程的影响，并对可能带来的危害进行估计，找到相应的预防方法。
（2） 尽量详细的了解水文地质资料，并根据工程地基的需要结合水文地质资料做好地基类型的选取工作。
（3） 充分了解地下水文特征，结合工程施工方式方法，分析可能对水文地质造成的影响，进一步分析水文改变对工程的影响。
（4） 从工程施工角度出发，在不同的条件下，地下水可能对工程造成的影响和作用，需要重点进行评价的一些水文地质问题。
2、水文地质对隧道勘测的重要性
含水量的大小对围岩稳定性的影响很大，这也就增加了隧道施工的难度。含水量过大可使岩质软化，使软岩山体松弛、降低强度；促使围岩中软弱夹层泥化；减少层间阻力，易于造成岩体滑动；使某些岩类溶解和膨胀，使山体出现附加应力；当出现大量涌水时，将产生动水压力，出现流沙及渗透压力。枯水可能影响隧道上方和使四周的井和泉干涸，造成岩体内部含水量不均匀而导致应力重分布，这样对隧道整体稳定性造成不良影响。
某些水底隧道或是海底隧道在水文地质方面将会遇到更大的难题。河床、海床在受到长年累月的浸泡后地质发生了巨大的变化，勘测人员很难直接进行水文地质勘测，往往都是采用以往的资料或是依靠经验来进行设计。这种类型的隧道对水文地质资料的要求更细致，更全面。地下水对隧道的稳定性影响很大，主要是从以下几个方面：
2.2.1 地下水升降变化引起的隧道工程危害
（1)由于水位上升引起的隧道工程危害
水位的上升通常情况下是由于很多原因造成的，在众多的原因中地质因素是一项主要的影响因素，如地下水文结构、岩土构造，此外地区性降雨、人为灌溉等因素也会对其造成影响。 水位的上升可能会使土壤沼泽化，盐分含量升高从而使得水体的腐蚀性增大，对工程的施工以及质量有着重要的影响，此外还可能带来一些滑坡、崩塌等现象。水位上升还会使得岩土体的结构造成破坏，从而可能产生流砂、管涌等现象。
（2） 由于地下水位下降引起的隧道工程危害
造成地下水位降低的因素也是多种多样，较为常见的是由于人为的因素造成，比方说地下水的过度开采、河流筑坝等人为因素，造成地下水的大量缺失，而这也会使得工程产生地裂、地面下沉等现象影响工程质量，地下水的过度开采还会给环境带来一定的影响，对人们的正常居住以及原有建筑物的稳定带来影响。
（3） 地下水频繁升降对隧道工程造成的危害
地下水的升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形，当地下水升降频繁时，不仅使岩上的膨胀收缩变形往复，而且会导致岩土的膨胀收缩幅度不断加大，进而形成地裂引起建筑物特别是轻型建筑物的破坏。地下水升降变动带内由于地下水的积极交替，会将土层中的胶结物中的铁、铝等成分淋失，由于土层失去了胶结物，这就会使得土质变得较为松动。由于含水量的孔隙比逐渐增大，就会造成压缩的模量和承载力逐渐降低，这就会给隧道工程在处理和选择上带来极大的麻烦。
2.2.2 地下水动压力作用引起隧道工程危害
由于地下水在天然的情况下，动水压力的作用较为薄弱，在一般情况下基本是不会造成什么危害的。但是如果在人为的状态下进行工程活动，就会改变了地下水的天然动力平衡条件，在一些较为严重的移动动水压力作用下，就会引起严重的隧道工程危害，例如流砂、管涌、基坑突涌等。总之，水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用，随着工程勘察的发展，其必将受到越来越广泛的重视，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。
2.2.3 水文地质变化对生态环境的影响
隧道和矿山坑道等长期大量涌水或大量排放地下水，造成工程地区含水层被疏干，是生态环境恶化，主要表现为：地表水枯竭、生活、工农业用水缺失、地表沉降、土壤沙化、建筑物受到损害。而且对工程造成的危害主要表现为：对衬砌结构、上部结构的腐蚀、冲蚀；长期浸泡引起的道路翻浆；拱部严重漏水对隧道内部设施的损坏等等。
一旦隧道水文地质调查疏忽或是缺少细节，在隧道施工阶段就会遇到各种各样的问题，很多突发的涌水、漏水不仅增加的建设成本，而且大大降低了施工安全性。若是在水底隧道出现漏水现象，严重的会造成巨额的经济损失和人员伤亡。每年花费在防排水修复，养护方面的资金巨大，有的隧道甚至因为水文条件过于恶劣而在运营之后几年便停止运营了，所以从上述可以得到水文地质对于隧道勘测设计重要性很大。
结语
水文地质工作在建筑物持力层选择、基础设计、工程地质灾害防治等方面都起着重要的作用，随着工程勘察的发展，其必将受到越来越广泛的重视，切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起着极大的推动作用。隧道工程对环境水文地质条件及周围的生态环境会带来程度不同的影响。因此,我们认为,今后在新建隧道等地下工程时要认真开展隧道水文地质环境变化规律及其对生态环境影响的评估这一重要工作。
参考文献
[1] 徐伟军．工程地质勘察与水文地质．城市建设，2010(18)
[2] 鞠建英．实用地下工程防水手册[M] ．北京．中国计划出版社，2002．
[3] 杨忠摧．《环晚水文地质学》原子能出版社，1990．12．
隧道工程地质问题范文3
关键词：工程地质 工作过程 教学方法 实践能力
随着国家经济的迅猛发展，使得公路、铁路、城市地铁交通事业发展迅速，带动地下工程与隧道工程技术专业、道路桥梁工程技术专业快速发展，该专业学生的需求不断扩大。地下工程、隧道工程和道路桥梁在勘察阶段、施工阶段以及后期运营过程中，遇到的复杂的工程地质条件，以及由此带来的复杂工程地质问题，为高职《工程地质》课程的发展与改革注入新的动力。结合学院特色，在分析本课程先存教学问题的基础上，探讨课程改革的思路与方法。
《工程地质》是地下工程与隧道工程技术专业、道路桥梁工程技术专业的专业基本技能课，为必修专业课。本门课程具有概念多，实践性强等特点。学生们自学也容易看懂大部分的内容，但难以记住，不易真正掌握。
现阶段所采用的教学方法和手段一般是遵循理论—实践的路线，以课堂多媒体、理论讲授为主，缺少对工程实践问题的引入，授课抽象，不易理解。这与高等职业教育培养一线岗位应用型人才的目标也不一致，加上选用的教材，理论性偏强，与专业工程实践的联系不够紧密，造成学生学完该门课程后，仍不知道本课程与所学专业的联系。
基于上述问题，在《工程地质》的教学过程中，笔者始终贯彻以下两个思路：一是对于教学内容，尽量秉承高职教育“理论知识实用为主，够用为度”的原则，多讲述与专业有关的工程地质问题，把工程地质密切地与专业联系起来，以引起学生对该课程的重视，提高其学习的积极性；二是采用多种形式的教学方法，充分利用多媒体教学的优势，来吸引学生，发挥他们的主观能动性，使他们学习从“被动的听”变为“主动的学”，从“抽象的概念”变为“具体的实物”。为此，笔者在教学过程中进行了以下“改革”，达到了预期的效果，也得到学生们的好评。
一、教学内容适当整合，做到理论与专业实践相结合
对于教材的内容编排，根据专业特色的不同，有的放矢的进行适当整合，尤其是理论性太强的部分，适当作取舍。由于学生对今后所从事的专业工作、其与工程地质现象引起的典型工程事故，以及分析各种事故产生原因的关系缺乏了解，所以在上绪论部分内容时，笔者用了较多的时间结合工程实际，向学生们介绍本课程与所学专业的关系，在以后的教学中结合书本上的内容穿插介绍工程实例，如隧道地质环境调查、超前地质预报、隧道施工监控、高等级公路地质勘察、软土地基处理、公路边坡滑坡治理、桥基选址等内容。这些工程实例增长了学生的见识，丰富了教学内容。使学生们真正认识到工程地质与他们所学的专业有着密切的联系，体会到该课程的重要性。
二、改变传统教学方式，调动学习积极性，变“被动听”为“主动学”
（一）打破传统的“教师讲，学生听”的传统模式，强调教学过程以学生“学”为主。以提高综合能力为目的，围绕某个主题安排学生通过查找相关资料、结合实例，进行讨论交流。例如与工程实践结合紧密的章节（如地质构造、地质灾害防治措施等部分内容），在讲授完知识点之后，采用学习小组的形式，让学生们分组探讨不同的主题，然后以PPT讲解的形式，上台进行答辩汇报。对于文字较多的一般掌握层次的章节，也可以采取类似的方式，教师先给出学习提纲，预先安排同学，要求其自学查阅资料备课，然后上台讲解。讲解之后，台下同学对其进行评价，最后老师总结，分析其优缺点，补充其遗漏之处。这种方式，打破课堂上老师“一人言”的局面，活跃了课堂气氛，在一定程度上也调动了学生的学习积极性，也增强了学生的团队合作意识。
（二）是多采用直观教学。将某些抽象的概念通过录像、图片、标本、模型向学生解释清楚。电化教学的形式有着不可比拟的优势，它可以演示复杂的地质过程，重演人类无法重演的地质灾害等。因此，在讲授地质构造、常见地质灾害时，可多结合图片、模型，以及视频等教学形式。
（三）是重视地质实习。地质实习是过程地质教学的最后一个环节，也是“画龙点睛”的重要环节，它对学生加深所学知识的理解极有帮助。一方面是安排4课时的读图实训，加强学生对基本地形图、工程地质图的读图能力。另一方面是选择合适的实习地点，让学生多接触工程实际。例如在安排不良地质现象这部分内容时，注意选择与隧道、路桥建设有关的地质问题。充分利用学院岩石与土壤专修室、工程图纸库，强化实训环节。
最后，应加强教师与学生之间的交流。课下多于学生沟通，以询问、网络交流或是匿名书信等形式收集学生意见，找到教学方法中存在的不足，加以改善。另外，在网络发达的今天，应为学生多提供课程相关的专业网站，为学生自主学习，扩展视野，添砖加瓦。
我国高职院校的交通工程技术类毕业生正将成为未来高职发展的中流砥柱，因此进行工程地质课程建设与改革，通过培养学生职业能力为目标组织教学内容、加强实践教学环节等方式，充分发挥教师在教学中的主导作用，提高学生的自主学习能力，结合社会实际需要，认真组织落实教学工作，培养出更多更好的交通工程建设需要的应用型、技能型人才。
参考文献：
[1]胡庆国.路桥专业工程地质学课程教学改革探索[J].交通高教研究，1997.2.
[2]熊文林.高职《工程地质》课程教学改革的实践与思考[J].职业教育研究，2012.9.
隧道工程地质问题范文4
【关键词】地质环境问题；地下水疏干；地表水渗漏；岩溶塌陷；断层破碎带
前言
南山隧道工程位于重庆市南岸区，全长2820m，轴线方向107°，为单向双洞隧道。隧道进口位于上新街，路面高程280.66m；出口位于瓦房子社，路面高程322.96m。该隧道横穿南山山脉，山脉由南温泉背斜构造构成，背斜轴呈北北东，南南西向展布，背斜两翼岩层倾角较陡，轴部岩层倾角较平缓，隧道区涉及地层主要有三叠系上统须家河组（T3xj）砂、泥岩夹炭质页岩、煤线地层，中统雷口坡组（T2l）泥灰岩、白云质灰岩夹钙质页岩、泥岩及下统嘉陵江组（T1j）灰岩、白云质灰岩夹岩溶角砾岩地层。南山山脉顶部形成岩溶槽谷，分布于背斜的轴部，谷内岩溶洼地，漏斗、漏水洞发育，地表分布有涂山湖等地表水体。据区域地质、水文地质资料，在背斜翼部为须家河组的碎屑岩孔隙裂隙层间水及轴部雷口坡组、嘉陵江组碳酸盐岩岩溶水，含水较丰富。南山隧道工程建设到K0+868m（隧道中段还有235m未开挖），已产生对地下水疏干问题，初始地下水涌水量达10000余T/d，至目前涌水量仍有3000余T/d，并与部分地表连通（涂山湖），地表水体已产生渗漏，据初步分析，还可能产生地表岩溶塌陷等重大地质环境问题。为防止这些地质环境问题的进一步产生和扩大，对其地质环境问题形成条件、成因进行研究，提出切实可行防治方案建议。
一、地质背景
南山隧道横穿条状低山山脉，山脉走向呈北北东（N20°E）向展布，山脉顶部形成岩溶槽谷地貌，槽谷高程420-450m发育于南温泉背斜的轴部，槽谷走向顺背斜构造轴线延伸，槽谷内被第四系全新统残坡积层覆盖，谷内汇水条件较好，有水塘及人工湖分布，如涂山湖等。隧道工程横穿南温泉背斜（图1），背斜翼部涉及地层岩性主要有侏罗系下统自流井组 （J1-2Z）紫红、黄绿色泥岩、页岩夹长石石英砂岩；三叠系上统须家河组（T3xj）地层，该地层按岩性段划分为六段，其中2、4、6段岩性为青灰色、灰白色巨厚层状长石石英砂岩夹灰黑色页岩；1、3、5段岩性为浅灰、青灰、深灰色、黄绿、灰绿色、灰黑色页岩、砂质页岩、砂质泥岩夹薄层煤层、煤线及少量细、粉粒石英砂岩，总厚600-800m。在背斜轴部出露地层有三叠系中统雷口坡组（T2l）及下统嘉陵江组（T1j）地层，岩性为一套碳酸盐岩地层。其中雷口坡组地层厚度50-100m，嘉陵江组地层厚420-440m[1]。
南温泉背斜为一不对称背斜，东南翼岩层产状105°-120°∠36-59°北西翼岩层产状295-310°∠48-73°，在背斜轴部岩层倾角3-15°。因构造挤压，裂隙及小的断裂发育，特别是在背斜轴部地段，纵张裂隙及横张裂隙发育，且贯通性好，构造裂隙主要表现二组，裂隙：①140-160°∠67-80°，裂隙：②95°∠82°，张开宽度10-40cm，粘土及亚粘土充填。两组裂隙相互切割、连通，另外顺背斜构造轴线发育两条逆断层，分布于背斜构造轴线的西侧雷口坡组及嘉陵江组地层之中，断层产状100°∠60°，破碎带厚度20-30m[2]据隧道勘察的物探测试结果：在里程K0+745-K0+765、K0+885-K0+905、K1+190-K1+265段地下岩溶（溶洞、溶隙）发育，其中K1+145-K1+265段岩溶发育由浅部（高程435m）向下至高程280m，岩溶段已超过隧道底板高程290m以下。由于这些地质构造及岩溶的存在，为地下水赋存提供了良好的空间。隧道区内主要涉及三叠系上统须家河组碎屑岩孔隙裂隙层间水及三叠系中统雷口坡组以及下统嘉陵江组碳酸盐岩溶水，地下水较丰富，尤其是处于背斜轴部区碳酸盐岩溶水。据1/20万区域水文地质资料及南山隧道勘察资料表明，三叠系上统须家河组巨厚层长石石英砂岩夹炭质页岩、砂质页岩及薄煤层地层中钻孔涌水量一般200-500T/d，部分钻孔涌水量大于1000T/d；雷口坡组碳酸盐岩地层中钻孔涌水量100-300T/d，嘉陵江组碳酸盐岩地层中钻孔涌水量一般400-1000T/d，地下暗河流量10-500L/s（雨后流量可大于500L/s）[1]。从隧洞勘察报告中采用地下水动力学水平坑道疏干法计算，在T2l、T1j地层中隧道涌水量达6230-6434m3/d。从含水岩组富水性来看，处于背斜轴部区的碳酸岩含水岩组的富水性较其两翼碎屑岩含水岩组地层富水性强。
二、引起隧道突水、地表渗漏问题成因分析
南山隧道自施工以来到目前为止，隧道左洞进口段已施工868m长，从穿越的地质条件和施工方法分析，南山隧道产生的地质环境问题的原因主要有两个方面：第一是地质因素，第二是施工因素。
1、地质因素：从前面谈到的南山隧道横穿南温泉背斜，该背斜为高隆起背斜，其两翼岩层倾角较陡，背斜轴部岩层倾角较平缓，从背斜翼部到轴部，岩层产状变化大，且有断层分布，构造裂隙十分发育。在背斜轴部区分布的碳酸盐岩形成岩溶槽谷、轴部张性构造裂隙发育，且贯通性较好，为地下水的赋存提供了良好的场所，岩溶水十分丰富，为隧道产生涌水、突水提供了有力条件，由于地下水的突然大量排放，致使水动力条件急剧改变，其具体表现：一是地下水位迅速降低；二是在降落漏斗范围内水力坡度突然增大，流速加快，其后果，一方面减少了对上部岩土体的浮托力；另一方面增强了地下水流对原有洞穴、溶隙、裂隙中堆积充填土层、岩屑、碎块石等的潜蚀、冲蚀，以及液化作用，并将其带走[3]。另外，由于地下水位变化，造成地下水位以上含水介质空间内气体压力的变化产生的，由于地下水位以上岩土体去浮托力，空间内形成了较大的气体压力差，使上部岩土体向下逐渐坍塌，最终与地面连通，隧道顶部涂山湖地表水发生渗漏就是这样产生的。
2、人为因素：隧道施工开挖方式采用放炮开挖，由于超药量放炮震动，导致岩体进一步破碎，构造裂隙扩展，上部岩土体受震动塌陷，为地下水径流增加了新的通道，为地表水（涂山湖）渗漏提供了下渗通道，在隧道施工建设中由于超前预报工作存在一定的误差，以致施工过程中出现的断层破碎带、地下水涌水排泄等问题，未得到及时有效的防治，特别是由于地下水大量排放（最大突水量10000余T/d），导致含水介质空间扩大至地面涂山湖，涂山湖水产生大量渗漏，湖水位下降达0.7m（有人工给水补给湖水）。
三、防治对策
重庆南山隧道工程建设已引起地下水大量疏干，地表涂山湖水发生渗漏，应引起有关方面重视，并采用相应防治措施和对策
1、邀请水文地质工程地质专业单位，及时开展在研究区域水文地质、工程地质条件，特别是地下水动力条件的基础上，作出隧道工程建设对地下水疏干和对涂山湖水渗漏的影响评价，要在隧道工程建设影响区圈出或划分出严重影响区、中等影响区和一般影响区，以便分别采取相应的对策。
2、应加强隧道工程建设过程中的超前预报工作，提高对地质异常区位置、类型、规模预测预报精度；应加强对涂山湖水渗漏、水位下降和可能产生渗漏通道等环境地质问题的监测工作，以便及时为隧道工程建设中防治灾害提供科学依据。
3、及时对隧道内发生突发穿水进行有效治理，可采取对隧道周围岩体空隙进行高压灌浆填充固结的堵塞封闭措施，减少地下水排放。
4、隧道施工中，特别是进入背斜轴部段，因构造裂隙发育，贯通性好，岩溶发育，地下水丰富，易产生新的突水、漏水及岩溶塌陷等地质环境问题。隧道建设宜采取弱爆破、短进尺、强支护的工程措施。
参考文献：
[1]陈学敏、陈厚林等，重庆幅1：20万区域水文地质调查报告【R】.1977，7-9，32-33.
隧道工程地质问题范文5
1.1地层岩性及物性参数
隧道工程涉及地层主要有第四系全新统坡残积粉质黏土，冲、洪积细圆砾土，卵石土;泥盆系中统大枫沟组及公馆组灰岩、千枚岩、千枚岩夹灰岩、灰岩夹千枚岩;志留系下统梅子垭组千枚岩，含泥炭质片岩夹云母片岩、片岩。此外，局部有长英质岩脉及岩株侵入。本区经历了多次构造变动，岩层不同程度发生变质。
1.2地质构造
受本区构造影响，隧道区褶皱构造和断裂构造相对发育，隧道洞身穿越4个褶皱构造，其中两个向斜构造、两个背斜构造。杜家山隧道穿越断裂总共10条(854m)，占隧道群全长的8.07%，其中洞身穿越主要断裂7条(累计长度834m)，洞身穿越3条一般断层(累计长度20m)，对隧道有较大影响。隧址区地表基岩露头节理较发育－发育，全隧道岩体受2～3组节理切割、控制，其中正洞洞身发育两组近似平行洞轴节理，为不良节理，影响范围2892m/2段，占隧道全长的27.33%。麻坪河横洞发育一组近似平行洞轴节理，为不良节理，贯穿整个横洞，对隧道围岩影响较大，岩体完整性较差。
1.3不良地质
(1)岩溶隧道灰岩区属弱岩溶化岩层，溶洞密度小、个体小，隧道区岩溶的发育多与构造破碎带关系密切。岩溶裂隙水主要接受大气降水和地表水补给，富水性好，断层及构造发育区岩溶突水的可能性很大。
(2)高地应力条件下硬质岩岩爆和软质岩变形最大水平主应力值为10.31～27.33MPa，最小水平主应力值为8.31～16.83MPa，隧道最大埋深约773m，隧道通过硬质岩长度约2936m，占隧道总长的27.74%，隧道通过软质岩长度约6756m，占隧道总长的63.84%，在高地应力条件下易发生硬质岩的岩爆和软质岩的大变形问题。
(3)边坡稳定性工点区域麻坪河、二郎沟内第四系覆盖层较厚，分布有较多滑坡、错落，多为堆积层滑坡、错落，不良地质体物质主要为碎石土及粉质黏土，规模较大。隧道进口及出口岩体节理、裂隙较发育，岩体较破碎，风化层厚约10m，边坡稳定性差。丁家河横洞进口为云母片岩和炭质片岩，岩体节理、裂隙发育，岩体完整性、层间结合差，风化层厚，边坡稳定性差。麻坪河横洞及丁家河斜井进口岩体节理、裂隙较发育，岩体较破碎，风化层厚约16m，边坡稳定性差。目前对隧道洞身无影响，但施工不当会对洞口和施工便道造成一定影响。
(4)偏帮及掉块全隧道岩体受2～3组节理切割、控制，其中正洞洞身发育两组近似平行洞轴节理，为不良节理，影响范围2892m/2段，占隧道全长的27.33%。麻坪河横洞发育一组近似平行洞轴节理，为不良节理，贯穿整个横洞，对隧道围岩影响较大，岩体完整性较差，易偏帮、掉块。
(5)有害气体隧道洞身在穿越志留系下统含泥炭质片岩夹云母片岩，襄渝二线财神庙隧道通过同组地层时，有低浓度H2S、瓦斯等有毒有害气体逸出。施工中应提前按规定采取合理的安全措施，加强有毒有害气体监测，消除可能出现的安全风险。
2水文地质条件
根据隧道通过区的地层岩性、地质构造特征，并结合含水岩组的不同，地下水分为第四系孔隙水、基岩裂隙水和岩溶水三大类。基岩裂隙水又可细分为六个含水岩组，而发育于岩溶中的岩溶水，水量不稳定，随季节变化大，对施工影响大。根据水文地质调查、地表泉水流量大小、岩性和构造及水文地质计算，将隧道部位地下富水性分为强富水、中等富水、弱富水三个区(其中中等富水分为2个亚区)。隧道通过强富水区3000m/2段，占总隧道总长的28.35%;通过中等富水区5169m/3段，占总隧道的48.84%;通过弱富水区2413m/2段，占总隧道的22.8%。采用降水入渗法计算和地下水动力学法计算隧道涌水量预测结果:正常涌水量为40487m3/d，最大涌水量为120096m3/d。麻坪河横洞涌水量预测结果:正常涌水量为11829m3/d，最大涌水量为35487m3/d。丁家河横洞涌水量预测结果:正常涌水量为4772m3/d，最大涌水量为14316m3/d。丁家河斜井涌水量预测结果:正常涌水量为636m3/d，最大涌水量为1907m3/d。
3工程地质条件复杂程度分级及评价
3.1隧道地质复杂程度分级
根据对隧道工程地质、水文地质条件的综合分析，预测隧道施工中可能会出现岩爆、大变形、突涌水(泥)、围岩失稳、放射性异常、有害气体及不良节理等地质灾害:洞身穿越断层破碎带10条及影响带(进出断层20个部位)，高－极高地应力段1段，褶曲带4段，岩溶发育段、泥炭质片岩夹云母片岩带1段，物探异常带10段，可溶岩与非可溶岩接触带、隧道进出口和洞身河沟浅埋段3处及不良节理影响带3段等高风险部位。
3.2隧道工程地质条件评价
杜家山特长隧道全长10582m，穿越秦岭南麓低中山区，地形崎岖，地势险要，山高沟深，植被茂密，地质构造复杂，地层岩性软硬不均，地下水丰富，隧道埋深大，施工中可能存在突然涌水(泥)、坍塌、冒顶、高地应力条件下的岩爆及软岩变形、岩溶及有害气体逸出等地质问题，隧道不确定因素多，工程难度大。隧道洞身两端为志留系下统梅子垭组千枚岩、含泥炭质石英片岩、云母片岩、云母石英片岩，中部岩性为泥盆系中统公馆组和大枫沟组千枚岩、千枚岩夹灰岩、灰岩、灰岩夹千枚岩等。其中梅子垭组云母石英片岩，公馆组和大枫沟组灰岩、灰岩夹千枚岩，含钙质、石英质较多的千枚岩以及岩株、岩脉状长英岩属硬质岩，隧道通过硬质岩长度约2936m，约占隧道总长的27.74%;梅子垭组云母片岩、含泥炭质石英片岩、千枚岩、大枫沟组绢云母千枚岩属软质岩，隧道通过软质岩长度约6756m，约占隧道总长的63.84%;洞身通过10条断层，断层破碎带以断层泥砾、挤压片岩、挤压千枚岩、压碎岩等极软岩为主，长度约为890m，占隧道总长的8.41%。隧址区经历多期构造作用，褶皱、断裂构造极为发育，隧道穿越的重要断层有7条，一般断层有3条(累计通过断带长度为854m)，大型褶皱4个。通过主要断裂有:F12宋家垭断层(280m)、F13－2麻坪河断裂(24m)、F13－4界岭村断层(100m)、F13－12纸房沟断层(60m)、F13杜家山断层(90m)、F13－18丁家河断层(235m)、F13－19东镇断层(45m)，推测在DK222+000附近穿越界岭村斜卧背斜核部，在DK223+280附近穿越纸房沟斜卧向斜核部，在DK224+660附近穿越二郎沟斜卧背斜核部，在DK226+000附近穿越丁家河斜卧向斜核部。隧道洞身通过两段强富水带(总长3.55km，约占隧道总长33.54%)、2段中等富水带(总长5.319km，约占隧道总长50.26%)、2段弱富水带(总长1.767km，约占隧道总长16.7%)。隧道洞身在DK227+260～DK228+150(890m)段通过含泥炭质片岩夹云母片岩带。隧道洞身在DK220+340～DK224+470(4130m)段埋深350～773m，存在高－极高地应力。隧道在断层破碎带、可溶岩与非可溶岩接触带、褶皱带核部、含泥炭质片岩带工程地质条件较差，容易产生突然涌水、坍塌、冒顶、变形量过大等地质问题;隧道在软质岩区及软硬岩交互段可能出现坍塌、掉块及局部段落的围岩变形量过大等地质问题;硬质岩区一般岩体较完整，但受多组节理、裂隙切割，存在掉块、高地应力下的岩爆以及强富水性问题;隧道在含泥炭质片岩可能出现低浓度H2S、瓦斯等有毒有害气体逸出;该隧道还存在岩溶等地质问题。综合评价:隧道地质条件一般，局部段落较差。
4结束语
隧道工程地质问题范文6
关键词 ：水利工程；工程地质；水文地质；
中图分类号：F407.9 文献标识码：A
1 引言
我国面积广阔，地形复杂多样，气候条件地区差异明显，与之对应的工程地质和水文地质情况亦是复杂多变，水利工程一般投资较大，稍不注意就将影响工程质量，造成巨大的经济损失。工程地质勘察为工程建设的质量以及运行期的安全提供了重要基础资料，水利工程地质勘察基本上保证了水利工程建设的顺利进行。实践证明，我国目前的病险水库产生的主要原因除了施工质量外，最主要的原因就是前期工程地质和水文地质勘查不到位。可见，做好工程地质和水文地质勘查工作对水利工程的建设和顺利运行至关重要。
2 常见水利工程的工程地质和水文地质条件
工程地质和水文地质条件，可理解为与水利工程建筑物有关的各种地质因素的综合，主要包括：① 土石类型及其性质；② 地质结构；③ 地形地貌；④ 水文地质；⑤ 天然建筑材料等方面。
2．1 土石类型及其性质
土和岩石是水利工程建筑物的地基、建筑材料或建筑介质。它们的类型和性质对建筑物的稳定性、安全性、技术上的可行性、经济上的合理性都有着极为重要的影响。
2．2 地质结构
地质结构包括地质构造和岩体结构。地质构造按构造形态可分为倾斜构造、褶皱构造和断裂构造三种类型。岩体结构是指未固结成岩的第四级土层的结构，包括各种成因类型土层的成层特征、岩相变化和空间分布规律。
2.3 地形地貌
地形一般指地表形态、高程、山势高低、山脉水系、自然景物、森林植被，以及建筑物分布等，常以地形图的形式予以综合反映。地貌主要指地表形态的成因、类型，以及发育程度等。
2．4 水文地质
水文地质条件一般包括：① 地下水类型，如上层滞水、潜水、承压水等；②含水层与隔水层的埋藏深度、厚度、组合关系、空间分布规律及特征；③ 岩层的水理性质，包括溶水性、给水性、透水性等；④地下水的运动特征，包括流向、流速、流量、补给关系等；⑤ 地下水的动态特征，包括水位、水温、水质随时间的变化规律；⑥ 地下水的水质，包括水的物理性质、化学性质、水质评价标准等。水文地质条件的好坏直接关系到水库是否漏水，坝基是否稳定，地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题。
2．5 天然建筑材料
天然建筑材料勘查应查明工程所需的各类天然建筑材料料场的分布、位置、储量、质量、开采和运输条件等，为工程设计和施工提供依据。
3 水利工程地质问题分析
3．1 坝基岩体的工程地质分析
不同的坝型，其工作特点不同，所以对地质条件的要求也就不同。因此，除了对各类坝型的工作特点应有所了解外，特别要了解不同坝型对地质条件的适应性和对工程地质条件的要求。由于坝区岩体中存在的某些地质缺陷，可能导致产生的工程地质问题主要有坝基稳定问题和坝区渗漏问题。
3．2 边坡的工程地质分析
常见的边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡四种类型。此外尚有塌滑、错落、倾倒等过渡类型，另外泥石流也是常见的边坡破坏的类型。影响边坡稳定的因素有：地形地貌条件的影响；岩土类型和性质的影响；地质构造和岩体结构的影响；水的影响；其他因素如风化因素、人工挖掘、振动、地震等。
3．3 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析
理想的建洞山体应具备的条件：建洞区地质构造简单，岩层厚，节理组数少，间距大，无影响整个山体稳定的断裂带；岩体坚硬完整；地形完整，没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形；无岩溶或岩溶很不发育；地下水影响小；无有害气体和异常地热。
围岩变形破坏的几种类型：脆性破裂；块体滑动和塌方；层状弯折和拱曲；塑性变形和膨胀。
3．4 水库工程地质问题分析
水库有两类：一类是在河流上筑坝拦水所形成的人工湖泊，即地面水库；另一类是利用地下蓄水构造，经人工控制形成的地下水库。水库蓄水后，水文条件、库周的水文地质条件都会发生比较剧烈的变化，以致影响库区及邻近地段的地质环境。例如库水升高浸润库岸，风浪作用冲蚀库岸，地下水位上升浸没洼地等。因此产生了各种工程地质问题，诸如水库渗漏、水库浸没、水库塌岸、水库淤积、水库诱发地震等问题。
3．5 软土基坑工程地质问题分析
软土基坑工程地质问题主要包括两个方面：土质边 坡稳定和基坑降排水。在软土基坑施工中，为防止边坡失稳，保证施工安全，采取的措施有：设置合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等。
软土基坑降排水的目的主要有：增加边坡的稳定性；对于细砂和粉砂土层的边坡，防止流砂和管涌的发生；对下卧承压含水层的黏性土基坑，防止基坑底部隆起；保持基坑土体干燥，方便施工。软土基坑开挖的降排水一般有两种途径：明排法和人工降水。其中，人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水方式。
4 西北地区的工程地质及水文地质问题
西北地区面积广阔，含昆仑山和秦岭以北、贺兰山以西的大面积区域，涉及新疆、宁夏、甘肃、青海、陕西以及内蒙古六省区。该区域地形十分复杂，地貌多样，山地、高原、沙漠、盆地均有分布。从水利工程的分布看，该区域集中了我国相当一部分大中型的水利工程。但是该区域地质环境较差，地质灾害频发，水文气象条件变化较大，工程地质和水文地质问题较为复杂，能否对该地区的工程地质及水文地质问题进行透彻的分析研究，已经成为能否保证该区域水利工程顺利运行及兴建的关键。
4．1 山区泥石流、滑坡、崩塌灾害
西北地区地处印度板块和西伯利亚板块活动区，该区域发育了大量的断裂带，这对水利工程的实施带来很多不利因素。由于构造活动频繁，西北地区也是我国的五个地震多发区之一，地震引发的活动断裂为山区泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害创造了条件。舟曲泥石流灾害、玉树地震灾害，无一不是例证。
4．2 地面沉降及地裂缝灾害
地面沉降和地裂缝的成因机理和沿途破坏机制比较复杂，但产生这些灾害的重要原因是过分开采地下水。西部地区社会经济的飞速发展，使得城市膨胀、人口增长，丁矿企业迅速发展，当地表水资源已远远跟不上社会经济的发展脚步时，只能通过过量抽取地下水的方法弥补。过量开采地下水直接导致地下水位快速下降，进而地面沉降、地裂缝灾害不断加剧。如西北地区的古城西安，地面沉降、地裂缝问题已经比较严重，好在近年来已经引起重视，各种如地下水回灌等措施正在实施，情况有所好转。
4．3 水土流失问题
水土流失问题是困扰西北地区经济社会发展的一个大问题。西北地区属大陆性季风气候区，降水时间比较集中，雨季多发暴雨，再加上该地区稀薄的植被，这直接导致了水土流失问题的发生。除了该地区的自然气象因素外，由于滥砍滥伐、超载放牧、过渡开垦等历史原因，西北地区水土流失问题相当严峻，自然条件十分恶劣。个别地区为了眼前利益，置大局于不顾，不仅不严格执行治理保护政策，反而大搞开发，破坏了大量的地貌和植被，更加加剧了水土流失问题。另外，近年来西北地区大量煤、油、气资源的开发，过多生产道路的修建，也对环境带来了很多不利的影响，导致了新的人为原因的水土流失。
4．4 隧道工程勘测问题
西北地区山区面积较大，各级水利工程、公路、铁路的修建难免需要遇到隧道工程。例如我国的南水北调工程的西线工程位于地质构造上青藏高原东部巴颜喀拉地块内，块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征，构造运动非常强烈，是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所，在这一地区南水北调西线工程基本都以隧洞的形式穿越这一台地。水利、铁路和公路各项工程的前期勘测工作主要通过地面勘测的方法进行，勘测仪器设备的优劣、勘测人员素质的高低、勘测方法的选择无疑成为形象工程的重要因素。
4．5 高边坡问题
随着我国大规模建设向西部推进，西北地区高山峡谷区的一系列重大的水电建设和交通干线都涉及众多的岩质高陡边坡变形稳定问题，以及黄土高原的高陡黄土边坡稳定问题，露天开矿区也涉及高陡边坡的稳定性问题，还有边坡岩土体的动力稳定性问题。边坡的高度已经远远打破我国的历史记录和世界纪录，边坡规模的增大，边坡工程地质条件更加复杂，使高边坡变形与稳定性成为一个突出的工程地质问题。其中高陡边坡的工程适宜性问题、形成的地质一力学机制、变形与破坏的方式、工程荷载作用下的性状及控制措施与途径是高边坡研究中必须解决的关键问题。
结语
有什么样的区域背景，就决定了什么样的工程地质和水文地质条件。实践证明，作为一个优秀的水利工程勘测人员，不仅要了解工程地质和水文地质方面的专业知识，还要了解工程设计的原理和方法，因为工程地质问题的提出与解决均须与设计、施工单位共同协作才能完成。因此，需要不断总结经验，交流推广、提高水利工程地质勘察的技术水平。
