任务2.1　隧道工程地质调查与勘测

2.1.1　工作任务

通过隧道工程地质调查与勘测相关知识的学习，主要能够承担以下工作任务：

（1）对隧道通过地段的地质进行地质调查测绘工作；

（2）对隧道工程地质进行勘探、测试工作。

2.1.2　相关配套知识

1.工程地质调查测绘

隧道通过地段的地质调查测绘是隧道工程地质勘测的核心工作。

（1）铁路工程地质技术规范的总要求

①查明隧道通过地段的地形、地貌、地层、岩性、地质构造。岩质隧道应着重查明岩层层理、片理、节理等软弱结构面的产状及组合形式，断层和褶皱的性质、产状、宽度及破碎程度；土质隧道应着重查明土的成因类型、结构、成分、密实程度、潮湿程度等。

②查明隧道是否通过煤层、气田、膨胀性地层、采空区、有害矿体及富集放射性物质的地层等，并进行工程地质评价。

③查明不良地质、特殊岩土对隧道通过的影响，评价隧道可能发生的地质灾害，特别是洞口对边坡、仰坡的影响，提出工程措施意见。

④对于深埋隧道，应预测隧道洞身地温情况。

⑤在深埋及构造应力集中地段，对坚硬、致密、性脆岩层应预测岩爆的可能性，对软质岩层应预测围岩大变形的可能性。

⑥对隧道浅埋段及洞口段应查明覆盖层厚度、岩土体的风化和破碎程度、含水情况，评价其对隧道洞身围岩及洞口边、仰坡稳定的影响。

⑦对傍山隧道，外侧洞壁较薄时，应预测偏压危害。

⑧应根据地质调绘、物探及验证性钻探、测试成果资料，综合分析岩性、构造、地下水状态、初始地应力状态等围岩地质条件，综合岩体完整性指数、岩体纵波速度等，分段确定隧道围岩分级。

⑨对接长明洞地段，应查明明洞基底的工程地质条件。

⑩当设置有横洞、平行导坑、斜井、竖井等辅助坑道时，应查明其工程地质条件。

（2）地形地貌调查

主要是查明隧道通过地段的山体自然情况，其中包括山坡的形态和坡度、河流两岸阶地对称情况、山体垭口和鞍部的分水岭分布。分析上述自然情况与河流切割、地质构造、岩层分布的关系。

（3）地层、岩性调查

要查明隧道通过地段的地层时代、地层层序、地层岩性及岩性变化，查明地层接触关系。要特别注意查明岩层的顺序和厚度、岩性特征和物理力学性质以及岩石的风化程度（表2-1-1）。

调查中，要特别注意软弱岩层和特殊岩层的分布和厚度，如泥岩、煤层、盐类地层、膨胀性地层和含大量黄铁矿的地层等，因为它们是隧道围岩中的不稳定岩层。在岩溶发育地区，还要特别注意可溶性岩层与不透水岩层接触界面的分布，因为它们是岩溶发育的有利场所。

（4）地质构造调查

地质构造与隧道围岩稳定性和施工地质灾害关系最密切，所以它是隧道工程地质勘测的核心工作。调查的重点是褶皱、断层、节理、侵入体或岩脉等。

褶皱调查的主要内容包括：褶皱的基本类型、形态类型、两翼的地层时代和岩性、褶皱核部的位置、褶皱轴线走向、轴面产状等。

断层调查的主要内容包括：断层的存在和证据、断层的位置和产状、断层的破碎带宽度和物质组成、断层的力学性质等。

节理调查的主要内容包括：节理的组数和发育程度、主要节理的产状（特别是节理走向）和力学性质、风化裂隙的影响范围和深度等。

（5）水文地质调查

地下水增加了隧道施工的难度，隧道的开挖又常常引起地下水的流失，影响隧道所在地段的居民用水。地下水与地表水文地质有密切关系，所以隧道工程地质勘测要进行水文地质调查。水文地质调查的主要内容包括：隧道通过地段的井、泉情况，分析水文地质条件，判断地下水的类型、水质、侵蚀性、补给来源等，预测洞身最大及正常分段涌水量，并取样作水质分析。在岩溶发育地区，应分析突水、突泥的危险，充分估计隧道施工诱发地面塌陷和地表水漏失等破坏环境条件的问题，并提出相应工程措施意见。

（6）滑坡、落石、岩堆、泥石流和岩溶地质调查

主要查明这些不良地质是否存在及其性质，存在的位置及其范围，不良地质的规模及其对隧道施工和隧道本身的影响。

（7）地温测定

地温对隧道施工，特别是对深埋隧道施工有很大影响。因为，在地壳恒温层（距地表10～35m）以下，深度每增加100m，温度将增加3℃，当温度超过38℃时，在潮湿的隧道内施工将有很大困难，所以隧道工程地质勘测要进行地温测试，为施工单位提供地温资料。

2.勘探、测试工作要求

勘探测试工作是隧道工程地质勘测的重要内容，特别是对复杂地质、复杂地形条件下施工的长大、重点隧道更是如此。

（1）有关工程地质勘察规范对勘探测试工作总的要求

①地质条件复杂的隧道宜采用综合勘探方法。地质条件复杂的深钻孔应综合利用。

②钻孔位置和数量应视地质复杂程度而定。洞门覆土较厚时，应布置勘探孔；地质复杂，长度大于1000m的隧道，洞身应按不同地貌及地质单元布置勘探孔查明地质条件；主要的地质界线，重要的不良地质、特殊岩土地段，可能产生突泥危害地段等处应有钻孔控制；穿越城市和大江大河的隧道应按相关规定进行勘探或专题研究。洞身地段的钻孔位置宜布置在中线外8～10m；钻探完毕，应回填封孔。

③钻探深度应达到路肩以下3～5m，遇溶洞、暗河及其他不良地质时，应适当加深至溶洞及暗河底以下5m。

④钻探中应作好水位观测和记录，探明含水层的位置和厚度，并取样作水质分析。水文地质条件复杂的隧道，应做水文地质试验，测定地下水的流向、流速及岩土的渗透性，计算涌水量，必要时作水文地质动态观测。

⑤应取代表性岩土试样进行物理力学性质试验。

⑥对有害矿体和气体，应取样作定性、定量分析。

（2）勘探的阶段及其工作要求

隧道工程地质勘测的勘探工作分为初测阶段和定测阶段。

①初测要求

长隧道、特长隧道、多线（三线及三线以上）隧道、工程地质条件复杂而控制线路方案的隧道以及需作代表性设计的隧道，应编制隧道工程地质纵断面图，分段提供隧道围岩分级。当区域地质复杂、方案较多时，应编制隧道线路方案工程地质图或隧道地区地质构造图。勘探的数量及布置视隧道区域地质的复杂程度而定，宜沿洞身纵断面布置，以说明隧道的工程地质和水文地质情况以及围岩分级等。

水文地质、工程地质条件较复杂，长度超过2000m的控制线路方案的越岭隧道，应充分利用卫片、航片判释，作大面积地质测绘。为查明隧道工程地质条件，确定线路方案，可根据需要，提前布置物探、钻探、测试工作。

②定测要求

不论是一般隧道、长大隧道或者地质复杂隧道，均应进行单独的工程地质勘测工作，编制单独工点的图表资料。