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1、高盖山隧道工程地质评价高盖山隧道工程地质评价1.1 1.1 工程概况工程概况高盖山隧道是拟建向塘莆田（以下简称向莆线）铁路的控制工程之一，位于福建省福州市永泰县境内。全长21104m，是继该线戴云山、青云山之后第三长的隧道。第1页/共34页1.2 1.2 研究内容研究内容主要结合隧道工程勘察资料，从区域地质构造特征、隧道水文地质特征及隧道涌水量预测及隧道的围岩稳定、围岩压力、围岩分类等方面对隧道工程地质进行评价。第2页/共34页1.3 1.3 评价依据评价依据 主要结合了工程勘察依据以及工程岩体分级标准际（GB 50218-94）等相关规范和标准 第3页/共34页2.1 2.1 地理位置地理位
2、置高盖山隧道区起于福建省福州市永泰县长庆镇罗里垄，经过黄连山、丹洋村、德洋村，止于永泰县富泉镇七漈大坑里。隧道最大埋深819m，最浅埋深72m。第4页/共34页2.2 2.2 地形地貌地形地貌高盖山隧道横穿高盖山脉东北延伸部，山脉主要高盖山隧道横穿高盖山脉东北延伸部，山脉主要走向为北北东南南西。走向为北北东南南西。隧址区为构造剥蚀中低山地形，火山岩地貌，山隧址区为构造剥蚀中低山地形，火山岩地貌，山峰林立，地形险峻，沟谷多为峰林立，地形险峻，沟谷多为“V”V”形谷，线路经形谷，线路经过地区多为悬崖峭壁。过地区多为悬崖峭壁。隧道北侧的高盖山为最高山峰，海拔隧道北侧的高盖山为最高山峰，海拔1128m
3、1128m。隧道进出口地势较陡隧道进出口地势较陡(如照片如照片1 1、照片、照片2 2所示所示)第5页/共34页照片照片2 隧道出口地形地貌隧道出口地形地貌照片照片1 隧道进口地形地貌隧道进口地形地貌隧道起于长庆镇罗里垄隧道止于富泉镇七漈大坑里第6页/共34页2.3 2.3 气象气象隧址区地处中亚热带的北界，属中亚热带季风性湿润气候，。年均气温19.5，一月平均气温8.9，七月平均气温27.1。年均降水量1563mm，39月份为多雨季节，10月至第二年2月为少雨季节，79月夏秋之交，常遭台风暴雨袭击。无霜期296天。第7页/共34页3.1 3.1 地层岩性特征地层岩性特征高盖山隧道及其两侧1k
4、m范围内分布的地层主要为火山岩地层，有侏罗系上统南园组第三段（J3n3）、白垩系下统寨下组下段（K1z1）和上段（K1z2）。代表岩性主要有二长花岗岩、英安质晶屑凝灰熔岩、流纹 岩、砂砾岩等另外，在山间谷地、洼地及山坡地表上还零星分布有第四系冲洪积（Q4al+pl）和残坡积层（Qdl+el）。第8页/共34页3.2 3.2 地质构造地质构造高盖山隧道位于闽东火山断坳带的福鼎高盖山隧道位于闽东火山断坳带的福鼎云霄火云霄火山断陷带中段，位于福建东部重力梯度带上。北山断陷带中段，位于福建东部重力梯度带上。北北西向的顺昌闽清断裂带从测区的东北侧经过，北西向的顺昌闽清断裂带从测区的东北侧经过，闽江口永定
5、北东东向断裂带在测区东南部穿过。闽江口永定北东东向断裂带在测区东南部穿过。在复杂的区域构造背景下，区内构造显得比较复在复杂的区域构造背景下，区内构造显得比较复杂，主要发育有脆性断裂，褶皱不发育。杂，主要发育有脆性断裂，褶皱不发育。测区内发育的断裂主要有测区内发育的断裂主要有1515条，其中穿越隧道的条，其中穿越隧道的断层共有断层共有1313条条第9页/共34页照片照片3 F6断层硅化破碎带断层硅化破碎带照片照片4 F10断层硅化破碎带断层硅化破碎带第10页/共34页照片照片6 GGS-D540节理密集带节理密集带照片照片5 F11断层破碎带断层破碎带 第11页/共34页4.1 4.1 地表水发
6、育特征地表水发育特征隧道区横穿永泰县油洋火山喷发洼地，地表水系闽江流域，为大樟溪支流。测区内大部分属剥蚀中低山地貌，地形高差大，水系多呈树枝状，发育“V”形谷，河床狭窄，纵坡降大，水流较急，排水通畅。旱季河流量小，雨季流量增大数倍数十倍。地表水受大气降水补给，向两侧坡脚排泄。第12页/共34页4.2 4.2 地下水发育特征地下水发育特征隧道区地下水类型有孔隙水、沉积岩层间裂隙水、隧道区地下水类型有孔隙水、沉积岩层间裂隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水，受大气降水补给。基岩裂隙水和构造裂隙水，受大气降水补给。孔隙水：主要分布荷洋、德洋一带的山间盆地冲孔隙水：主要分布荷洋、德洋一带的山间盆地冲洪积砂、卵
7、石土孔隙中，水量丰富，透水性好。洪积砂、卵石土孔隙中，水量丰富，透水性好。裂隙水：主要位于岩石的裂隙中。其中侵入岩体裂隙水：主要位于岩石的裂隙中。其中侵入岩体裂隙不发育，地下水量贫乏；断层及受断层影响裂隙不发育，地下水量贫乏；断层及受断层影响而裂隙较发育部位，透水性好，地下水量较丰富；而裂隙较发育部位，透水性好，地下水量较丰富；其余沉积岩地下水赋水性一般。其余沉积岩地下水赋水性一般。第13页/共34页4.3 4.3 隧道水文地质特征及涌水量预测隧道水文地质特征及涌水量预测为了近一部查明该地的具体地质状况，后期对该地关键区域进行了补充勘察，主要以隧道深孔的方式进行，并在成孔以后进行了一系列的试验
8、，包括综合测井、地应力测试、抽水试验、压水试验等。下面以高盖山2号深孔的现场试验为例。第14页/共34页表1 抽水试验成果表序号降深（m）稳定流量延续时间（h）稳定时间（h）m3/dL/s145.6018.1440.21028.7526.00225.0015.5520.18025.2523.75抽水试验抽水试验高盖山高深2钻孔S-Q曲线图第15页/共34页压水试验压水试验 表3 压水试验成果表第16页/共34页、涌水量预测涌水量预测隧道隧址区区域水文地质条件复杂，同时地下水的赋存量较丰富。而隧道隧址区区域水文地质条件复杂，同时地下水的赋存量较丰富。而且地下水涌、突水现象导致的环境工程地质问题对
9、隧道施工、运营的且地下水涌、突水现象导致的环境工程地质问题对隧道施工、运营的影响和危害较突出。为此进行地下水涌、突水危害的影响评价影响和危害较突出。为此进行地下水涌、突水危害的影响评价.评价选用的方法主要是大气降水渗入法。评价选用的方法主要是大气降水渗入法。采用采用铁路工程水文地质勘察规程铁路工程水文地质勘察规程附录公式附录公式Q=2.74WAQ=2.74WA式中：式中：QQ隧道通过含水体地段的正常涌水量（隧道通过含水体地段的正常涌水量（m3/dm3/d）降水入渗系数，根据断层及基岩节理裂隙的发育情况，采用降水入渗系数，根据断层及基岩节理裂隙的发育情况，采用入渗系数经验值入渗系数经验值 WW多
10、年平均降水量（多年平均降水量（mmmm），根据当地气象观测资料，多年），根据当地气象观测资料，多年平均降水量为平均降水量为1632.5mm1632.5mm A A断裂破碎带所在沟谷的汇水面积（断裂破碎带所在沟谷的汇水面积（km2km2）隧道涌水量按断层和节理密集带分段估算结果详见隧道涌水量按断层和节理密集带分段估算结果详见附表附表1 1。第17页/共34页5.1 5.1 场地稳定性、适宜性评价场地稳定性、适宜性评价场地稳定性、适宜性评价场地稳定性、适宜性评价根据根据中国地震动参数区划中国地震动参数区划图图（GB18306-2001GB18306-2001），），高盖山隧道隧址区地震动峰高盖山隧
11、道隧址区地震动峰值加速度值为值加速度值为0.05g0.05g，地震，地震动反应谱特征周期值为动反应谱特征周期值为0.35s0.35s，抗震设防烈度为，抗震设防烈度为6 6度。度。隧址区没有深大断裂带通过，隧址区没有深大断裂带通过，场地属于构造较稳定区域。场地属于构造较稳定区域。5.2 5.2 场地地震安全性评价场地地震安全性评价场地地震安全性评价场地地震安全性评价根据中国地震局中震安评根据中国地震局中震安评200720079 9号号对向莆铁路重对向莆铁路重点工程场地地震安全性评价报点工程场地地震安全性评价报告的批复告的批复，高盖山隧道场地，高盖山隧道场地断裂最新时代为中更新世，未断裂最新时代为
12、中更新世，未发现有晚更新世以来断裂活动发现有晚更新世以来断裂活动的地质、地貌证据，所以近场的地质、地貌证据，所以近场区内断裂不具备发生区内断裂不具备发生6.06.0级以上级以上地震的地质构造背景，地震时地震的地质构造背景，地震时也不具备因断裂错动而直接造也不具备因断裂错动而直接造成对隧道工程产生破坏的条件。成对隧道工程产生破坏的条件。第18页/共34页隧道地温预测隧道地温预测正常情况下，地温随着埋深的增加而均匀上升，现对常温正常情况下，地温随着埋深的增加而均匀上升，现对常温递增作如下推算递增作如下推算 隧道恒温层温度的推算隧道恒温层温度的推算根据如下公式计算各求算点的恒定温度根据如下公式计算各
13、求算点的恒定温度:Ts=TTs=T站站hKt hKt Ts Ts 求算点恒温层温度求算点恒温层温度T T站站气象站恒温层温度（永泰县平均气温气象站恒温层温度（永泰县平均气温19.519.5 ）。）。h h 求算地点与气象站高差。求算地点与气象站高差。(求酸点标高求酸点标高-永泰气象站标永泰气象站标高约高约75m)75m)Kt Kt 气温梯度气温梯度(根据三明、福州地区的观测数值，高盖山根据三明、福州地区的观测数值，高盖山地区取地区取0.50.5/100m)/100m)第19页/共34页隧道地温预测隧道地温预测因为恒温层以下便为增温带，其温度场的分布主要由地球因为恒温层以下便为增温带，其温度场的
14、分布主要由地球内热控制，一般情况下，其温度随深度的增加而递增。内热控制，一般情况下，其温度随深度的增加而递增。隧道地温计算隧道地温计算隧道不同埋深地段的地温预测计算公式如下：隧道不同埋深地段的地温预测计算公式如下：T Ttsts（H HHsHs）KtKt式中式中TT围岩原始温度（围岩原始温度（）；）；tsts隧道所在地区各求算点的恒温层温度（隧道所在地区各求算点的恒温层温度（）；）；HH隧道埋置深度，等于地面标高减去路肩标高；隧道埋置深度，等于地面标高减去路肩标高；HsHs恒温层深度，取恒温层深度，取30m30m；KtKt求算地点的地温梯度，高盖山地区取求算地点的地温梯度，高盖山地区取3.03
15、.0/100m/100m。高盖山隧道恒温、地温计算结果详高盖山隧道恒温、地温计算结果详见表见表5 5。第20页/共34页地应力的计算根据区内隧道水压致裂法地应力测试成果结合周边工程建筑地应力实测值以及福建沿海边缘陆域的原地应力测量研究成果，福建地区地应力受构造作用明显，最大地应力为水平方向，确定该隧道水平最大地应力H1.051.2Z、水平最小地应力h0.70.8Z，第21页/共34页岩爆灾害预测高盖山隧道洞身围岩大部分为硬质脆性岩，其最大埋深为819m。根据工程岩体分级标准判别法及其他判别法综合评定,遂址区内的埋深H538的部分里程范围内的围岩属高应力区，开挖过程中可能发生岩爆。第22页/共3
16、4页大变形的判别隧道洞身在DK473+646DK474+457.8段围岩为寨下组下段（K1z2）紫红色砂砾岩、泥岩、凝灰质砂砾岩及沉凝灰岩等软质岩层,最大埋深688m 经采用工程岩体分级标准判别法评定，该段埋深H300，全部属于极高应力区，开挖过程中洞壁岩体有剥离现象，容易产生软岩大变形。第23页/共34页5.4 不良地质和特殊岩土第24页/共34页5.5 隧道围岩分级高盖山隧道线路经过地区地层岩性较单一、地质构造较复杂，洞身围岩级别变化较大。通过现场钻探揭露出的岩体的结构特征和完整状态（主要以RQD值体现）及考虑岩石的风化程度、地下水活动等他因素综合考虑将围岩主要分为由高到低的-级。第25页
17、/共34页其中隧道进口,出口表层原岩出露地表，进口处全强风化层厚约23m，出口处全强风化层厚约12m，围岩受风化作用呈轻微破碎，岩体完整性较差，围岩稳定性差，将其围岩分别定义为、级另外F1、F2、F3、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F10-1、F11、F11-1、F12断层及其影响带围岩破碎，节理裂隙发育，岩体完整性差，围岩稳定性差，为级围岩第26页/共34页其中晚侏罗世碎斑熔岩、正长斑岩脉、二长花岗斑岩脉、早白垩世中洋里单元、白垩系下统寨下组上段，岩石坚硬，节理裂隙不发育，地下水不发育，岩体完整性较好，围岩稳定。为级围岩。第27页/共34页6.1 6.1 结论结论该区地形地貌属构造剥
18、蚀中低山地形，火山岩该区地形地貌属构造剥蚀中低山地形，火山岩地貌，山峰林立，地形险峻地貌，山峰林立，地形险峻该区区域地层岩性以火山岩地层为主；区域地该区区域地层岩性以火山岩地层为主；区域地质构造较为复杂，主要发育有脆性断裂。质构造较为复杂，主要发育有脆性断裂。该区地表水系属于闽江流域，水系多呈树枝状，该区地表水系属于闽江流域，水系多呈树枝状，受大气降水影响明显；地下水主要发育孔隙水、受大气降水影响明显；地下水主要发育孔隙水、裂隙水，受大气降水补给。裂隙水，受大气降水补给。第28页/共34页6.1 6.1 结论结论该区无深大断裂通过，场地属较稳定区域；隧该区无深大断裂通过，场地属较稳定区域；隧道
19、洞身最高地温达道洞身最高地温达38.7638.76，局部火山岩及侵入岩，局部火山岩及侵入岩区地温可能更高，属地温危害区域；区内地应力区地温可能更高，属地温危害区域；区内地应力受构造作用明显；隧址区绝大部分为硬质脆性岩受构造作用明显；隧址区绝大部分为硬质脆性岩类，隧道深埋区洞身围岩属高应力区，开挖过程类，隧道深埋区洞身围岩属高应力区，开挖过程中可能发生岩爆，局部软质岩深埋区属极高应力中可能发生岩爆，局部软质岩深埋区属极高应力区容易产生软质岩大变形；区内不良地质主要为区容易产生软质岩大变形；区内不良地质主要为一处山体崩塌形成的堰塞湖，无特殊岩土。一处山体崩塌形成的堰塞湖，无特殊岩土。隧区地层岩性单
20、一，地质构造复杂，洞身及其隧区地层岩性单一，地质构造复杂，洞身及其辅助坑道围岩级别变化较大。辅助坑道围岩级别变化较大。第29页/共34页6 6、1 1 结论结论水文地质条件研究表明：隧道区内的地质灾害点见1处山体崩塌堆积物在隧道线路上方地表河谷形成一堰塞湖，该处隧道洞身埋深浅，仅为76.5m，隧道施工开挖时可能造成隧道坍塌、涌水及堰塞湖水渗漏事故的发生；F11-1断裂带地表为一条小河，汇入线路右侧附近的富泉溪，洞身埋深约70米，隧道施工开挖时可能会造成隧道坍塌、涌水及河水渗漏事故的发生。第30页/共34页6.2 6.2 建议建议隧道进出口地势较陡，表层原岩出露地表，围隧道进出口地势较陡，表层原
21、岩出露地表，围岩受风化作用呈轻微破碎，隧道开挖应加强衬砌，岩受风化作用呈轻微破碎，隧道开挖应加强衬砌，防止塌方冒顶。同时由于进出口处地形边缘多呈防止塌方冒顶。同时由于进出口处地形边缘多呈“V”V”字形沟谷，故在其上方应设立天沟，拦截、字形沟谷，故在其上方应设立天沟，拦截、排泄地表水，避免其进入洞内影响施工及铁路建排泄地表水，避免其进入洞内影响施工及铁路建成后的正常运行。成后的正常运行。隧道区及附近严禁采石、采矿活动，保护隧道隧道区及附近严禁采石、采矿活动，保护隧道洞身围岩的稳定。隧道开挖爆破应采取控制爆破洞身围岩的稳定。隧道开挖爆破应采取控制爆破（光面爆破或预裂爆破），尽量使围岩少受损伤，（光
22、面爆破或预裂爆破），尽量使围岩少受损伤，以免爆破过大，产生过量费方，影响施工进度，以免爆破过大，产生过量费方，影响施工进度，同时影响上部现有边坡的稳定同时影响上部现有边坡的稳定第31页/共34页6.2 6.2 建议建议高盖山隧道长度大、平均埋深深，地下水量相对较为丰富，隧道工程施工应设计良好的排水及通风系统，并备好必要的排水、通风设备。隧道围岩分级，是综合钻探、物探及地质调绘等成果确定，在隧道开挖过程中，若发现围岩级别划分不准确时应根据施工实际情况进行及时的调整。第32页/共34页非常感谢现场各位老师的指导以及同学的支持非常感谢现场各位老师的指导以及同学的支持！由于本人水平有限由于本人水平有限对于本人在论文正文及论述中的不足之处对于本人在论文正文及论述中的不足之处恳请各位评委老师的批评和指正恳请各位评委老师的批评和指正！第33页/共34页感谢您的观看。感谢您的观看。第34页/共34页