论铁路隧道工程的地质勘探地质问题探讨

　　摘要:在我国铁路建设速度和规模不断提升的情况下，铁路建设过程中很多时候都会遇到山区等复杂地形条件，需要进行隧道施工。文章在对工程实例金鑫过分析的基础上，探讨了该隧道的岩溶、断层状况以及地下水文条件等，旨在为提高铁路隧道工程的地质勘探效果，提供理论参考。
　　关键词：铁路隧道，地质勘探，岩溶
　　引言
　　在我国铁路建设速度和规模不断提升的情况下，铁路建设过程中很多时候都会遇到山区等复杂地形条件，这就需要进行隧道施工。由于越岭隧道其地质条件比较复杂，断层破碎带较多，岩溶发育带以及各种采空区多，膨胀性沿途的存在等，给铁路隧道施工带来了很大的不利因素。所以在铁路隧道施工的过程中，加强对地质状况的勘探，绕开不良的地质阶段是提高隧道施工质量的重要保证。进行铁路隧道施工地质勘查时候，要科学的按照勘查的程序进行，在全面收集相关资料的基础上，以大面积的隧道施工地质调绘作为基础，通过钻探和物探作为勘查的方法，以孔内测试验、土石水样室内试验以及观测点观测等勘查方法，对隧道洞身区域的重大断层破碎地带、岩层性质、地下水文状况等内容进行深入的分析。
　　1本研究对象的工程概况
　　该隧道地处甘肃省境内，作为一越岭隧道，整个隧道的全长是5236.1米。最大埋深大约为310米，最小埋深大约为26米。该隧道区域的地层特点是：第四系上更新通风积层新黄土，中更新统洪积层老黄土，上第三系上新统粉质黏土、砾岩，下伏奥陶系中统马家沟组角砾状灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩、泥质灰岩、豹皮灰岩、石灰岩、白云质灰岩、白云岩等。
　　2工程地质问题及评价
　　2.1隧道平面位置的选择
　　在工程的设计阶段，对该隧道提出了两个方案，隧道比较方案主要穿越了太岳山板隆北西向构造区的霍山复背斜西翼，与隧道贯通方案相比更加靠近霍山复背斜的轴部破碎带，断裂构造极其发育，岩体破碎至极破碎；由于受青阡洼断层等阻水逆断层带影响，隧道比较方案穿越区域地下水的补给区及径流区，灰岩岩溶发育，可能发生突水、突泥等地质灾害，调查时发现的溶洞最大直径约3.0m；隧道比较方案穿越区地下水发育，地下水类型主要为基岩裂隙水、岩溶水，根据调查线路附近井泉、居民用水情况，本隧道比较方案将影响到附近村庄上万居民生活。综合比较，最终确定以隧道贯通方案穿越。
　　2.2地质断层情况
　　断层破碎带岩体破碎，地下水发育，断层位置的确定对隧道围岩等级的划分有着极为重要的作用。隧道区地质构造复杂，断裂发育，岩体破碎，在大面积地质调绘的基础上，以钻探为主，通过对EH-4大地电磁法和有源大地电磁法两种物探方法的分析，判定隧道共穿越断层7条，其中4条为物探、钻探推测断层。当隧道通过断层破碎带和影响带，以及层间错动带时，围岩均为角砾碎石状松散结构，围岩类别甚低，物探测试呈低阻带，断层水岩溶水发育，其涌水具有突然性和水量大的特征，发生突水突泥等地质灾害的可能性较大。施工时应加强超前地质预报及初期支护，严格控制开挖进度，二衬紧跟。在地下水位以下挖掘时由贫水地段进入破碎带时，应防止突水，做好止排水工作。隧道施工时严禁放大炮，避免对隧道洞身上部地层的裂隙贯通，使积水涌入隧道洞身，造成人为的地质灾害。
　　2.3岩溶状况
　　地质构造直接控制着岩溶的发育过程，是由于构造影响岩石的透水性，可溶岩石的透水性直接决定着岩溶的规模，岩溶发育方向主要受层面的控制，岩溶发育的地段一般集中在断层破碎带(尤其是正断层)附近，在可溶岩与非可溶岩的接触面附近，地下水径流区，岩体节理发育段。该隧道洞身地层除进出口外全部为奥陶系中统马家沟组(Om2)角砾状灰岩、泥灰岩、角砾状泥灰岩、泥质灰岩、豹皮灰岩、石灰岩、白云质灰岩、白云岩等，测区内岩溶较发育，主要位于断层破碎带，地表发现最大溶洞直径3m。由于该隧道处于青阡洼阻水断层带西侧的贫—弱富水区，且处于泉水排泄区的下游，难于形成地下水径流，根据物探及钻探分析，隧道区岩溶规模不大，沿断层破碎带及影响带可能存在小型岩溶，不影响工程进展。
　　2.4岩爆性质
　　隧道开挖后，改变了岩体的应力平衡状态，导致围岩发生变形和破坏，岩体中初始应力的状态及其特点与隧道围岩的稳定有着密切的联系。岩爆是高地应力地区地下洞室中围岩脆性破坏时应变能突然释放造成的一种动力失稳现象。岩爆的成因，多数认为是高潜能突然释放的结果，凡是有利于产生盈利集中和高潜能存在的地段，就有产生岩爆的可能性。而高潜能的储存又与隧道埋深、地层岩性、地应力状态、洞室埋深、围岩应力状态、开挖断面形式、开挖方法等有关，在众多因素中，地层岩性和地应力条件是产生岩爆的决定因素，即处于高地应力环境中的结构完整的硬脆性围岩是容易发生岩爆的。该隧道洞身范围存在白云岩，灰岩等硬质岩石，最大埋深达420m，且新生代构造十分发育，因此存在岩爆的可能性，在隧道施工中应加强防护措施。
　　3隧道施工水文地质状况分析
　　地下水所造成的危害是隧道工程设计和施工中的重大问题，地下水作用触发或诱发的灾害性工程地质问题，严重影响隧道的安全施工和运营，如果处理不当，还会影响居民生活、生产用水，造成严重的环境地质问题。该隧道区围岩受构造影响严重，水文地质情况较复杂，根据收集水文资料，青阡洼—乔家庄—东岭村一线为一近SN向断裂带总体为逆断层，为阻水断层，断层东侧为富水区域，隧道开挖将对区域地下水的补、径、排条件产生影响。由于青阡洼断层的影响，地下水沿该断层形成串珠状断层泉，成为区域地下水的排泄通道。本区地下水类型有第四系、第三系孔隙潜水、基岩裂隙水、岩溶水、构造裂隙水。隧道贯通方案处于泉水补给的下游，位于断裂带西侧的贫—弱富水区，水量局部较丰富。但是由于该区地质构造复杂，断层发育，由于断层的导水作用，其涌水量较大。同时考虑隧道区域泉水的排泄量及物探预测含水层的分布情况，局部存在较丰富的地下水，地下水类型主要为岩溶水、裂隙潜水、断层带水，隧道施工中可能造成突水突泥地质灾害。
　　结语
　　越岭隧道往往地质构造复杂，断裂发育，隧道破碎带及影响带围岩类别甚低，发生突水突泥的可能性较大，在设计及施工过程中应当引起足够重视。地质构造对越岭隧道富水程度的影响甚大，该隧道处于青阡洼阻水断层带西侧的贫—弱富水区，处于泉水排泄区的下游，难于形成地下水径流，因此不存在大规模连通的溶洞，但是由于断层的导水作用，断层及其影响带可能存在小型溶洞。隧道洞身存在灰岩、白云岩等硬质岩石，且最大埋深为420m，加之新构造运动十分发育，施工过程中发生岩爆的可能性很大。隧道区处于泉水补给的下游，位于断裂带西侧的贫—弱富水区，洞身大部分段落水量小，但是在断层及其影响带存在大量岩溶水、裂隙潜水、断层带水，隧道施工中可能造成突水突泥地质灾害。
　　参考文献:
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