隧道地质勘察

隧道是修建在地层中的建筑物，它从位置选择到具体设计、直至施工，均与工程地质条件有密切关系。工程地质条件包括岩层性质、地质构造、岩层产状、裂隙发育程度及风化程度、隧道所处深度及其与地形起伏的关系、地层含水程度、地温及有害气体情况、有无不良地质现象及其影响等。基于以上原因，在隧道的勘察中，应十分注意工程地质工作，加强隧道勘察。隧道勘察阶段的划分应与设计阶段相适应，一般分为可行性研究勘察、初步勘察和详细勘察。对地形地质条件简单的中、短隧道，可采用一阶段勘测，但勘测工作应按相应要求和深度，提供施工图设计所需资料；多数隧道的勘察都采用两阶段勘测，即初步勘察与详细勘察；对于地形地质条件特别复杂的长大隧道也可采用多阶段勘测。为配合整个路线勘察工作，隧道勘察宜与路线勘测阶段相当。

2．3．1　可行性勘察

本阶段勘察的目的主要是为可行性研究提供所需的地质资料。可行性研究分为预可行性研究和工程可行性研究，相对应的就是预可行性研究阶段工程地质勘察（简称预可勘察）和工程可行性研究阶段工程地质勘察（简称工可勘察）。预可勘察主要侧重于收集与研究已有的文献资料；而在工可勘察中，需在分析已有资料的基础上，通过踏勘，对各个可能方案作实地调查，并对不良地质地段等重要工点进行必要的勘探，大致查明地质情况。

2．3．2　初步勘察

（1）目的和任务

隧道设计和施工方案的正确性直接取决于地质勘探工作的完整性与可靠程度。以往由于地质勘察工作不充分，造成变更设计，因此延误工期、增加投资的情况时有发生。所以对隧道工程来说，地质勘察工作是至关重要的。初勘阶段的工作是为选择隧道方案作出工程地质论证。因此，对各个隧道方案，必须有计划地进行现有地质资料的搜集和现场实地调查测绘，以取得充分的第一手资料，然后通过分析研究，为选择或复查隧道位置及洞口位置的最佳方案作出符合实际的工程地质论证。

初勘的任务，首先是选择隧道位置。初勘阶段必须初步查明各隧道方案的工程地质、水文地质条件，以便根据地质特征比选确定最优方案，并为初步设计提供所需地质资料。隧道位置选定后，再根据初勘结果初步确定隧道通过地带的围岩等级。根据围岩分级可以大致确定隧道开挖难易，采用施工方法、支护类型及设计所需参数。通过初勘，为隧道的初步设计提供必要的地质资料。

（2）基本内容

隧道初勘应根据现场地形地质条件，结合隧道的建设规模、标准和方案比选，确定勘察的范围、内容和重点，并应基本查明以下内容：

①地形地貌、地层岩性、水文地质条件、地震动参数。

②褶皱的类型、规模、形态特征。

③断裂的类型、规模、产状，破碎带宽度、物质组成、胶结程度、活动性。

④隧道围岩岩体的完整性、风化程度、围岩等级。

⑤隧道进出口地带的地质结构、自然稳定状况、隧道施工诱发滑坡等地质灾害的可能性。

⑥隧道浅埋段覆盖层的厚度、岩体的风化程度、含水状态及稳定性。

⑦水库、河流、煤层、采空区、瓦斯、含盐地层、膨胀性地层、有害矿体及富含放射性物质的地层的发育情况。

⑧不良地质和特殊性岩土的类型、分布、性质。

⑨深埋隧道及构造应力集中地段的地温、围岩产生岩爆或大变形的可能性。

⑩岩溶、断裂、地表水体发育地段产生突水、突泥及塌方冒顶的可能性。

皕瑏瑡傍山隧道存在偏压的可能性及其危害。

皕瑏瑢洞门基底的地质条件、地基岩土的物理力学性质和承载力。

皕瑏瑣地下水的类型、分布、水质、涌水量。

皕瑏瑤平行导洞、斜井、竖井等辅助坑道的工程地质条件。

（3）初勘主要手段及要求

初勘主要手段有收集与研究既有资料、调查与测绘、勘探、试验等几种。勘探应以钻探为主，结合必要的物探、挖探等手段进行综合勘探。钻孔宜沿隧道中心线，并在洞壁外侧不小于5m的下列位置布置：

①底层分界线、断层、物探异常点、储水构造或地下水发育地段。

②高应力区围岩可能产生岩爆或大变形地段。

③膨胀性岩土、岩盐等特殊性岩土分布地段。

④岩溶、采空区、隧道浅埋段及可能产生突泥、突水地段。

⑤煤系地层、含放射性物质的地层。

⑥覆盖层发育或地质条件复杂的隧道进出口。

勘探深度应至路线设计高程以下不小于5m。遇采空区、岩溶、地下暗河等不良地质时，勘探深度应至稳定地板以下不小于8m。洞身段钻孔，在设计高程以上3～5倍的洞径范围内应采取取岩、土试样，同一地层中，岩、土试样的数量不宜少于6组；进出口段钻孔，应分层采取岩、土试样。遇有地下水时，应进行水位观测和记录，量测初见水位和稳定水位，判明含水层位置、厚度和地下水的类型、流量等。在钻探过程中，遇到有害气体、放射性矿床时，应做好详细记录，探明其位置、厚度，采取试样进行测试分析。对岩性单一、露头清楚、地质构造简单的短隧道，可通过调绘查明隧址工程地质条件。

工程地质及水文地质测试应符合下列规定：

①地下水发育时，应进行抽（注）水实验，分层获取各含水文地质参数并评价其富水性和涌水量。水文地质条件复杂时，应进行地下水动态观测。

②在孔底或线路设计高程以上3～5倍的洞径范围内应进行孔内波速测试，采取岩石试样做岩块波速测试，获取围岩岩体的完整性指标。

③当岩芯采集困难或采用钻探难以判明孔内的地质情况时，宜在基本实验的基础上选择物探方法，进行孔内综合物探测井。

④深埋隧道及高应力区隧道进行地应力测试。隧道的地应力测试应结合地貌地质单元选择在代表性钻孔中进行，地应力测试宜采用水压致裂法。

⑤有害气体、放射性矿体等应按相关规定进行测试、分析。

⑥高寒地区应进行地温测试，提供隧道洞门和排水设计所需要的地温资料。

（4）初步勘察应提交的资料

①地质条件简单的短隧道可列表说明其工程地质条件，特长隧道、长隧道、中隧道和地质条件复杂的短隧道应按工点编制文字说明和图表资料。

②文字说明：应对隧道工程建设场地的水文地质及工程地质条件进行说明，分段评价隧道的围岩等级；分析隧道进出口地段边坡的稳定性及形成滑坡等地质灾害的可能性；分析高应力区岩石产生岩爆和软质岩产生围岩大变形的可能性；对傍山隧道产生偏压的可能性进行评估；分析隧道通过储水构造、断裂带、岩溶等不良地质地段时产生突水、突泥、塌方的可能性；隧道通过煤层、气田、含盐地层、膨胀性地层、有害矿体、富含放射性物质的地层时，分析有害气体（物质）对工程建设的影响；对隧道的地下水涌水量进行分析计算；评估隧道工程建设对当地环境可能造成的不良影响及隧道工程建设场地的适宜性。

③图表资料：1∶10 000隧址区域水文地质平面图；1∶10 000隧址区域工程地质平面图；1∶2 000隧道工程地质平面图；1∶2 000隧道洞口工程地质断面图；1∶100～1∶2 000隧道洞身工程地质平面图；1∶100～1∶200隧道洞身工程地质断面图；1∶50～1∶200钻孔柱状图；物探、测井资料；原位测试、地应力测量资料；水文地质测试资料；岩、土、水测试资料；有害气体、放射性矿体、地温测试资料；附图、附表和照片。

2．3．3　详细勘察和施工中的动态勘察

（1）详勘的目的和任务

详勘的目的是根据批准的初步设计，对已选定的隧道位置进行详细的工程地质勘察，为编制隧道的施工图提供工程地质资料。详勘的主要任务是：对隧道所在区的地形、地貌（包括洞外接线），工程地质特征及水文地质条件作出正确的评价；根据控制围岩稳定的诸因素及地层弹性纵波的波速，分段确定隧道洞身的围岩类别。由于隧道地质情况千变万化，施工时各段洞身掘进、支护及衬砌类型也不尽相当，要求详勘时根据地质变化提供相应的施工设计资料及建议。

（2）详勘的基本内容

详勘是在初勘的基础上开展进一步深入细致的工作，着重查明和解决初勘时未能查明解决的地质问题，补充、核对初测时的地质资料，对初勘时建议深入调查、勘探的重大复杂地质问题应作出可靠的结论。隧道进、出洞口地段是地质复杂地段及不良地质地段，加之边、仰坡较陡，因此洞口边、仰坡稳定性较差，详勘应根据地质特征，着重分析隧道围岩的稳定性及洞口斜坡的稳定性。另外，详勘应正确评价和预测隧道区的工程地质、水文地质条件及其发展趋势，提供设计、施工所需的定量指标，以及设计施工应注意的事项和整治措施意见。

（3）详勘的主要手段

详勘应充分利用初勘取得的各项地质资料，采用以钻探、测试为主，调绘、物探、简易勘探等手段为辅的综合勘察方法，对路线及各类构造物建设场地的工程地质条件进行勘察。地质调绘的范围、测点，物探网的网、线、点的范围和布置，物探方法的运用，以及坑探、槽探的位置等，应与初勘时未能查明的地质条件或沿隧道轴线方向有复杂的地质问题的地段相适应，以期达到进一步查明和补充校核的目的。钻探主要用于以下情况：a．有丰富地下水，洞顶沟谷有覆盖层，且洞身埋藏较浅；b．洞身穿过古河谷，地质构造较复杂，且有软弱夹层，地下水通道面及其他软弱结构面；c．特殊地质、不良地质影响隧道严重时；d．露头缺乏，覆盖层较厚，且在较大范围内未能取得物探解释的可靠对比资料，无法鉴定隧道通过部分的围岩类别时。在上述钻探区域，钻探位置、孔深、孔数及取样等应按不同地质问题的需要而定，在隧道中线上一般应布置钻孔。

（4）详勘应提交的资料

详勘野外工作结束后，原始记录、计算、底图等应在工地认真进行校检、分类整理，并完成详勘说明书。详勘完成后提交下列资料：详勘说明书（根据详勘提出对设计及施工方案的建议）；地质详勘成果书（包括地质平面图及剖面图，重大地质问题的评价，钻探、试验资料整编等）。

（5）施工中的动态勘察

由于地质条件的复杂性和勘察周期的制约性，有些复杂场地（岩溶、破碎带、岩性纵横向差异大的地区）或地形困难场地（陡坡、鱼塘等）在前期勘察阶段难以布置充分的勘察工作量，无法查清场地详细工程地质条件。在施工期间，可以进行补充勘察，如对岩溶发育区或岩性差异大的场地进行钻探，对原进场困难场地通过施工便道进场钻探。施工中发现新的地质问题也要补充勘察。应该把施工期间的勘察工作视作前期勘察工作的重要补充。当隧道偏离初步设计位置或地质条件需进一步查明时，应进行补充工程地质调绘，补充工程地质调绘的比例尺为1∶2 000。