浅论水下隧道岩土工程勘察

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1、浅论水下隧道岩土工程勘察摘要:随着我国经济发展的需耍，长距离、大管径的输气、输油管道愈来愈多。大管道穿越河流，若采用大开挖沟埋敷设方式,施丁时影响航运，不利于环境保护,更不便于管道维护和保养。水下隧道岩土工程勘察的要点在于选择稳定的隧道洞口、适当的隧道埋深、岩体强度和隔水性能良好的隧道围岩，根据判定的隧道围岩类别和预测的涌水量,提出合理的隧道支护和防止水措施建议。关键词:水下隧道;岩土工程勘察;防止水措施中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1隧道位置的选择根据公路T程地质勘察规范［1］，水下隧道穿越河流，宜

2、选在河床顺直、河道较窄、河水较浅,而又无深槽的地段；同时应避开高烈度地震区。水下隧道不宜穿越褶皱、断裂和岩溶发育区。除沉管法施工的水下隧道在松散土层中穿越外，其它方法施工的水卜隧道•般宜在岩层屮穿越。水下隧道宜在水平岩层中穿越，而不宜在陡倾斜岩层中穿越。水下隧道洞口位于河流两岸，应尽量避开不良地质地段，选择高程应避免洪水倒灌洞口。隧道洞口距河流永久稳定岸坡的距离一般不宜小于30m02隧道顶板埋深的确定沉管法施工的水下隧道顶板必须位于河流冲刷深度以下。其它方法施工的水下隧道，除应位于河流冲刷深度以下外，还应选择单层

3、厚度大、强度高、完整性好的岩层作为隧道顶板。大型侵入岩体内部的岩浆岩类岩体强度高、完整性好，与沉积岩类中的泥质岩类一样，节理、裂隙不发育，岩层渗透性差，隧道顶板在岩层中最小埋深，亦即隧道顶板以上岩层厚度宜为3~5倍隧道丽室跨度。变质岩类、侵入体边缘与岩脉中的岩浆岩类和沉积岩类中的非泥质岩类，由于节理、裂隙相对较发育,甚至可能存在大的、贯通性好的构造裂隙或溶蚀裂隙、卸荷裂隙，隧道顶板在岩层中的最小埋深宜不小于20〜30m03隧道围岩类别判定隧道围岩是指隧道周围一定范围内，对坑道稳定性能产生影响的岩、土体。隧道I韦I

4、岩分类方法，主要是以控制围岩稳定性的围岩结构特征和完整性作为分类的基本依据，并适当考虑围岩岩石的强度等因素。坑道围岩稳定性是指坑道开挖后围岩自身在不支护条件下的稳定程度。在具体判定围岩类别时,需要综合考虑围岩的岩性、胶结与密实、成岩程度，岩层单层厚度、岩体强度,褶皱、断裂等地质构造和节理、裂隙发育程度，岩体结构特征和富水性与地下水渗流特征，软弱夹层及其结构特征，以及岩石质量指标、岩体纵波波速和完整性系数等因素。4隧道涌水预测水下隧道穿越河流，涌水的可能性大。涌水量的大小取决于岩、土层的含水性和透水性。隧道涌水预测

5、包括定性和定量两种评价方法。4.1定性评价位于地下水位之上的洞口地段，由于岩、土层中不含水，隧道不可能出现涌水;但有可能存在大气降水沿裂隙下渗和上层滞水、土洞、溶洞或矿山采空区老窿积水被揭露后出现瞬间突水，涌水量的大小取决于积水量的大小;积水多，则涌水量人、持续时间长;反之亦然。位于地下水位以下、河流常年洪水位Z上的斜井和竖井段，隧道涌水量取决于岩、上层的透水性。隧道涌水水源主要來自基岩裂隙水和松散上层孔隙水等地下水。若隧道通过褶皱、断裂、岩溶发育区和砂、砾石、卵石、漂石层，尤其穿越导水断裂、背斜轴部和暗河时,则

6、将出现特大涌水。位于河流常年洪水位以下段，隧道涌水水源除地下水外，主要为河水沿岩体裂隙和松散土层孔隙垂直补给坑道。若隧道穿越松散土层中的砂、砾石、漂石层，隧道将出现大规模涌水。隧道在岩层中穿越，由于河水沿岩体裂隙垂直补给坑道，隧道涌水量的大小取决于岩体裂隙的分布密度和张开度;裂隙密度低、张开度小或者闭合，则隧道涌水量小，甚至很小;但若遭遇贯通性好的大裂隙，包括层间裂隙和顺层裂隙，则隧道将出现人规模涌水［2〜3］。4.2定量评价隧道涌水定量评价是在定性评价的基础上进行的。对位于地下水位之上的洞口地段可不进行隧道涌水

7、定量评价。对位于地下水位以下段需分段进行隧道涌水定量评价。根据水文地质试验成果，进行隧道涌水量预测。水文地质试验应以抽水试验为主,压水、注水和渗水试验为辅，以查明岩体裂隙发育程度、岩层的透水性和含水层的渗透系数、抽水钻孔的影响半径等相关水文地质参数。每一类水文地质单元，应有一组抽水试验，除抽水钻孔外，还应有观测钻孔;水上地段或不便于进行抽水试验的地段，可用压水试验或注水、渗水试验代替，试验结果应与抽水试验对比、修正后，方能作为水文地质计算参数。4.2.1分段依据综合考虑隧道形式（斜井、竖井或平巷）、围岩的岩土类型

8、（岩层或土层）、围岩工程地质性质（岩层单层厚度、岩体强度、完整性、节理、裂隙发育密度与张开度等）和岩层富水性与渗透性，以及地下水位和河流常年洪水位等因素,进行隧道涌水量评价分段。平巷按水平坑道计算。当斜井与铅垂线的夹角小于45。时，可按竖井计算,并把斜井的垂直投影长度作为计算井长。当斜井与铅垂线的夹角大于45°时，斜井可按水平坑道计算，把斜井的水平投影长度作为计算长度。4