隧道工程地质环境及围岩课件

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1、 第第2 2章章 隧道的地质环境隧道的地质环境1隧道工程地质环境及围岩2隧道工程地质环境及围岩3隧道工程地质环境及围岩4隧道工程地质环境及围岩概述5隧道工程地质环境及围岩6隧道工程地质环境及围岩 2.1 隧道工程的特点2.1.1、目前对地下工程结构体系的认识、在地下结构体系中，地层既是承载结构的基本组成部分，又是造成荷载的主要来源，这种合二为一的作用机理与地面结构是完全不同的。、地下工程地质环境：地层特征、地下水状况、原始地应力、地热、地温等。7隧道工程地质环境及围岩3、地层被挖成地下工程后的稳定程度称为地下工程围岩的稳定性，这是一个反映地质环境的综合指标，研究地下工程地质环境问题，归根到底就

2、是研究围岩的稳定性。4、在某种程度上，在地下工程建设中，最重要的不是衬砌结构，而是地下工程围岩的稳定性。8隧道工程地质环境及围岩2.1.2、了解地下工程地质环境是进行地下 工程结构体系设计的基础。地下工程地质环境是个复杂的概念：1、地层特征；2、地下水状况；3、原始地应力；4、地温；5、含煤地层（瓦斯）；9隧道工程地质环境及围岩2.1.3、研究地下工程地质环境问题，归根到底是研究地下工程围岩稳定性。它包括：1、围岩破坏或稳定的规律；2、影响围岩稳定的主要因素；3、标志围岩稳定性的指标和判断准则；4、分析围岩稳定性的方法；5、以及为围岩稳定而必须采取的工程措施（施工程序和方法、支护结构的类型、支

3、护结构的布置、架设时间等）。10隧道工程地质环境及围岩2.1.4、用围岩为主的观点来制定施工程序和支护结构设计 长期以来，人们对隧道工程地质环境的认识主要依赖于工程经验，没有很好地考虑到围岩的合二为一的作用机理。科学的研究方法应该是从围岩变形的根本作用力围岩原始地应力出发，结合围岩的工程性质、施工对地层原始状态破坏和干扰的程度等进行综合研究，并根据围岩与支护结构共同作用的原理，用围岩为主的观点来制定施工程序和支护结构设计。11隧道工程地质环境及围岩2.2 隧道地质工程的勘测 隧道勘察的目的，是在于查明隧道所处位置的工程地质条件和水文地质条件以及隧道施工和运营对环境保护的影响。为规划、设计、施工

4、提供所需的勘察资料，并对存在的岩土工程问题、环境问题进行分析评价提出合理的设计方案和施工措施，从而使隧道工程经济合理和安全可靠。12隧道工程地质环境及围岩2.2.1 2.2.1 隧道勘察的几个阶段隧道勘察的几个阶段 隧道勘察阶段的划分应与公路设计阶段相适应，一般分为（1 1）可行性研究勘察）可行性研究勘察（2 2）初步勘察）初步勘察（3 3）详细勘察）详细勘察13隧道工程地质环境及围岩2.2.1.1 可行性研究勘察可行性研究勘察公路可行性研究按其工作深度，分为（1）预可行性研究）预可行性研究（2）工程可行性研究）工程可行性研究 可行性研究中的勘察主要侧重于是收集与研究已有的文献资料；而在工程可

5、行性研究中，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。14隧道工程地质环境及围岩2 .2.1.2初步勘察初步勘察 初勘初勘是在批准的工程可行性研究报告推荐建设方案的基础上，在初步选定的路线内进行勘察，其任务是满足初步设计对资料要求满足初步设计对资料要求。 根据工程地质条件，优选路线方案，在路线基本走向范围内，对可能作为隧道线位的区间进行初勘，重点勘察不良地质地段，以明确重点勘察不良地质地段，以明确隧道能否通过或如何通过。隧道能否通过或如何通过。提供编制初步设计所需全部工程地质资料。15隧道工程地质环境及围岩 初勘工

6、作步骤：可按收集资料、工程地质选定隧道线位、工程地质调绘、勘探、试验、资料整理等顺序进行。 （1）收集资料：）收集资料：初勘也应收集已有资料，包括可行性研究报告，取得隧道所在位置的初步总平面布置地形图及有关工程性质，规模的文件。 （2）工程地质选定隧道线位：）工程地质选定隧道线位：初勘工作的任务是选择经济合理、技术可行的最优隧道位置方案。当测区内的工程地质条件比较复杂，如区域地质的稳定条件差，有不良地质现象，尤其应注意工程地质选线工作。首先应从工程地质观点来选定隧道线位的概略位置，然后充分研究并掌握沿线的工程地质条件，尽可能提出有比较价值的方案进行比较，将隧道选定在地质情况比较好的区间内，以避

7、免在详测时因工程地质问题发生大的方案变动。16隧道工程地质环境及围岩 （3）初勘资料整理：）初勘资料整理：工程地质勘察的原始资料，包括调查、测绘、勘探、试验等资料，并按有关规定填写，并进行复核与检查。提交的资料包括图件、文字等资料，要求清晰正确，并符合有关规定和设计文件编制办法的规定。2.2.1.3 详细勘察详细勘察 （1 1）详勘的目的详勘的目的：是根据已批准的初步设计文件中所确定的修建原则、设计方案、技术指标等设计资料，通过详细工程地质勘察，为线位布设和编制施工图设计提供完整的工程地质资料。17隧道工程地质环境及围岩（2）详勘的任务）详勘的任务：是在初勘的基础上，进行补充校对，进一步查明沿

8、线的工程地质条件，以及重点工程与不良地质区段的工程地质特征，并取得必需的工程地质的数据，为确定隧道位置的施工图设计提供详细的工程地质资料。（3）详勘工作步骤：）详勘工作步骤：可按准备工作、沿线工程地质调绘勘探、试验、资料整理等顺序进行。由于详勘工作需在初勘的基础上进一步查明隧道中线两侧的工程地质条件和不良地质区段的主要工程地质问题，因此详勘工作更为详细|深入。最后提交的资料深度应满足施工图设计的需要。18隧道工程地质环境及围岩2.2 .2 隧道勘察的主要方法隧道勘察的主要方法 隧道勘察的方法，主要有收集与研究既有资料，调查与测绘、勘探，试验与长期观测等几种。随着科学技术的进步，越来越多的新技术

9、在隧道勘察工作中得到发展和应用。2.2.2.1收集研究即有资料收集研究即有资料 隧道工程地质勘察各阶段的准备工作，是根据勘测任务的要求，配备必要的专业人员，收集及研究有关资料，了解现场情况，并做好勘察仪器等的准备。其中，收集和研究隧道所处地区的既有的有关资料，不仅是外业工作之前准备工作的重要内容，也是隧道勘察的一个主要方法。19隧道工程地质环境及围岩 收集的资料一般应包括以下几个方面的内容：收集的资料一般应包括以下几个方面的内容： （1）地域地质资料，如地层、地质构造、岩性、土质等； （2）地形、地貌资料，如区域地貌类型及主要特征，不同地貌单元与不同地貌部位的工程地质评价等； （3）区域水文地

10、质资料，如地下水的类型、分带及分布情况，埋藏深度、变化规律等； （4）各种特殊地质地段及不良地质现象的分布情况，发育程度与活动特点等； （5）地震资料，如沿线及其附近地区的历史地质情况，地震烈度、地震破坏情况及其与地貌、岩性、地质构造的关系等； （6）气象资料：如气温、降水、蒸发、温度、积雪、冻积深度及风速、风向等； （7）其它有关资料，如气候、水文、植被、土壤等； （8）工程经验、区内已有公路、铁路等其它土建工程的工程地质问题及其防治措施等。20隧道工程地质环境及围岩2.2.2.2 调查与测绘调查与测绘 调查与测绘是工程地质勘察的主要方法。通过观察和访问，对隧道通过地区的工程地质条件进行综合

11、性的全面研究，将查明的地质现象和获得的资料，填绘于有关的图表与记录本中，这种工作统称为调查测绘（调绘）。隧道工程地质测绘，一般可在沿线两侧带状范围内进行，通常采用沿线调查的方法，对不良地质地段及地质条件复杂的路段，应扩大调绘范围，以提出完整可靠的地质资料。 21隧道工程地质环境及围岩（1）工程地质调查）工程地质调查 1）直接观察）直接观察 直接观察是工程地质调查最重要最基本的方法。它主要利用自然迹象和露头自然迹象和露头，进行由此及彼，由表及里的观察分析工作，以达到认识路线隧道通过地带工程地质条件的目的。 在隧道工程地质调查中，常采用地貌学地貌学和地植物学和地植物学的方法观察分析有关自然现象。前

12、者根据地貌的形态特征，推断其形成原因和条件，并评价其工程地质条件；后者根据植物群落的种属、分布及其生态特征，推断当地的气候，土质及水文地质等条件。22隧道工程地质环境及围岩2 2）访问群众）访问群众 访问当地群众是工程地质调查常用的方法。 为使调查访问获得较好的结果，一般应注意以下几点： （a）选择合适的对象。通常应是年纪老的，对所调查的问题有切身经历的人，要多找几个，以避免错误； （b）进行仔细的询问，认真听取各处意见。需要对应到现场边看边问； （c）对所提供的情况，应进行核对、分析和判断。23隧道工程地质环境及围岩（2 2）工程地质测绘）工程地质测绘 测绘的比例尺可在以下范围内选用：可行性

13、研究阶段1:50001:50001:500001:50000， 初勘阶段1:20001:20001:100001:10000，详勘阶段1:2001:20001:2001:2000 。下面分两种情况说明。 1) 1) 无航测资料时无航测资料时：工程地质测绘主要依靠野外工作，为此需要讲究测绘方法与量测精度，以求用较少的工作获得符合要求的结果。 24隧道工程地质环境及围岩 （a）标测方法：）标测方法：根据不同比例尺的精度要求，对观察点、地质构造及种地质界线等的标测方法有以下三种： 目测法。根据地形、地物目估或步测距离。目测法适用于小比例尺的工程地质测绘。 半仪器法。用简单的仪器（如罗盘、仪器、气压计

14、等）测定方位和高程，用徒步式测绳量距离。此方法适用于中比例尺的工程地质测绘。 仪器法。仪器法是用测量仪器测定方位和高程的方法，此方法适用于大比例尺的工程地质测绘以及重要地质点。 测绘精度的要求：相当于测绘底图上宽度不小于2MM的地质现象应尽量标绘在图上；具有重要工程意义的地质体，即使小于图上2MM的宽度也应扩大比例尺的方法标绘在图上；相反，对于工程意义不大的且相近的几种地质体可合并标绘。25隧道工程地质环境及围岩（b）工程地质测绘的基本方法：）工程地质测绘的基本方法： 路线法。沿着一些选择的路线穿越测绘场地，并把观测路线和沿线查明的地质现象，地质界线填绘在地形图上。路线形式有直线形式与“S”线

15、型等。一般用于各类的比例尺测绘。 布点法。根据地质条件复杂程度和不同的比例尺，预先在地形图上布置一定数量的观测点及观测路线。布点适用于大、中比例尺测绘。 追索法。沿地层、构造和其它地质单元界线布点追索，以便查明某些局部的复杂构造。追索法多用于中、小比例尺测绘。26隧道工程地质环境及围岩（c）隧道工程地质测绘的路线法）隧道工程地质测绘的路线法：采用路线法测绘的两个关键点的环节，是观测路线的布置和观测点的选择。 观测路线的布置除应沿隧道中线进行调查测绘外，尚应在路线及两侧布置观测路线，以求在需要测绘的范围内获得足够的资料绘制工程地质图。 观察点的选择应根据观察的目的和要求进行选择。例如，为了研究地

16、貌、地质界线、不良地质现象等不同的目的，考虑分别设置观察点。27隧道工程地质环境及围岩 2）有航摄资料时）有航摄资料时 遥感技术遥感技术是根据电磁波辐射电磁波辐射（发射、吸收、反射）的理论，应用各种光学、电子学探测器，对远距离目标进行探测和识别综合技术，可用于工程地质调查测绘。 地质体不但在光照条件下能反辐射能，而且由于自身具有一定的温度，也能不断发射出辐射能。地质体在不同波长处，反射或发射电磁辐射的本领是不同的。这种辐射能够随波长改变而改变的特性称为地质体的波谱特性波谱特性。对这种辐射能以波长为参数记录下来就得到该地质体的波谱分布，不同地质体有其特定的波谱分布，这是遥感技术识别目标的根据。遥

17、感技术对地质体进行探测和识别就是以各种地质体对电磁波辐射的反射或发射的不同波谱分布作为理论基础的。28隧道工程地质环境及围岩下面概要介绍航摄资料用于绘制工程地质图的方法。 （a）主体镜判释：立体镜是航空像片立体观察仪器。利用判断标志，结合所需掌握的区域地质资料，将判明的地层、构造、岩性、地貌、水文地质条件，不良地质现象等，调绘在单张像片上，并据以确定需要调查的地点和路线。 （b）实地调查测绘：对判释的内容，通过实地调查测绘进行核对，修改与补充。重要的地质点应剌点纪录。 （c）绘制工程地质图：根据地形、地貌、地物的相对位置，将测绘在像片上的地质资料，利用转绘仪器绘制于等高线图上，并进行野外核对。

18、 29隧道工程地质环境及围岩（3）调查测绘内容）调查测绘内容基本内容不外以下几个方面。 1) 地形、地貌地形、地貌 地形、地貌的类型、成因、特征与发展过程：地形、地貌与岩性、构造等地质因素的关系；地形、地貌与工程地质条件的关系。 2) 地层、岩性地层、岩性 地层的层序、厚度、时代、成因及分布情况；岩性、风化程度及风化层厚度； 3) 地质构造地质构造 断裂、褶曲的位置、构造线走向，产状等形态特征和地质力学特征；岩层的产状和接触关系，软弱结构面的发育情况及其与路线的关系，对路基的稳定影响等。 4) 第四纪地质第四纪地质 第四纪沉积物的成因类型，土的工程分类及其在水平与垂直方向上的变化规律；土的物理

19、、水理、化学、力学性质；特殊土及地区性土的研究和评价。30隧道工程地质环境及围岩 5) 5) 地表水及地下水地表水及地下水 河、溪的水位、流量、流速、冲刷、淤积、洪水位与淹沿情况；地下水的类型、化学成份与分布情况，地下水的补给与排泄条件，地下水的埋藏深度，水位变化规律与变化辐度，地面水及地下水对隧道工程的影响。 6) 6) 特殊地质、不良地层特殊地质、不良地层 各种不良地质现象及特殊地质问题的分布范围、形成条件、发育程度、分布规律及其对隧道工程的影响。 7) 7) 地震地震 根据沿线地震基本烈度的区域资料，结合岩性、构造、水文地质等条件，通过访问、确定7度的地震烈度界线。 8) 8) 工程经验

20、工程经验 对所在地区既有地下工程及其它建筑物的稳定情况和工程措施进行调查访问，以便借鉴。31隧道工程地质环境及围岩2.2.3 隧道勘察的主要手段隧道勘察的主要手段 在隧道工程勘察中，当需查明岩土的性质和分布，从地下采取岩土样供室内试验测定岩土的物理力学性质可采用挖探、钻探、地球物理勘探等勘探方法进行。下面介绍几种常用方法。32隧道工程地质环境及围岩33隧道工程地质环境及围岩34隧道工程地质环境及围岩35隧道工程地质环境及围岩2.2.3.12.2.3.1挖探挖探 1)坑探用机械或人力垂直向下掘进的土坑，或者称为试坑，深者称为探井。坑探断面根据开口形状可分为圆形、椭圆形、方形、长方形等。其断面积有

21、1m1m，1.5m1.5m等不同的尺寸。它的选用是根据土层性质，用途及深度而定。坑探深一般为23M 2)槽探挖掘成狭长的槽形，其宽度一般为0.61.0米，长度视需要而定，深度通常小于2M，槽探适用于基岩覆盖层不厚的地方，常用来追索构造线，查明坡积层、残积层的厚度和性质，揭露地层层序等。槽探一般应垂直于岩层走向或构造线布置。36隧道工程地质环境及围岩2.2.3.2简易钻探简易钻探 简易钻探是工程地质勘探中经常采用的方法。其优点是工具轻、体积小、操作方便，进尺较快，劳动强度较小。缺点是不能采取原状土样或不能取样，在密实或坚硬的地层内不易钻进。常用的简易钻探工具有小镙纹钻、钎探、洛阳铲等。 1)小镙

22、纹钻勘探小镙纹钻勘探 小镙纹钻的钻具结构包括螺纹钻头和钻杆等，用人工加压回转钻进，适用于粘性土及亚砂土地层，可以取得扰动土样。钻探深度小于6米。 2)钎探钎探 钎探又称锥探，是用钎具向下冲入土中，凭感觉探查疏松覆盖层的厚度或基岩的埋藏深度。探深一般可达10米左右。常用来查明黄土陷穴、沼泽、软土的厚度及其基底的坡度等。 3)洛阳铲勘探洛阳铲勘探 洛阳铲勘探是借助洛阳铲的重力冲入土中，钻成直径小而深度较大的圆孔，可采取扰动土样。冲进深度一般为10米，在黄土层中可达30余米。37隧道工程地质环境及围岩38隧道工程地质环境及围岩39隧道工程地质环境及围岩40隧道工程地质环境及围岩2.2.3.3钻探钻探

23、 在工程地质勘察工作中，钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段，它可以获得深部地层的可靠地质资料。一般是在挖探，简易钻探不能达到目的时采用。为保证工程地质钻探工作质量，避免漏掉或寻错重要的地质界面，在钻进过程中不应放过任何可疑的地方，对所获得的地质资料进行准确的分析判断。用地面观察所得的地质资料来指导钻探工作，校核钻探结果。 根据钻进时破碎岩石的方法，钻探可分为: 1) 冲击钻进 2) 回转钻进 3) 冲击回旋钻进 4) 振动钻进41隧道工程地质环境及围岩2.2.3.42.2.3.4地球物理勘探地球物理勘探 凡是以各种岩土物理性质的差别为基础，采用专门的仪器，观测天然或人工的物理场变化，来判断地

24、下地质情况的方法，统称为物探物探。 物探可分为电法勘探、电磁法勘探、地震勘探、电法勘探、电磁法勘探、地震勘探、声波探测、重力勘探、磁力勘探与放射性勘探声波探测、重力勘探、磁力勘探与放射性勘探等。在隧道工程地质中，较常用的有电法勘探，地震勘电法勘探，地震勘探、地质雷达勘探探、地质雷达勘探等。 电法勘探电法勘探是通过仪器测定岩、土导电性的差异来判断地下地质情况。当地层间具有一定的导电性差异，所测地层具有一定的长度、宽度和厚度，相对的埋藏深度不太大；地形较平坦，游散电流与工业交流电等干扰因素不大时，电法勘探能取得较好的效果。42隧道工程地质环境及围岩 地震勘探地震勘探是根据岩、土弹性性质的差异，通过

25、人工激发的弹性波的传播，来探测地下地质情况的一种物探方法。地震勘探直接利用岩石的固有性质（密度与弹性），较其它物探方法准确，且能探测很大深度。在工程地质勘探中主要用于： 探测覆盖层的厚度、岩层的埋藏深度及厚度，断层破碎带的位置及产状等； 研究岩石的弹性，测定岩石的弹性系数等。 地质雷达地质雷达（电磁法勘探）是利用高频电磁脉冲波的反射，探测地层构造和地下埋藏物体的电磁装置，故又称探地雷达，通过发射天线向地下辐射宽带的脉冲波，在地下传播中遇到不同介质的介电常数和导电率存在差异时，将在其分界面上发生反射，返回地表的电磁波被接收天线接收，根据接收的回波来判断目标的存在，并计算其距离和位置，可用于空中，

26、地面与井中探测，但主要用地面。43隧道工程地质环境及围岩2.2.4 2.2.4 地质勘察地质勘察 教材只讨论山岭隧道。山岭隧道是修建在天山岭隧道是修建在天然地中的建筑物然地中的建筑物，它从位置选择到具体设计，直到施工，均与地质条件有密切关系。地质条件包括岩层性质、地质构造、岩层产状、岩层性质、地质构造、岩层产状、裂隙发育程度及风化程度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。基于以下原因，在隧道的勘察中，应十分注意工程地质工作。隧道的勘察一般都采用两阶段勘测，即初步勘察与详细勘察。 对地形地质条件简单中、短隧道采用一

27、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。地形地质条件特别复杂的长大隧道也可采用多阶段勘测。但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。44隧道工程地质环境及围岩2.2.4.12.2.4.1初步勘察初步勘察 （1 1）目的和任务）目的和任务 初勘阶段的工作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。 初勘的任务初勘的任务，首先是选择隧道位置。根据初勘结果初步确定隧道通过地带的围岩类别。根据围岩分类可以大致确定隧道开挖难易，采用施工方法，支护类型以及设计所需参

28、数。通过初勘为隧道的初步设计提供必要的地质资料。45隧道工程地质环境及围岩（2 2）基本内容）基本内容 初勘与详勘在基本内容方面没有明确划分的界限。初勘一般通过调绘，查明具有控制隧道方案的主要工程地质问题，得出定性评价，而深入细致的定量工作，则在详勘阶段完成。 1) 1) 地形、地貌地形、地貌：了解隧道通过地带的自然地理概况，查明有关控制点的海拔。地形、地貌是由构造内力及外界影响长期作用的结果。地质构造运动结合外界气候、水文、植被及人类活动长期相互作用，往往会产生相应的地形、地貌特征。地质构造及其岩性是形成地形、地貌的主要条件 2) 2) 地质构造地质构造：地质构造表现的形态有：单斜、褶曲、断

29、层、节理、劈理及其它面状、线状构造等。需查明其组合方式。地下水的活动和富集，也与地质构造密切相关。46隧道工程地质环境及围岩47隧道工程地质环境及围岩48隧道工程地质环境及围岩49隧道工程地质环境及围岩50隧道工程地质环境及围岩51隧道工程地质环境及围岩52隧道工程地质环境及围岩3) 地层岩性地层岩性 查明隧道通过区域的地层层序、岩性、成因、年代、产状、状态、分布规律及其接触关系、接触面特征；岩层风化破碎程度及抗风能力的强弱。沉积岩、层状岩浆岩、区域变质岩一般具有层状结构。地层界面一般按岩性岩相所显示的特征即按岩石种类、名称、矿物成分、颗粒大小、空隙状态及结构颜色等来区分。 4) 特殊地质、不

30、良地质特殊地质、不良地质 特殊地质、不良地质地区，须查明发生发展的原因、类型、范围，并推断其今后的发展趋势对隧道影响，提出整治意见及初步设计所需的资料。岩堆、崩塌、滑坡、泥石流、冰川、雪崩、积雪、多年冻土、泥沼、软土、黄土、膨胀土、盐渍土、沙漠、岩溶等地区的初勘按相应勘测规定办理。53隧道工程地质环境及围岩54隧道工程地质环境及围岩（3 3）初勘主要手段）初勘主要手段初勘阶段主要以调查和测绘为主，配合物探，并充初勘阶段主要以调查和测绘为主，配合物探，并充分利用以往地质资料分利用以往地质资料，只有当不进行钻探，试验工作不足以说明地质情况而影响方案的选定时，才作代表性的钻探试验工作。 （4 4）初

31、勘应提交的资料）初勘应提交的资料初勘野外工作结束后，应在现场进行初步资料整理，并做好检校工作。文字说明的提纲，图表的底图，勘察及各项调查等原始资料的分析整编，应在工地完成。55隧道工程地质环境及围岩最后提供下列资料：隧道工程地质说明书，对地质工作作一扼要叙述，并作出评价。提出对隧道初步设计的各项建议及以后详测应进行的工作。隧道工程地质平面图，图上应填绘物探、钻探等平面布置及挖探点位置，比例尺：1:20001:5000。隧道工程地质纵断面图，图中应标明勘探点，若进行震探时，则应标明岩层的弹性纵波波速，比例尺1:5001:5000；竖1:2001:1000。洞口、洞身工程地质横断面图，应标明勘探点

32、，若进行震探，则应标明岩层的弹性纵波波速，比例尺为1:2001:500。提供钻孔地质柱状剖面图；试验资料汇总表；航空照片地质解释资料及工程地质照片、野外素描图等；严重影响隧道方案的特殊地质、不良地质地区，应编制专项资料。56隧道工程地质环境及围岩2.2.4.2详细勘察详细勘察（1）详勘的目的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。（2）详勘的主要任务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；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，要求详勘时根据地质变化提

33、供相应的施工设计资料及建议。 57隧道工程地质环境及围岩（3 3）详勘工作的内容详勘工作的内容：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。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。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。 58隧道工程地质环境及围岩（4）详勘的方法和手段详勘的方法和手段：主要有调绘、物探、钻探等。地质调绘的范围、测点，物探网的网、线、点的范围

34、和布置，物探方法的运用，和坑探，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，以期进一步查明和补充校核的目的。钻探主要用于：有丰富地下水，洞顶沟谷有覆盖层，且洞身埋藏较浅；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；特殊地质、不良地质影响隧道严重时；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。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。 59隧道工程地质环境及围岩60隧道工程地质环境及围岩61隧道工程地质环境及围

35、岩l详勘说明书，根据详勘提出对设计及施工方案的建议；l地质详勘成果书，包括地质平面图及剖面图，重大地质问题的评介；l钻探、试验资料整编等。（5）详勘应提交的资料详勘应提交的资料：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，完成详勘说明书。详勘完成后提交下列资料：62隧道工程地质环境及围岩2.2.5 水文勘察水文勘察 隧道与地下水的影响关系，主要出现两种现象，一是隧道内涌水，这将恶化围岩稳定状态，导致施工困难，增大工程造价，二是地表枯水，造成工业用水及饮水困难。因此必须进行调查预测。63隧道工程地质环境及围岩2.2.5.1地下水涌水调查地下水涌水调查 （1）调查内容

36、：调查地下水的类型及其与地表水的相互补给关系调查地下水的类型及其与地表水的相互补给关系，地下水的动态变化规律；调查调查地下水的流量、流向及水质地下水的流量、流向及水质等。 （2）要预测地下水的涌水量，须调查隧道中心线上的须调查隧道中心线上的“谷谷”及及“梁梁”的分布情况的分布情况，一般情况，“谷”附近涌水多，“梁”附近涌水较少；断层及透水性岩层的性状和分布；地下水状况；已建工程的涌水资料，单位流域的枯水量和它的比流量等。 （3）所有的水文地质勘察，都可以利用钻探的成果所有的水文地质勘察，都可以利用钻探的成果。在钻探过程中，如果发现有含水层存在时，对其水位（有两个以上含水层存在时要分层考虑）、涌

37、水量、钻进中的漏水情况，钻孔孔壁坍塌情况等特别加以注意。可以利用钻孔进行抽水试验及各种探测，也可以利用岩心作渗透试验等。所有这些试验成果，都是分析地层的渗透性及坍塌性的有用资料。利用钻孔，测量含水层的静水位及压力水位。 （4）涌向隧道的地下水的范围涌向隧道的地下水的范围，要看隧道通过地区山体的大小、含水层的分布、岩层的渗透性等情况而定。涌水的调查范围，一般情况应以包括隧道路线在内的，被明显的沟谷割切为单独的山体为准。64隧道工程地质环境及围岩2.2.5.22.2.5.2枯水调查枯水调查 （1）枯水调查的目的枯水调查的目的：为了明确由于修建隧道工程而使地下水及供水受到影响，造成工业用水及饮水困难

38、，须调查清楚施施工前的状况工前的状况，因隧道施工而伴生的枯水现象，是由于隧道内涌水的结果而产生的，所以调查内容与涌水调查相同调查内容与涌水调查相同。但枯水问题有时对社会产生巨大的影响，所以调查也要考虑到将来的水利规划远景。 （2）枯水调查的主要内容是枯水调查的主要内容是：水利资源的利用状况，溪流的流域和流量，泉水、地下水的状态，植被、气象与隧道涌水的有关连的问题，以往工程的枯水资料等。地下水枯水调查，主要是调查此地下水的利用状况（使用时间、水量等）、地下水季节性变化以及雨后变化等内容。植被调查、按照分区、分类，分别调查树龄、密度、生长情况等，并要考察分析能否受到隧道涌水的影响。65隧道工程地质

39、环境及围岩2.2.6 建筑环境评价建筑环境评价 随着社会发展，人们对环境保护要求提到议事日程，保护环境，改善环境已列入国家法律，因而隧道设计，施工中必须提高对环境保护的意识。无论在工程设计时或施工中，都采取相应措施，以满足环境保护的要求。环境评价的目的环境评价的目的就是在着手修建该工程以前，要调查本地区的环境现状，不因修建工程给不因修建工程给该地区保护环境带来重大的障碍该地区保护环境带来重大的障碍，研究有关对环境影响的内容及其程度，提出防止破坏环境的措施等。66隧道工程地质环境及围岩2.2.6.1对现有生态环境保护的项目对现有生态环境保护的项目 （1）水资源的保护水资源的保护 修建隧道工程引起

40、水资源的严重流失，会对隧道顶的水利设施产生极大的影响，会造成隧道区域内居民用水的困难，会使隧道范围内的田地干枯、植被枯黄，甚至引起较大区域的地表塌陷，所以在隧道工程设计施工中应采取措施，防止水资源流失，水面下降。 （2）植被的保护植被的保护 树木、草皮等植被不但能固着表土，减少水土流失，防止土壤沙化，还有涵养水源，保留土壤肥力、调节气候，改善环境的功效。虽然隧道工程本身对植被的破坏远少于路基工程，但在施工过程中对植被的破坏也是比较严重的，故应在施工组织设计中采取有效的环保措施。 67隧道工程地质环境及围岩 （3）特殊保护区的保护特殊保护区的保护 特殊保护区是指名胜古迹、风景游览区、疗养区、温泉

41、区、自然保护区等。在上述地区范围修筑隧道，应采取相应措施，保持原有景致特征；防治大气、水质、噪声、振动、粉尘污染；隧道洞口及附属设施应与当地景致协调。 （4）特殊地质段的保护特殊地质段的保护 对地层发育良好、层序完整、界线清楚、化石丰富、对地层学、古生物学研究有价值的地段，应采取有效措施进行保护。68隧道工程地质环境及围岩（5 5）对环境污染的防护）对环境污染的防护 1 1）污水防治污水防治 施工中排放的废液含有固体物质，油类物质及酸碱物质，以及为防渗漏和加固地层所采用的化学浆的流失。 2 2）烟气污染防治烟气污染防治 燃料的不完全燃烧会产生二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物、碳氧化合物和烟尘等有害

42、物质，会因地形、风向、温度的影响，聚积不散，形成严重的空气污染。施工期间，施工期间，烟气污染主要来自燃煤锅炉，及以汽油和柴油为动力的机械产生。营运期间营运期间，主要是运输车辆产生的废气。因此，在城市附近，风景旅游区、文物古迹区的隧道工程，烟气排放标准应符合国家或地方规定的标准。69隧道工程地质环境及围岩 3 3）粉尘污染防治粉尘污染防治 粉尘是大气中的颗粒物质，对人体的危害较大。施工中的爆破作业，砂、石、水泥、石灰的装卸、搅拌、破碎、堆放，以及车辆的运输作业及运营车辆都是粉尘污染源。所以靠近城市或具有旅游价值的环境保护区的隧道工程，有必要采取适当的措施，减少对环境的粉尘污染。 4 4）噪声污染

43、防治噪声污染防治 噪声是国际公认的一种环境公害，对人的中枢神经系统，心血管系统，内分泌系统等多方面都有危害。噪声主要来自于施工期间的工程机械和运营车辆等。目前对噪声的控制，主要是在传播途径上采取措施。70隧道工程地质环境及围岩 5 5）振动的防治振动的防治 振动是声源激发固体构件并伴随噪声同时产生的。强烈的振动会引起稳定性差的建筑物发生破坏，对人体有心理和生理上的影响。隧道施工中的振动施工中的振动主要是爆破和机械爆破和机械引起的。目前，我国尚未颁布振动评价标我国尚未颁布振动评价标准准，应根据地域环境特点，采取必要措施对其危害加以限制。 6 6）有害物质的防护有害物质的防护 隧道开挖过程中，岩层

44、内有害物质被释放出来，导致环境被污染，主要有煤系地层中的瓦斯煤系地层中的瓦斯溢出导致人员窒息或燃烧爆炸；地质构造的板块边缘贮藏的地地热资源热资源直接排入水体对水生生物的危害；酸性岩区和沉积岩区的岩体和弃碴含有较高计量的放射性元素放射性元素氢、钍、镭对环境产生的不利影响。71隧道工程地质环境及围岩 （6）弃碴处理弃碴处理 隧道工程弃碴处理是施工组织设计中的重要内容，从环境保护要求出发，应着重注意以下几点： 1）选择、规划弃碴场地选择、规划弃碴场地，应按国家土地利用的基本政策，尽量占用荒地，少占耕地、控制侵占良田，尽可能少的改变原有的自然环境。 2）严禁向河谷倾倒弃碴严禁向河谷倾倒弃碴，应在掌握河

45、流特性，经弃碴设计后，分层碾压弃碴，并确保能防止本岸、彼岸、下游出现各种水害。 3）对于含有放谢性物质的水、弃碴含有放谢性物质的水、弃碴，应经严格测定后，依据含量或浓度确定处置措施确定处置措施。 4）对于可利用的隧道挖方，应尽量就地加工成工料或骨料用可利用的隧道挖方，应尽量就地加工成工料或骨料用于工程于工程，或作为路基填料，以减少堆放数量和减少占用土地。 5）根据隧道弃碴地区的降水、地面迳流及地形情况根据隧道弃碴地区的降水、地面迳流及地形情况，对弃碴松散堆体设置设置排水管、盲沟排水管、盲沟、截排水沟截排水沟、加固弃碴堆坡脚、加固弃碴堆坡脚，以确确保弃碴体的稳定保弃碴体的稳定，防止发生人为的灾害

46、，有条件时应在弃碴堆上覆盖30cm以上厚度的耕植土，改土造田或种树绿化。72隧道工程地质环境及围岩2.2.6.2隧道工程周围环境现状的调查隧道工程周围环境现状的调查 环境现状调查，要选取被认为因隧道的修建、使用而引起环因隧道的修建、使用而引起环境现状恶化的项目境现状恶化的项目来进行，其主要内容有： （1）地物地貌的调查地物地貌的调查，包括：隧道洞口附近居民住宅，企事业单位的分布情况及规模；地物的结构类型、用途、稳定情况；应保持的风景、名胜古迹、历史文物的具体位置和保护的级别；土地、水面利用状况；交通状况。 （2）地形地质的调查地形地质的调查，包括：地形特征及可供选择的施工便道、临时建筑及弃碴场

47、地；地质构造及不稳定地层类型；区域地质水文基本特征，地下水及地表水补给状况；河谷的水文特征，如比降、流向、河湾冲高、冲淤的变化、糙率等；温泉地热。73隧道工程地质环境及围岩 （3）大气质量的调查大气质量的调查，包括：气象资料，如风速、风频、气温、逆温、大气稳定度；大气污染现状，如空气总悬浮微粒、飘尘、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物；大气质量已达国家或地方标准情况。 （4）水体质量的调查水体质量的调查，包括：水源类型、供水量、供水方式、水源补给转化情况；排水途径及方式；现有水质污染程度，通常指PH、水温、混浊度、色度、溶解氧、COD、BOD5、CN、AS、Hg、C+6、Cd、Pb、CU、P石油类等

48、的含量；现有水体质量已达到国家或地方标准情况。 （5）噪声振动的调查噪声振动的调查，包括：工程周围环境噪声本底值；对施工机械、运输装卸及爆破产生的噪声、振动的限制标准；施工机械产生的噪声、振动方面的资料。 （6）生态资源的调查生态资源的调查，包括：森林、草场、水域的面积和位置；野生动物、珍稀动物、水生生物的种类、分布、数量。74隧道工程地质环境及围岩2.2.6.3预测环境影响预测环境影响 （1）大气）大气 从汽车排出的废气，通过隧道洞口或专门的排风井排出。对人体健康危害大的是一氧化碳，氧化氮，碳氢化合物，但是在当前，通常是以环境标准所制定的前二者为预测对象。预测范围通常是隧道运营对环境有影响的

49、范围，一般是隧道洞口或排风井附近100150m范围。另外，根据地形，气象条件的变化，当废气影响范围扩大时，预测范围也相应扩大。 在预测方式上，有用在具有类似条件的隧道沿线进行实测的方法和用扩散模式的方法，但是和修建隧道具备完全同样条件的隧道很难找到，所以用扩散模式扩散模式可能比较普遍。隧道工程多伴于地形起伏的丘陵或山区、大气污染物质扩散受大气湍流、山区逆温、风向风速的不规则变化等的影响。因此，污染物落地浓度计算模式，应根据工程所在地区环保部门推荐的模式或修正系数确定，在制定大气污染物排放标准的技术原则和方法（GB384083）中，关于地面点源扩散的高斯模式点源扩散的高斯模式，可供计算时参考。7

50、5隧道工程地质环境及围岩 (2.6.1) 式中： C孤立排气气筒下风伴一点地面浓度（mg/m3） Q单位时间排放量（mg/s） V排气间距地面几何高度H（m）处的风速（m/s） Y垂直于平均风向的水平扩散参数（m） Z铅垂扩散参数（m） Y该点与通过排气筒的平均风向轴线在水平面上的垂直距离（m） He排气筒有效高度（m） （1）排气筒有效高度He=H+H 式中：H排气筒几何高度（m） H烟气提升高度（m）, 当烟气热效率Qh500*4.1868*103(j/s)，或烟气出口温度与环境温度差T350K时 H=2（1.5VSD+0.167QH）/Va (2.6.2) (2.6.3) 式中： Va规

51、定平均风速（m/s） 区域系数，取1.788 h气象站地面海拔高度对测点平均海拔高度的高度差（m） V10气象台距地面10m高度处定时观测的最近五年风速平均值（m/s） VS排气筒出口烟气排出速度（m/s） D排气筒出口直径（m） Qh烟气热释放率（J/S）76隧道工程地质环境及围岩（2）大气扩散参数Y、Z的确定 根据地面太阳辐射情况，将大气的扩散稀释能力划分为六个稳定级别，见2.1 大气稳定度等级表大气稳定度等级表 2.1地面风速(m/s)太阳辐射等级+3+2+10121.9AABBDEF22.9ABBCDEF34.9BBCCDDE55.9CCDDDDD6CDDDDD 77隧道工程地质环境及

52、围岩 （2）水质）水质 从隧道内排出的施工及运营污水，要从附近排水处理设备，河流状态，流量等判断，当认为有显著影响接纳水体相应的排放标准时，应根据需要预测其扩散量. （3）噪音）噪音 隧道进出口，噪声预测要根据不同的地形、植被等情况拟定相似的噪音预测公式，下面简单介绍多个噪声声能之和所产生的声级计算式及点声源传播过程中声级计算式. 几个噪声源声能之和几个噪声源声能之和，所产生的声级可按下式计算： (2.6.4)78隧道工程地质环境及围岩式中：LAt为n 个噪声源声能和所产生的声级（dB）; LAi第i个噪声源的声级（dB）；点声源的声波在传播过程中，声强逐渐减弱，用下式估算时忽略了声波在空气中

53、传播受空气的温度、湿度、风向等因素的影响. (2.6.5)式中：LP距声源处的声级（dB）; LW声源的声距率级（dB）; 从声源到测点的距离（m）; K自由空间修正值，自由空间K=n, 半自由空间K=8.79隧道工程地质环境及围岩（4）振动）振动 关于振动主要考虑施工阶段爆破所造成的地层振动及其危害.它与炸药的种类、用量、与爆破源的距离，地层性质、爆破方法、炮眼布置等多种因素有关，简捷估算可用下式： (2.6.6) 式中：V振动波波速（cm/s）； W炸药药量（kg）； D离爆破源的距离（m）； K常数，在掏槽中用500，扩大爆破时用250.80隧道工程地质环境及围岩 （5）地表沉陷）地表沉

54、陷 在隧道洞口附近、浅埋地段及不良地质地段，由于开挖支护的原因造成地表沉陷影响波及附近建筑物的正常使用及稳定，要根据隧道工程的地质状况，断面形状，施工方法及开挖支护情况对地表沉陷作出预测. （6）地形、地质）地形、地质 关于改变土地形状、有关挖掘、弃碴填筑等，要用图表分析其数量、位置、形状等. （7）植物）植物 为掌握因隧道工程等直接影响的植被改变量，与此同时，在有贵重植被等情况下，要一方面考虑有关受地下水变动地下水变动的影响，以及由于隧道使用的影响，并和自然环境相对比；另一方面也在可能范围内进行客观地预测，预测方法，可以考虑调查对相类似的隧道类似的隧道的类似植被的影响实例，但作为类似的隧道的

55、必要条件应考虑高程、地形、地质等。81隧道工程地质环境及围岩 （8）动物）动物 隧道给动物的影响，有由于隧道工程而直接变迁其繁殖区直接变迁其繁殖区域的；有由于汽车交通带来的危害，噪音，排出废气等带来的影响等。因为这些因素与动物之间的关系并不明确这些因素与动物之间的关系并不明确，要想正确地掌握它是困难的。 （9）自然景观）自然景观 有优美的景观情况下，对洞门口用透视图、剪辑像片进行研究，同时据现有的见解预测其变化，并且探出与自然景观协调的构造物的形状、色彩等。82隧道工程地质环境及围岩2.2.6.4环境影响的评价环境影响的评价 关于能够掌握定量影响的大气性质，水质，噪定量影响的大气性质，水质，噪

56、音，振动，地表沉降应根据预测结果，对照环境音，振动，地表沉降应根据预测结果，对照环境保护规定的指标进行评价保护规定的指标进行评价. 与自然环境有关的植物、动物、风景名胜区以及对已明确其价值者（法定纪念物、学术上重要的动、植物等），要拟定定性的保护目标，据此进行评价.关于不能拟出客观的保护目标的项目，可按类似的事例来进行客观评价.83隧道工程地质环境及围岩2.2.6.5 环境保护措施的探讨环境保护措施的探讨 根据预测以及评价的结果，要探讨探讨适应工程各阶段保各阶段保护环境的措施护环境的措施，要具体明确订出来。 （1）水资源的保护措施）水资源的保护措施 1）浅埋隧道施工，为防止开挖施工引起地表水漏

57、失和地层下陷，根据观测判断，可采取超前支护方法，实施预注浆，对洞身围岩加固. 2）当隧道穿过与地表水连通的破碎带，为防止突发性的泥石漏入或漏失地表水，可根据探水孔流出的水量，水压变化，采取洞内超前帷幕注浆，以加固破碎带和封堵水路. 3）如预计隧道会与地下迳流相遇，应及早采取拦堵截等保水措施，以减少水源高程损失.如一旦形成水资源经隧道漏失，可利用地形、地质等有利条件设置蓄水池，将未经污染的水流经沟、槽或专设管路提升，引入蓄水池供给用户.84隧道工程地质环境及围岩（2）对污水的防治措施）对污水的防治措施 1）设截水管由衬砌背后引出并导入蓄水池，避免与洞内施工污水汇合外排。 2）利用洞外自然沟壑地形

58、，设置污水处理设施.对地形条件十分困难的地区，采用平流斜板一级处理池。 3）尽量选用毒性小污染少的注浆材料，尽量减少配制浆液过程的撒漏和注浆过程浆液漏失，对进入排水系统中的有害物质作净化处理，避免浆液流入地面水系和人畜用水水源. （3）对粉尘污染防治措施）对粉尘污染防治措施 1）施工中改进爆破方法，采用松动爆破，无声振动等技术.炮眼钻孔严禁干孔施钻. 2）散装水泥、石灰采用密闭罐运输，存放. 3）搅拌场、弃碴设隔尘隔声的隔离设施. 4）绿化洞口附近的荒山，荒地充分利用植被的天然吸尘作用.85隧道工程地质环境及围岩（4）对有害气体的防治措施）对有害气体的防治措施 隧道内车辆运营的有害气体都是经由

59、隧道通过通风排防口排出，由隧道通风排放口排出的有害气体扩散后的落地浓度应符合排防标准，否则应作处理设计. （5）对噪声控制措施）对噪声控制措施 1）施工中，选择低噪声设备型号机械进场施工.噪声大的机械设备远离居民点或施工人员住地布设。 2）运营中，设置隔声屏或利用绿化带减少噪声传播. （6）对振动的防治）对振动的防治 1）对搅拌机、球磨机、空压机、碎石机等铺设砂石垫层以减轻振动影响. 2）通过试验、选择炸药品种，调整用药量，减少一次齐发的药量，以期达到减小爆破振动.86隧道工程地质环境及围岩（7）对有毒有害物质的防护措施）对有毒有害物质的防护措施 1）有瓦斯溢出的隧道施工，应采用防爆型机具设备

60、，加强施工通风。 2）含有放射性物质的水，弃碴应置放于远离人群活动或居住的地方或封闭。 （8）自然环境的保护）自然环境的保护 在隧道施工过程， 由于受到改变土地形状，改变河道，改变植被，设置构造物以及开采材料等.破坏了原有自然环境，因此要探讨自然环境的复原，修饰与绿化等措施及方案.87隧道工程地质环境及围岩6 6环境评价报告环境评价报告 环境评价完成后，要提交环境评价报告要提交环境评价报告，报告的内容主要包括：该环境工程的必要性、概要及其效果；环境现状调查；环境预测、评价、保护措施等一系列内容. 88隧道工程地质环境及围岩89隧道工程地质环境及围岩90隧道工程地质环境及围岩91隧道工程地质环境及围岩92隧道工程地质环境及围岩93隧道工程地质环境及围岩思考题思考题1.初步勘察和详细勘察在目的、任务、内容、方法、手段及提交的资料等方面有何要求？ 2.什么是物探，有何优、缺点？ 3.环境评价主要应完成哪些工作？94隧道工程地质环境及围岩