公路隧道围岩分级与隧道施工地质.doc

隧道地质 1. 概述 隧道是修建于岩土体中的地下工程。隧道工程的设计和施工必须以工程岩体（围岩）的工程地质、水文地质条件为主要依据。合理、科学的设计和施工方案应该与工程场区的岩土体地质条件相匹配，对场区的地质条件的认识是否清楚和掌握，是隧道工程建设成败的关键之一。 2. 岩类 2.1 沉积岩 沉积岩是母岩（沉积岩、火成岩和变质岩）风化作用、生物作用、剥蚀作用（破岩作用）和某种火山作用产物经风、水的搬运（搬运作用）后由于搬运营力的减弱在一定环境条件下经过沉积、固结成岩作用形成的岩石。 一般来说，未经构造变动的沉积岩岩层基本为水平岩层或倾角较缓，层理构造是沉积岩的基本构造特征，主要为水平层理、沙纹状理面、交错层理面结构，波痕、干裂、缝合线、叠层和鲕状构造，主要结构面为层面。 沉积岩有碎屑岩（砂岩、泥（页）岩、砾岩等）和碳酸盐岩（灰岩、白云岩等）是分布较广的两类沉积岩 2.2 火成岩 火成岩分侵入岩和喷出岩（火山岩）。前者是地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿地壳内薄弱地带、构造通道等向地壳深、浅部侵入形成，多呈岩脉、岩墙、岩床、岩盖(岩盘)、岩盆、岩脊、岩基状，由于侵入岩是高温高压岩浆冷凝而成，因此未经构造变动的侵入岩往往具有原生冷凝收缩节理(横节理、纵节理和水平节理)，主要原生节理走向往往平行岩体的长轴方向，此外在侵入岩边界外存在一定范围的原岩变质，变质程度自边界往外由强变弱。侵入岩按性质可分酸性、中性、基性和超基性等侵入岩。喷出岩是由地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿火山口通道喷溢出地面冷凝形成，多呈岩被、岩锥、火山口和火山通到。流动构造和原生节理是火成岩特有的构造特征。 2.3 变质岩 母岩在特定地质和物理化学条件下经过转变再造作用(变质作用)形成的具有新的矿物组合和结构构造的岩石。在变质岩中，绢云母、绿泥石、蛇纹石和滑石等变质矿物是变质岩矿物成分的基本特征，变余、变晶、交代和碎裂结构是变质岩特有的结构，变质岩构造主要以变余构造和变成构造为主。变质岩中包括浅变质岩，如千枚岩、板岩、变质砂岩等；深变质岩，如片岩混合岩、混合片麻岩。 3. 地层和地质构造 3.1 地层 地层的划分，根据其生成时间（年代）从老到新，划分为太古界、元古界、古生界（寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪）、中生界（三叠纪、侏罗纪、白垩纪）和新生界（第三纪、第四纪）。 一般来说，除特殊岩类地层外，年代越老的地层岩石成岩程度越高，密度越大；年代越新的地层岩石，成岩程度越低，密度越小，第三、四系地层中的岩石，多呈半成岩状态或松散状态。 3.2 地质构造 地质构造是由各种内、外动力地质作用导致的岩石变形的产物，具体表现为岩石的褶皱、断裂、劈理、节理以及其它的面状、线状构造等。 构造运动是地球内部应力集中?a释放的过程，地震、地壳表面的隆起(造山运动)、板块的漂移碰撞等无一例外都是构造运动的型式。 构造运动和外营力作用(地表岩石的风化、剥蚀等)的结果，即我们今天所看到的地球表面和地质构造。 与隧道超前地质预报相关的地质构造主要包括： （1）水平岩层：岩层的层面基本上是一个水平面，即岩层的同一层面基本处于同一海拔高度。水平岩层主要分布在受地壳运动影响较轻微的地区。其特征是上新下老、地层界线与地形等高线平行或重合、岩层厚度即岩层顶底面高程差、露头宽度与地面坡度成反比。 （2）倾斜岩层：由于受地壳运动或岩浆活动影响，原来的水平岩层产状发生变化，形成在一定地区内具有大致相同的倾向、倾角的一系列岩层，即倾斜岩层。 （3）褶皱：岩层受力作用发生弯曲即褶皱。岩层向上弯曲，核心部位岩层老，两侧岩层较新，称为背斜；反之，岩层向下弯曲，核心部位岩层新，两侧岩层较老，称为向斜。背斜和向斜是褶皱的两种基本形态类型。由系列向斜和背斜组成的背斜称为复式背斜，由系列向斜和背斜组成的向斜称为复式向斜。 （4）断层及节理：岩层受力作用发生断裂变形，断裂变形阶段产生的构造统称断裂构造。 一般地说，沿断裂两侧岩层未发生明显位移或位移极小的断裂称为节理；沿断裂两侧岩层发生明显位移的断裂称为断层。 根据节理与所在岩层产状要素的关系可分为走向节理、倾向节理、斜向节理，根据节理与区域褶皱枢纽方向、主要断层走向及其他线状构造延伸方向的关系可分为纵节理、横节理、斜节理，按节理的力学成因可分为剪节理、张节理、扭节理。 断层按断盘的移动可分为正断层、逆断层和平移断层，按断层的走向与区域构造线（如褶皱轴向）的关系可分为纵断层、横断层和斜断层，按断层与地层产状的关系可分为走向断层、倾向断层、斜向断层和顺层断层，按断层产生的力学性质可分为压性断层（层间断层）、张性断层和扭性断层。 3.3 其它构造：如穹窿构造、火长岩原生构造（侵入岩的破裂构造、锥状岩席及环状岩墙，火山岩的破裂构造及火山构造等）. 3.4