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浅析铁路隧道施工中的围岩地质描述
一、隧道施工中地质描述的必要性
隧道施工中围岩的地质描述是隧道围岩的真实反映,也是对设计地质情况的检验。施工前地质勘探提供的地质资料是隧道设计的重要依据之一,不同级别的围岩,设计参数不同,相应的施工工法及施工工艺也不一样。
设计依据的地质资料虽然以各种地质调查手段的成果为依据,但是由于受到调查密度的限制,地质调查手段在调查范围的应用只占一定的比例,其余部分则是由地质专业人员根据地质调查手段的成果进行推测。设计依据的地质资料往往包含有部分推测的成果,就有可能存在一定的误差,因此施工中对围岩地质进行描述是有必要的,一方面是对设计地质情况进行检验,另一方面与设计地质条件有出入时,可为变更设计提供地质条件依据。
二、施工地质描述的方法
施工中的地质描述相对简单,主要描述与施工相关的地质情况,一般不涉及地质成因、构造及矿物成分等复杂地质问题。
有两方面的资料可以作为施工中地质描述的参考。一是既有的设计地质资料,二是《铁路隧道围岩分级判定》与《施工阶段围岩级别判定卡》。根据既有的设计地质资料及现场开挖面情况,一般可以判识围岩的岩性。再参考《铁路隧道围岩分级判定》与《施工阶段围岩级别判定卡》,只要实际围岩大部分指标与某一级别相吻合,个别项目相接近,一般就可以判定为这一级别。
一般情况下,可从开挖面里程、围岩岩性、风化程度、颜色、干湿度、结构尺寸及地下水出入情况等几方面进行描述并根据描述情况判定围岩级别。如:DK92+700掌子面岩性为花岗岩,全风化,灰黄色,中粗粒结构,在掌子面左侧边墙位置见孤石,未见地下水出露,稳定性较好,埋深浅,围岩级别判定为Ⅴ级。
DK92+700掌子面整体情况 DK92+700掌子面线路左侧
DK92+700掌子面中部 DK92+700掌子面线路右侧
铁路隧道围岩分级判定
围岩级别
围岩主要工程地质条件
围岩开挖后
的稳定状态(单线)
围岩弹性纵波速度vp(km/s)
主要工程地质特征
结构特征和
完整状态
Ⅰ
硬质岩(单轴饱和抗压强度Rc>60MPa):受地质构造影响轻微,节理不发育,无软弱面(或夹层);层状岩层为厚层,层间结合良好。
呈巨块状整体结构
围岩稳定,无坍塌,可能产生岩爆
>4.5
Ⅱ
硬质岩(Rc>30MPa):受地质构造影响较重,节理较发育,有少量软弱面(或夹层)和贯通微张节理,但其产状及组合关系不致产生滑动;层状岩层为中层或厚层,层间结合一般,很少有分离现象,或为硬质岩石偶夹软质岩石。
呈大块状砌体结构
暴露时间长,可能会出现局部小坍塌;侧壁稳定;层间结合差的平缓岩层,顶板易塌落
3.5~4.5
软质岩(Rc≈30MPa):受地质构造影响轻微,节理不发育;层状岩层为厚层,层间结合良好。
呈巨块状整体结构
Ⅲ
硬质岩(Rc>30MPa):受地质构造影响严重,节理发育,有层状软弱面(或夹层),但其产状及组合关系尚不致产生滑动;层状岩层为薄层或中层,层间结合差,多有分离现象;或为硬、软质岩石互层。
呈块(石)碎(石)状镶嵌结构
拱部无支护时可产生小坍塌,侧壁基本稳定,爆破震动过大易塌
2.5~4.0
软质岩(Rc≈5~30MPa):受地质构造影响较严重,节理较发育;层状岩层为薄层,中层或厚层,层间结合一般。
呈大块状砌体结构
Ⅳ
硬质岩(Rc>30MPa):受地质构造影响很严重,节理很发育;层状软弱面(或夹层)已基本被破坏。
呈碎石状,压碎结构
拱部无支护时可产生较大的坍塌,侧壁有时失去稳定
1.5~3.0
软质岩(Rc≈5~30MPa):受地质构造影响严重,节理发育。
呈块(石)碎(石)状,镶嵌结构
土体:1.略具压密或成岩作用的黏性土及砂性土。
2.黄土(Q1、Q2)。
3.一般钙质铁、质胶结的碎石土、卵石土、大块石土。
1和2呈大块状,压密结构;3呈巨块状,整体结构
铁路隧道围岩分级判定
围岩级别
围岩主要工程地质条件
围岩开挖后
的稳定状态(单线)
围岩弹性纵波速度vp(km/s)
主要工程地质特征
结构特征和
完整状态
Ⅴ
石质围岩位于挤压强烈的断裂带内,裂隙杂乱,呈石夹土或土夹石状
呈角(砾)碎石状,松散结构
围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌;浅埋时易出现地表下沉(陷)或塌至地表
1.0~2.0
一般第四系的半干硬至硬塑的黏性土及稍湿至潮湿的一般碎石土、卵石土、圆砾、角砾土及黄土(Q3、Q4)
非黏性土呈松散结构,黏性土及黄土呈松软结构
Ⅵ
软塑状黏性土及潮湿的粉细砂等
黏性土呈易蠕动的松软结构,砂性土呈潮湿松散结构
围岩极易坍塌变形,有水时土砂常与水一齐涌出;浅埋时易塌至地表
<1.0(饱和状态的土<1.5)
注: 表中“围岩级别”和“围岩主要工程地质条件”栏,不包括膨胀性围岩、多年冻土等特殊岩
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