老顶山隧道工程地质说明.docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上老顶山隧道工程地质说明一、 自然地理特征:(一) 地理位置及交通: 老顶山隧道位于山西省长治市郊区山门村至小罗村。隧道进口位于长治市郊区老顶山镇山门村,地势平坦,进口里称为DK214+030;隧道出口位于长治市郊区小罗村,地势平坦,出口里程为DK217+471,缺口里成为DK217+471.54;隧道全长3441m,最大埋深约85米,位于DK215+450-DK215+620处,地面高程约1060米。隧道进出口里程附近交通便利,隧道穿越山门村、二龙山村、冀家庄村、小罗村。(二) 气象特征: 本区属温带大陆性气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,秋季凉爽,春秋多风,时有沙尘
2、,昼夜温差大,为典型的大陆山区气候。据长治市气象台(1985-2014)统计资料: 年平均气温10.1,一月份气温-5.3,7月份平均气温22.4。2005-2014年多年平均降水量为459.7mm。降水特征为:降水量多集中在5-9月,占全年降水量的82.9,春、冬、秋季的降水量仅占17.1。 本区多西北风,最大风速为15.1m/s(2010年4月26日)。霜冻期为10月中旬至次年4月中旬,无霜期180天。隧道位于长治市境内,主要气象要素见表1。表1 气象要素表气象要素长治市累年极端最高气温()38.1累年极端最低气温()-21.3历年各月平均气温()10.05最冷月平均气温()-10.5历年
3、年平均降水量(mm)551.7历年年平均蒸发量(mm)1355.7极大风速(m/s)15.2/312土壤最大冻结深度(cm)59(三) 土壤最大冻结深度: 土壤最大冻结深度为0.59m。(四) 地震动参数 根据(GB18306-2015)中国地震动参数区划图及太原至焦作铁路客运专线项目地震安全性评价报告,II类场地条件,地震动峰值加速度为0.10g(地震基本烈度VII度),地震动反应谱特征周期分区为二区。二、 工程地质特征:(一) 地形地貌 测区地处长治盆地东侧,区内地形东高西低,由西向东地貌分区明显,为山前冲洪积平原-低中山区。隧址区位于长治市郊区老顶山镇南部,区内地貌形态为一近北北东走向的
4、低中山脉,东西向均为平原区,隧道中部为低中山区,进口为山前冲洪积平原,出口段为山前坡洪积平原区,隧址区整体地形起伏较大,海拔一般在952.00m-1070m。隧道进口处地面标高约为962.71m,出口处地面高程约为972.97m,最高点位于DK215+520处,地面高程1060米,最低点位于进口山门村,海拔约为962.68m,相对高差约为97m。沿线小里程及大里程地表多被黄土覆盖,基本无基岩出露,中部多为基岩出露。地表植被不太发育,主要以灌木为主。(二) 地层岩性 隧道区范围内主要分布地层为:上覆第四系上更新统冲洪积层(Q3al+pl)新黄土、粗圆砾土,坡洪积层(Q3dl+PL)新黄土、粗圆砾
5、土、粗角砾土;中更新统洪基层(Q2pl)老黄土、卵石土、碎石土、粗圆砾土、粗角砾土、钙质胶结层;下更新统冲洪积层(Q1al+pl)粉质粘土、粗圆砾土;下伏奥陶系中统上马家沟组(O2S2)石灰岩、泥灰岩。现将测区地层岩性由新到老分述如下:1. 第四系(Q)(1)上更新统冲洪积层(Q3al+pl)新黄土:黄褐色,稍密,稍湿,具有直立性及大孔隙,偶见姜石,具有湿陷性,顶部含植物根系。主要分布于隧址区进口段地表。粗圆砾土:灰白色,稍密,稍湿,主要成分为石灰岩,砾石含量约为65%,一般砾径为20-50mm,充填新黄土。主要分布于隧址区进口段地表。(2) 上更新统坡洪积层(Q3al+pl)新黄土:黄褐色,
6、稍密,稍湿,具有直立性及大孔隙,偶见姜石,具有湿陷性,顶部含植物根系。主要分布于隧址区出口段地表。粗圆砾土:黄褐色,稍密,稍湿,主要成份为石灰岩,砾石含量约为55%-75%,一般砾径为20-70mm,充填新黄土。主要分布于隧址区出口段地标。粗角砾土:黄褐色,稍密,稍湿,主要成份为石灰岩,砾石含量约为65%,一般砾径为40-60mm,充填新黄土。主要分布于隧址区出口段地表。(3) 中更新统洪基层(Q2pl)中更新统地层岩性主要为老黄土。老黄土:褐黄色,硬塑-坚硬,含姜石、碎石、圆砾、角砾。主要分布于测区进出口及出口段。上部具有湿陷性。卵石土:灰褐色,稍密,稍湿,成分主要为石灰岩,一般砾径60-8
7、5mm,呈圆棱状,充填砂、黏性土。碎石土:黄褐色,密实,稍湿,成分主要为石灰岩,砾石含量约为70%,一般砾径20-60mm,最大砾径为90mm,有漂石出现。呈尖棱状,充填老黄土。粗圆砾土:黄褐色,密实,稍湿,含姜石,成分主要为石灰岩,砾石含量约为55%-65%,一般砾径为15-50mm,呈圆棱状,充填老黄土。粗角砾土:黄褐色,密实,稍湿,成分主要为石灰岩,一般砾径为20-30mm,最大粒径为50mm,呈尖棱状,充填老黄土。钙质胶结层:灰白色,密实,稍湿,一般砾径为30-60mm,充填老黄土。(4) 下更新统冲洪积层(Q1al+pl)粉质粘土:棕红色,软塑-坚硬,含姜石,砾石。含铁锰锈斑。粗圆砾
8、土:黄褐色,密实,稍湿,含姜石,成分主要为石灰岩,一般砾径为15-60mm,呈圆棱状,充填老黄土。2. 奥陶系奥陶系中统上马家沟组(O2S2)。该组岩性主要由石灰岩、泥灰岩组成。石灰岩:灰黑色,弱风化,隐晶质结构,中厚层状构造,岩芯一般呈柱状,局部呈块状,裂隙发育,裂隙面见方解石脉充填,锤击声脆,致密坚硬,有溶蚀现象。泥灰岩:浅黄色,灰黄色,强风化-弱风化,泥质结构,层状构造,强风化岩芯呈块状、土柱状,弱风化岩芯呈短柱状,局部呈块状,节理裂隙发育。溶洞:充填角砾土,老黄土。(三) 地质构造隧道区位于沁水块坳东南部,受晋获褶断代的控制。沁水块坳其东侧以太行山大断裂与太行块隆相邻,西南部分以横河断
9、裂与豫皖断块为界,西侧以霍山、浮山(东)断裂分别于吕梁块隆、临汾-运城新裂陷相接,西北部以洪山-范村断裂与晋中新裂陷衔接,总体呈北东向展布,区域构造线方向与地层总体走向一致,均为北北东向,地层倾向东南,倾角平缓,一般在4左右。作为沁水块坳与太行山块隆分界的晋获断裂带对区域构造格局的形成和发展具有重要的控制作用。1. 断裂带根据区域地质资料老顶山隧道东侧存在长治东断层(隐伏),走向为23.根据地质调绘和地球物理勘探结果表面,老顶山隧道洞身经过安山断层。安山断层:位于DK215+742,正断层,断层上盘为马家沟组石灰岩、泥灰岩,产状为3302,下盘为奥陶系中统上马家沟组石灰岩、泥灰岩,产状为751
10、9。物探显示该处附近电阻率极低,等值线陡直。2. 节理裂隙 区域内发育的优势节理面主要有两组,产状分别为320-1080-90和80-10085-90.受后期区域隆升作用影响,东西走向节理普遍为呈张开状,且延伸性较好。节理间距0.2-0.5m,是本区控制围岩稳定性的优势结构面。另一组南北走向节理则普遍呈闭合状态,节理间距0.2-1m,属次级节理,延展性一般。(四) 特殊岩土 1.湿陷性黄土新黄土:隧址区表层分布,竖向节理发育,大孔隙结构,含植物根系,具有湿陷性。综合判定DK214+050-DK215+000段,湿陷深度2.1-17.6m,s=0.016-0.109,为IV级(很严重)自重湿陷性
11、场地;DK215+840-DK217+440段,湿陷深度2.2-12.6m,s=0.017-0.091.为III级(严重)自重湿陷性场地。2. 膨胀性岩土 依据本工点15-ZD-4566-1(DK214+780)左10m孔膨胀土试验报告FS(%)=6-31M=12.44-14.42,CEC(NH4+)(mmol/Kg)=177.27-219.86依据铁路工程特殊岩土勘察规程(TB10038-2012)综合判定,地下水位以上老黄土(Q2pl)具弱膨胀性。3. 环境土 土壤侵蚀性:根据钻孔15-ZD-4565(DK214+140左15m)孔的土壤含盐量分析报告,依据铁路混凝土结构耐久性设计规范(T
12、B10005-2010)判定:地下水位以上土在盐类结晶条件下对铁路混凝土结构具盐类结晶侵蚀,其环境的作用等级为Y1.三、 水文地质条件 1.地表水勘探期间,隧道出口冲沟内见地表水,水量小,为第四系上层滞水。其余段落未见地表水。隧道区主要穿山门村、冀家庄、小罗村井泉调查结果见表2,根据调查隧道区位于长治市郊,居民已用自来水,除老顶山风景区有一水井在用外其余村庄中原有蓄水井都已被废弃封井。隧道设计标高为962.71-972.97m,井水位标高为490.20m,即隧道穿越部位在调查的井水位以上。表2 隧道施工对地表井泉影响情况井泉编号位置里程X坐标Y坐标井口高程(m)井深(m)水位埋深(m)备注隧道
13、开挖涌水量影响半径R(m)隧道施工对泉井影响情况JQ01山门村DK215+056.6左27.6m990.2600500滑雪场用水自打井,位于旅游区管理员内。目前在用中600几乎无影响JQ02山门村DK214+471.6左96.9m965.86无水山门村集体蓄水池,位于房屋中间。目前已封井200可能造成蓄水井井水流失JQ03冀家庄DK216+073.1左616m10863无水冀家庄集体蓄水井位于山半腰,有4-5个。目前已经废弃800可能造成蓄水井井水流失JQ04小罗村DK217+178.2右292.9m10018无水小罗村集体蓄水井,位于村头,目前已废弃400可能造成蓄水井井水流失2. 地下水
14、根据地下水赋存条件,含水介质及水力特征可分为:第四系潜水、基岩裂隙水、构造裂隙水以及岩溶裂隙水。(1) 第四系潜水 第四系孔隙潜水分布于坡洪积新黄土层及洪积老黄土层中,土石分界处含水量相对稍大,受大气降水及地表水入渗补给,以蒸发及地下水下渗为主要排泄方式。(2) 构造裂隙水 隧道区发育有断裂,断裂平面上延伸较长,切割错动地层,灰岩地层为良好的地下水导水带和富水带,泥灰岩地段阻水局部具承压性,接受大气降水下渗和地下水径流补给,含水量较丰富。(3) 岩溶裂隙水 隧址区(O2S2)石灰岩、泥灰岩存在岩溶裂隙水:赋存于岩溶,裂隙较为发育的碳酸盐岩中,其动态与所处环境、地形 、岩溶形态相关性大,水循环特
15、征较为复杂,主要以下降泉的形式在地势低洼处排泄,本次勘察中未见该类型的泉水。以接受大气降水为主,与其上地表水体,构造裂隙水关系密切,对隧道涌水影响较大,有产生局部突泥,突水的可能。水位受大气降水影响,随季节变化幅度约1.0-4.0m。3. 环境水的侵蚀性 参考石子河中桥地表水水质分析报告,依据铁路混凝土耐久性设计规范(TB10005-2010)综合判定:地表水对铁路混凝土结构具硫酸盐侵蚀性,环境作用等级为H1;具氯盐侵蚀性,环境作用等级为L1;具盐类结晶侵蚀,环境的作用等级为Y1。参考石子河钻孔15-ZD-4579(DK217+570.71)水质分析报告结果,依据铁路混凝土结构耐久性规范TB1
16、0005-2010判定:地下水对铁路混凝土结构具盐类结晶侵蚀,环境的作用等级为Y1。4. 隧道洞身涌水量分析 隧道穿越地区地形起伏较大,地质条件变化较大。参照隧道工程地质及水文地质条件,采用大气降水入渗法及佐藤邦明、古德曼、经验公式等多种方法对隧道进行涌水量计算,隧址区分段涌水量预测如表3:表3 分段涌水量评价汇总表起讫里程长度(m)正常涌水量(m3/d)最大涌水量(m3/d)QsQsDK214+030-DK214+725695112.84338.51DK214+725-DK215+03030531.6494.91DK215+030-DK215+700670589.731769.19DK215
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