地质素描在隧道开挖中的应用

发表时间：2018-07-16T14:33:45.130Z 来源：《基层建设》2018年第16期 作者： 李国勋 杨兵

[导读] 摘要：文章简单的介绍了地质素描在隧道施工中的应用，精准的地质素描不仅能指导现场施工，超前预报地质情况，对提升现场施工质量，提高施工企业经济效益，增强市场竞争力具有重要意义。 中交一公局第一工程有限公司 北京 102205

摘要：文章简单的介绍了地质素描在隧道施工中的应用，精准的地质素描不仅能指导现场施工，超前预报地质情况，对提升现场施工质量，提高施工企业经济效益，增强市场竞争力具有重要意义。 关键词：地质素描；隧道开挖；长距离地质预报；围岩类别 1.引言

随着隧道工程相关领域研究的不断深入，新工法、新技术、新结构等的不断涌，隧道工程建设如火如荼。但是在隧道施工过程中也会出现一系列的问题，如背斜、断层、节理、裂隙等不良地质现象都会对隧道的开挖施工造成一定的影响，加强做好前期的地质素描工作，对隧道开挖过程中的安全及提高掘进速起到很好的作用。 2.地质素描应用现状

中国是隧道及地下工程建设大国，但是还不是理论上的强国，许多现代设计理论的来源仍在西方。设计模型、方法还有很多不足的地方，数值分析软件开发的能力和国外相比仍然有相当大的差距。除此之外，采用钻爆法施工的隧道，在设计中也有许多其他问题扔未解决。例如：岩体初始地应力各相应力学特征参数的确定，数值解析计算中怎样反映施工方法及支护的时机，用什么方法建立符合隧道动态设计的计算模式及分析方法等。这些问题的妥善解决，仍然得依靠隧道及地下工程理论的建立和完善，目前，我国在隧道工程地质素描编制标准方面暂无相关的规范，地质素描在隧道开挖中的应用如何才能最大化，这些都是需要研究的问题。 3.地质素描在隧道开挖中的施工方法

3.1地质素描工作的对象及主要的地质构造现象

褶皱：岩层在形成时，一般是水平的。岩层在地质运动下，受力发生弯曲，若一个则称为褶曲，若是一系列的且呈波浪的弯曲，则被称为褶皱。

断层：所谓断层就是岩层或者岩体顺着破裂面发生明显的错位位移而形成的地质构造，断层也是构造运动中较为常见的一种形态。断层的规模、大小、长度不一，但对岩层的连续性和完整性造成的破坏是一致的，这会导致断层带上的岩石极易被风化侵蚀破碎。

版块间的激烈碰撞和挤压，会使得沉积岩层发生弯曲，形成褶皱山脉。褶皱分为向斜和背斜两种基本形态，背斜常是良好的储油、气构造。背斜处适合建隧道。背斜常是良好的储油、气构造。背斜处适合建隧道。

节理：岩体受外力影响断裂后，两侧的岩块未发生明显移动，此时形成的小型断裂构造又被称为裂隙。节理常存在与岩体的裂缝中。 地质构造是指构成地壳的岩层和岩体，在外地质作用下发生变形，形成不同规模、程度不一的地质构造。其中根据构造尺寸的大小可以分为巨、大、中、小、微物种构造规模。

地质素描的主要工作就是利用各种地质观测手段和设备对施工现场的地质构造进行观察、测量，然后将结果以文字、图表、照片方式进行展现，然后通过系统的归纳和整理，编制成为隧道工程施工需要的地质资料。地质素描整个过程均是为了隧道工程的顺利施工做准备，其中，隧道工程是地质素描主要对象，具体地质素描内容如下： 3.2.1工程地质素描内容

工程地质素描重点描述隧道开挖后围岩的稳定状态，其中包括对岩层层序、层位、层岩的组合形式以及岩体的特点、产状、风化侵蚀程度以及稳定性差的岩体的发育程度以及特性等等，均是工程地质素描的内容。通过对以上内容的描述，可以预测开挖过程中，围岩是否存在掉落、坍塌等现象，然后制定相应的预防和应对措施。此外，还需要对隧洞内的不良地质现象进行重点观测和监控，如软弱夹层、透水层等等，更好的保障工程的顺利实施，确保工程质量。 3.2.2构造地质

构造地质素描主要针对洞室开挖后，裸露在外的断层及其破碎带、褶皱、节理、岩溶等内容进行观测。观测主要的目的在于掌握其组成成分、形成机理、发育程度、结构特性以及对隧道产生的影响，为准确的确定围岩级别提供可靠的数据依据。

3.2.3水文地质观测

对于隧道水文地质的观测，主要是通过掌子面的渗水、涌水程度进行确定，通过对渗水、涌水量的观测，对地下水的含量、补给以及水压等情况进行记录，然后结合雨季、旱季的水量对地下水的性质和补给情况，确定出水点的位置。 4.地质素描在隧道开挖中的施工工艺

地质素描的具体实施过程中，需要遵循统一性、及时性以及正确性的原则进行实施。隧道地质素描工具有：地质罗盘、地质锤、坐标纸、放大镜、地质记录簿、皮尺、钢卷尺、相机等。 4.1施工准备

在进行地质素描前，需要结合施工图纸以及相关地质参数，对隧道地质条件以及周围环境进行描绘，初步绘制隧道展开图

4.2测量放样 在对工作段隧洞进行素描前，需要将隧道围岩用清水进行清洗，并在工作段侧壁上标明里程桩号和高程，以便于素描人员更好的、细致的开展素描工作。 4.3隧道地质素描 素描前，必须对隧道内的整体情况进行仔细的观察，充分掌握和了解其岩层构造、岩层特性、水文地质情况等，确定重点素描的对象，如机理、裂隙、断层等等结构形式，利用罗盘测量出构造的倾斜角度、倾斜方向以及走向。然后在坐标纸上按照一定的比例标记好位置，并做好记录，重点记录构造在洞室内的产状、方向和具体位置，明确标示出出水点位置。此外，除了用文字对素描对象进行详细描述以外，还需要用照相机将构造拍摄下来，便于与文字做对应说明。 素描中，除了确保围岩岩石命名的准确性以外，还需要对岩石的矿物组成成分、含量以及颜色等进行记录，确定构造的发育程度、类型等。 素描后期的数据处理及分析，在完成施工现场隧道地质素描工作之后，需要将素描所得图纸进行编号，绘制完整的地质素描图以及裂隙走向玫瑰图，并在图纸下的下方进行详细的文字说明。 施工时，可以依据地质素描图以及文字说明，再结合地质勘探部门提供的详细地质资料，可以大致腿短掌子面前方的工程地质情况，两者相结合可以对地质情况进行超前预报，便于指导现场施工。 地质素描图纸与隧道围岩分级是指导隧道工程设计和施工的重要依据和基础，能准确的预测下一施工段的工程地质情况，这对优化支护形式，提高现场施工管理，降低工程造价具有重要的指导意义，进一步保障了工程施工质量。 5.结语 地质素描作为地下工程建设中的重要部分，能起到超前地质预报的作用，这对保障工程质量和施工安全，优化施工方案具有重要意义。在实际隧道施工中，掌子面是唯一能够直观展示隧道围岩真实情况，虽然展示区域较为狭小，但是只要仔细观察，并结合TSP技术科学的进行分析，从掌子面展示出的细微的围岩变化中对一些异常地质情况进行预测，方能够安全科学有效的指导施工。地质素描结果可以为设计部门提供围岩详细的参数和级别，便于为隧道工程制定合理的支护形式，并能为隧道使用过程中的维护提供可靠的原始资料和数据。地质素描在渭武11标哈达铺隧道施工中的应用，效果良好，值得推广。 参考文献： [1]我国铁路、公路和地铁隧道工程的显著成就[J].铁道建筑，1990（11）：11-42. [2]洪开荣.我国隧道及地下工程发展现状与展望[J].隧道建设，2015，35（2）：95-107. [3]谢红强，何川，李围.江底盾构隧道施工期外水压分布规律的现场试验研究[J].岩土力学，2006，27（10）；1851-1855. [4]中国公路学报编辑部.中国隧道工程学术研究综述[J].中国公路学报，2015.27（5）：1-4. [5]洪开荣.地下水封能源洞库修建技术的发展与应用[J].隧道建设，2014，34（3）：188-197.