复杂地质构造条件下长大深埋隧道综合勘察技术应用

复杂地质构造条件下长大深埋隧道综合勘察技术应用

樊绪伟 张天琦

山东正元建设工程有限责任公司，山东省 济南市 250100

摘要：复杂地质构造条件下的深埋隧道综合勘察技术应用至关重要。该技术涉及地质调绘、地质钻探、综合物探、测试与试验、隧道围岩分级和地质选线等方面。通过野外地质调查和勘测，获取隧道所经过地区的地质信息，通过地质钻探获取地下土岩样品，借助综合物探技术探测地下隐患，通过测试与试验验证设计参数，进行隧道围岩的分级。同时，合理的地质选线可以在复杂地质条件下找到最佳的隧道路径。这些技术的应用，有助于确保复杂地质构造条件下长大深埋隧道的安全施工和可靠运行。

关键词：复杂地质构造；长大深埋隧道；综合勘察技术；应用

在复杂地质构造条件下建设长大深埋隧道是一项具有挑战性的工程任务。为了确保隧道的安全施工和可靠运行，综合勘察技术的应用显得尤为重要。该技术涵盖了地质调绘、地质钻探、综合物探、测试与试验、隧道围岩分级和地质选线等各个方面。通过深入了解隧道所经过地区的地质情况，获取地下土岩样品并探测地下隐患，可以为设计提供准确的参数和围岩分级依据。合理的地质选线能够找到最优的施工路径。

1.复杂地质构造特征

复杂地质构造特征是指地壳中存在多个不同的构造形式，包括岩浆活动、断裂、褶皱、变形和变质等现象。这些特征通常是由于地壳板块运动引起的，可以在大陆边缘、活动断裂带、造山带等地区找到。一种常见的复杂地质构造特征是断裂。断裂是地壳板块相对移动引起的岩石断裂带，可以产生地面位移以及形成峡谷和盆地等地形特征。例如，三峡地区的长江峡谷就是断裂活动造成的。

另一种复杂地质构造特征是褶皱。褶皱是地壳岩层因构造力的作用而发生弯曲变形，形成了山脉、褶皱山和褶皱构造等地貌特征。比如喜马拉雅山脉就是由于印度板块与欧亚板块碰撞所造成的褶皱构造。此外，岩浆活动也是复杂地质构造特征之一。岩浆是地壳内部熔融岩石通过火山喷发或侵入到地壳上层形成的，它可以构成火山、火山岛和火山喷发物等地貌特征。例如，夏威夷群岛就是由于岩浆穿透地壳形成的火山群[1]。

2.复杂地质构造条件下长大深埋隧道综合勘察技术应用

2.1地质调绘

地质构造分析，通过野外地质调查、钻探和测量等工作，了解隧道所处地区的地质构造特征，如断层、褶皱、岩层倾角等。这有助于确定隧道建设中可能面临的地质风险，如地质灾害。岩性划分与描述，通过钻探获取钻孔岩心样本，并进行岩石物理性质测试和实验室分析，确定不同地层的岩性特征。将这些数据绘制在地质剖面图上，可以帮助工程人员了解地质条件的变化情况，为隧道设计提供依据。地质地貌标示，根据实地勘测和测量得到的地貌特征，将地貌信息绘制在地图上。这有助于工程人员了解隧道所处地区的地表情况，如河流、山脉和沉积物地层等，以便在设计和施工中考虑相关因素。地质断层分析，通过对断层的位置、类型和活动性进行详细调查，将其绘制在工程图纸上。这对于隧道设计和支护方案的确定非常重要，可以避免工程受到断层活动的影响。

2.2地质钻探

地层划分与描述，通过地质钻孔取样，可以获得地下不同层位的岩石和土层样品，进行岩性鉴定和地层划分，进而确定隧道穿越的各种地层的特征、厚度和分布规律。地下水勘测，利用地质钻探获取地下水位、水位变化、水化学性质等信息，对地下水资源的情况进行评估，预测隧道施工过程中可能遇到的地下水问题，为隧道设计和施工提供合理的方案。地质构造调查，通过钻探孔眼的断层、褶皱等构造特征，结合岩石裂隙和断裂带的分布情况，可以对复杂地质构造进行调查和分析，为隧道设计提供地质结构的参数和假设条件。地下岩体力学性质评价，通过地质钻孔在不同深度采集的岩芯样本，进行室内试验，获取地下岩体的物理力学性质参数，如抗压强度、抗剪强度等，为隧道的稳定性评价和支护设计提供依据[2]。

2.3测试及试验

地质勘查，通过现场地质勘查，例如钻探、工程地质调查等方式获取隧道区域的地质情况，并进行岩土样品的采集与测试。这些数据可以提供地质参数、岩土力学特性以及地下水位等相关信息，有助于进行隧道设计和施工的前期准备工作。物探勘查，利用综合物探技术，在隧道区域进行综合地球物理勘查。常用的物探方法包括电法勘探、磁法勘探、重力勘探等。通过采集地下介质的物理参数，如速度、密度、电阻率、磁场等，进一步了解地下构造、断层分布、岩土性质等关键信息。岩石力学试验，通过对采集的岩样进行室内试验，了解岩石力学特性，如抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等参数，以评估隧道围岩的稳定性和开挖条件。常用的岩石力学试验方法包括单轴压缩试验、剪切试验、抗拉试验等。

模型试验，在复杂地质条件下，可以进行隧道模型试验。建立隧道模型，模拟实际工程情况，并进行力学响应和变形性能的测试。通过模型试验，可以了解隧道围岩的变形规律、支护结构的合理性等。监测与实测，在隧道施工过程中，进行实时监测和实测工作。包括地下水位监测、地表沉降监测、应力监测、位移监测等。通过实测数据，可以进行隧道施工的实时调整和控制。

2.4隧道围岩分级

岩体分类，根据围岩的岩性、结构和物理力学参数等因素，对隧道周围的岩体进行分类，例如软岩、硬岩、岩溶地区等，从而为隧道设计和施工工况提供基础数据。围岩评价，通过采集岩石样品和现场观测，利用地质勘探数据和地下水资料等，对隧道周围的围岩进行评价。评价内容可以包括岩体强度、裂隙开展程度、地应力、岩溶潜在风险等。评价结果可作为后续支护设计和施工的依据。

风险分析，根据围岩的分级和评价结果，对隧道施工和运营中可能遇到的地质风险进行分析。例如岩体崩落、水文地质问题、断层活动等，从而制定相应的风险管控措施。支护设计，根据隧道围岩的分类和评价结果，确定合适的支护措施和防治策略。例如钢拱支护、锚杆锚固、喷射混凝土衬砌等，以增加围岩的稳定性和隧道的安全性。

2.5地质选线

地质调查和野外勘探，进行详细的地质调查和野外勘探，收集地质资料。通过地质剖面的绘制和采样分析，了解地质构造、岩性分布、断层情况、地下水位等信息。地形测量和地形分析，借助现代测量技术获取精确的地形数据，包括地形高程、坡度、地貌特征等。结合地理信息系统（GIS）技术进行地形分析，找出地势起伏大、地质构造复杂、地貌变化剧烈的区域。

工程地质评价，对选定的候选线路进行工程地质评价，预测地下工程中可能遇到的问题，如地表沉降、地层稳定性、地下水渗流等。利用地质工程勘察、水文地质调查等手段，评估选定线路的可行性和施工难度。综合分析和优化设计，将地质、地貌、地下水、工程地质等因素进行综合分析，结合隧道设计要求和工程可行性，采用优化设计方法确定最佳地质选线。综合考虑隧道的稳定性、施工易行性、经济性等方面[3]。

结语

综合勘察技术在复杂地质构造条件下的长大深埋隧道工程中起着至关重要的作用。通过全面、系统、科学的勘察，可以准确了解地质情况，预测和评估潜在风险，为隧道的规划、设计、施工和运营提供科学依据。随着科技不断进步，新的勘察技术将不断涌现，为复杂地质条件下的隧道工程提供更好的解决方案。在未来的发展中，应继续加强对综合勘察技术的研究和应用，为隧道工程的安全、高效、可持续发展做出贡献。

参考文献

[1]王智毅.复杂地质构造条件下长大深埋隧道综合勘察技术应用[J].安徽建筑,2024,31(01):141-142.

[2]郭晓亮,辛民高,冯振.长大深埋铁路隧道地下水流场演化与恢复预测研究[J].防灾科技学院学报,2023,25(03):39-50.

[3]黄秦.深埋长大隧道围岩破坏原理、特征及支护措施研究[J].低碳世界,2022,12(10):154-156.