在隧洞施工中,不同的地质构造与隧洞的组合引起的工程地质问题是有所不同的,水平岩层、倾斜岩层、向斜、背斜、断层及节理发育密集带是隧洞施工中经常遇到的地质构造,下面就这些构造与隧洞开挖的组合可能遇到的工程地质问题分别作简单的阐述。
(1)水平岩层的隧洞工程地质问题。水平岩层主要有厚层或巨厚层水平岩层、中厚层夹薄层状水平岩层、薄层状水平岩层。在这些水平岩层中,对隧洞施工最不利的是薄层状水平岩层,常易在隧洞起拱线以上的洞壁发生坍塌及拱顶板状塌方,厚层夹薄层的薄层岩石位于隧洞顶部时也易发生顶板坍塌。
(2)倾斜岩层的隧洞工程地质问题。倾斜岩层,特别是陡倾岩层,当岩层走向与洞轴线交角较小时,易发生边墙顺层塌方,特别是顺层破碎带围岩失稳、软岩的变形破坏和失稳、脆性岩层在边墙与拱部的张扭折易发生坍塌或小规模塌方。岩层走向与洞轴线交角越大,对隧洞的施工越有利。
(3)断层破碎带的隧洞工程地质问题。断层及破碎带是隧洞施工中遇到的最常见也是最复杂的不良地质体,在断层破碎带中发生的洞内工程地质问题也极为复杂和严重。主要是破碎带的围岩失稳塌方,富水带的涌水,断层泥、碎块石夹黏土、构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩等的失稳塌方和变形,有时可能伴随发生洞内泥石流。一般来说,压性和压扭性断层,其主带内多充填有断层泥及糜棱岩,具一定的隔水性,故上盘常富水,其主要工程地质问题是破碎带围岩的变形和失稳塌方,当隧洞施工揭穿主带进入富水区后则易发生涌水、涌泥和塌方;张性断层,破碎带中很少含黏土质物质,导水性能较好,隧洞施工揭穿张性断层破碎带时极易发生塌方和涌水。(www.daowen.com)
(4)结构面的不利组合及节理密集带的工程地质问题。岩层面、节理面、断层面、岩性分界面等不连续结构面在岩体中的分布组合,有时常与隧洞周边一起构成对隧洞围岩稳定不利的组合体。当隧洞施工过程中,这些不利组合体,或自动塌落、或受施工扰动诱发塌落,有时这种不利组合体的塌落甚至会引起较大规模的隧洞围岩塌方。受剪应力作用产生的剪节理产状稳定,节理面一般平直光滑,延伸长,发育较密集,常形成节理密集带。在节理密集带内,岩体一般较破碎,当隧洞穿越时易发生围岩的失稳坍塌。强烈剪性节理密集带往往含有黏土质物质,不利于地下水运移。隧洞穿过这些带时一般仅见渗水而无大的涌水。受拉应力作用产生的节理产状不稳定,节理面一般粗糙不平,延伸短,很少形成节理密集带。但一旦形成密集带时,极易形成围岩的失稳塌方,而且由于张性节理破碎带岩体导水性能好,易发生隧洞施工涌水。
(5)褶皱构造中的隧洞工程地质问题。岩层在受力弯曲时常形成一系列的褶皱现象,向斜和背斜是典型的褶皱构造。褶皱中,若为坚硬脆性岩层则易形成纵张节理和纵断裂;若为软硬相间岩层,则硬岩中发育纵张节理,软岩中出现错动挤压,在向斜核部存在岩层间的滑脱现象。向斜构造往往为储水,其内部纵张节理和纵断裂往往具有良好的导水性,利于地表和地下水向深部运移。当隧洞揭穿纵张节理发育密集带和纵断裂带时,易发生洞内涌水及围岩变形失稳。在岩溶地区,沿纵张节理和纵断裂破碎带及向斜核部处的层间滑脱带往往是深部岩溶强发育带,当地层中存在相对隔水层时,隧洞施工揭穿这样的破碎带时易发生洞内突水、突泥或泥石流灾害。
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