隧道深孔鉆探技術(shù)措施的論文
摘 要:本次勘探,查明了深孔揭露地段的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體聲波等工程地質(zhì)條件,所提交的資料均符合鐵路勘察的有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程的要求,測(cè)試工作內(nèi)容與采用方法齊全,質(zhì)量良好,資料成果具有較好的代表性。
關(guān)鍵詞:工程地質(zhì)勘探;深孔鉆探;鉆進(jìn)技術(shù)
1工程概況:
擬建某隧道位于四川省川主寺某村附近。進(jìn)口位于G213公路旁洋洞河右岸,進(jìn)口里程D1K268+570.00,高程約3143m;出口位于新村,地處洋洞河右岸,出口里程D1K270+823.00,高程約3164m;隧道全長(zhǎng)約2253m,最大埋深366m,為一傍山型隧道;隧址區(qū)地面高程3140~3516m,最大相對(duì)高差約376m,屬高中山剝蝕地貌區(qū),洋洞河位于線路右側(cè),河谷深切,兩側(cè)橫向溝谷發(fā)育,地形起伏較大。段內(nèi)斜坡地段覆土較厚,局部沖溝里零星有基巖裸露,植被較好,局部平緩處被墾為旱地。大多數(shù)斜坡穩(wěn)定性差。地勢(shì)左高右低,自然坡度在10~65°。隧道進(jìn)出口有G213國(guó)道及鄉(xiāng)村便道相通,交通方便。
2鉆進(jìn)方法及主要技術(shù)手段
定測(cè)階段該隧道共布置深孔1個(gè),設(shè)計(jì)孔深160m,實(shí)鉆深度164.16m;開(kāi)孔孔徑為130mm,終孔孔徑為91mm。其鉆進(jìn)方法如下:采用GY-150型鉆機(jī)鉆進(jìn),用φ130mm合金鉆頭開(kāi)孔,鉆至9.30m下入φ127mm套管至9.30m,改用φ110mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)至58.30m后用φ130mm金剛石鉆頭擴(kuò)孔至12.10m并下φ127mm套管長(zhǎng)12.10m,繼續(xù)用φ110mm金剛石鉆頭鉆進(jìn)至74.60m,改用φ91金剛石鉆頭鉆至164.16m后終孔。本孔9.30m以上采用干鉆,9.30m至52.40m采用清水鉆進(jìn)鉆進(jìn),52.40m至164.16m采用輕質(zhì)泥漿鉆進(jìn),鉆孔在9.30m開(kāi)始漏水,孔口不返水,孔深66~80m段有垮孔現(xiàn)象。鉆進(jìn)速度0.8~1.0m/h。
3巖芯采取及工程地質(zhì)編錄
深孔主要采用金鋼石鉆頭鉆進(jìn),泥漿鉆進(jìn)至終孔深度;鶐r巖芯采取率達(dá)60~70%左右,RQD值一般在30~70。DZ-HSG-01孔隧道洞身RQD值70。
巖芯自巖芯管取出后,按先后順序自上而下擺放于巖芯箱內(nèi),填寫(xiě)回次標(biāo)簽及班報(bào)表,對(duì)巖芯進(jìn)行分箱拍照。對(duì)巖芯進(jìn)行地質(zhì)編錄時(shí),除逐節(jié)量取巖芯長(zhǎng)度計(jì)算回次采取率和統(tǒng)計(jì)RQD值外,還對(duì)巖層分層描述,描述內(nèi)容包括:巖石名稱、顏色、風(fēng)化程度、主要成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、節(jié)理、裂隙、破碎程度等。對(duì)照要求檢查,本次施鉆鉆孔巖芯采取率高,工程地質(zhì)編錄分層合理,巖石定名準(zhǔn)確,各種地質(zhì)現(xiàn)象描述無(wú)遺漏,各項(xiàng)原始記錄齊全、清楚。鉆孔巖芯采取率及RQD值統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)表1。
4巖芯分層及采取率統(tǒng)計(jì)分析表
鉆孔編號(hào)序號(hào)巖性深度范圍值(m)厚度(m)巖芯采取率(%)RQD指標(biāo)(%)
范圍值段平均范圍值段平均DZ-HSG-011角礫土0~3.73.770~9080//
2砂巖(W4)3.7~9.65.990~10095//
3砂巖(W2)9.6~49.840.275~95850~8760
4擠壓破碎帶49.8~55.05.275~858000
5板巖(W2)55.0~62.07.080~90850~8140
6砂巖(W2)62.0~66.24.278~858000
7擠壓破碎帶66.2~68.01.8909000
8砂巖(W2)68.0~120.052.079~958530~8065
9板巖(W2)120.0~127.07.060~807510~7030
10砂巖(W2)127.0~142.015.080~959065~9080
11板巖(W2)142.0~152.110.180~959040~8070
12砂巖(W2)152.1~164.1612.0680~95950~8780 4地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造分析
4.1地層巖性分析:隧道地表上覆第四系全新統(tǒng)坡崩積(Q4dl+col)粉質(zhì)黏土、碎石土、塊石土;泥石流堆積(Q4sef)碎石土,沖積(Q4al)粉質(zhì)粘土、卵石土。下伏基巖為三疊系上統(tǒng)侏倭組(T3zh)板巖、砂巖互層。
(1)粉質(zhì)黏土(Q4dl+col):淺黃色、灰黃色,硬塑狀。主要分布于斜坡上,厚2~10m。
。2)碎石土(Q4dl+col):灰色、灰褐色,稍密,碎石60~200mm,占50~55%;角礫2~60mm,占5~20%,余為粉質(zhì)黏土、角礫土充填;分選性較差,石質(zhì)成分多為變質(zhì)砂巖、石英砂巖、板巖等,廣泛分布于測(cè)段內(nèi),厚5~20m。
。3)塊石土(Q4dl+col):褐黃色,干燥,松散,石質(zhì)成分主要為砂巖,板巖。厚5~20m。
。4)碎石土(Q4sef):褐黃色,干燥,松散-稍密,石質(zhì)成分主要為砂巖,板巖,碎石含量約為70%。
。5)粉質(zhì)粘土(Q4al):土黃色,硬塑,含少量圓礫,砂巖、板巖石質(zhì),含植物根系,厚0~5m。
。6)卵石土(Q4al):灰白色,青灰色,飽和,中密。卵石占50~55%,60~80mm,余為圓礫及砂充填,石質(zhì)以弱風(fēng)化砂巖、板巖為主,分布于隧道進(jìn)口階地地帶,厚2~12m。
4.2三疊系上統(tǒng)(T3):板巖多呈灰色、深灰色,灰黑色、薄層狀結(jié)構(gòu),節(jié)理裂隙發(fā)育,出露的巖體極破碎,巖質(zhì)軟,遇水易軟化,易風(fēng)化剝落,抗風(fēng)化能力弱。砂巖呈灰白色、灰色,粉細(xì)!(xì)粒結(jié)構(gòu),質(zhì)硬,層理清晰,呈薄~中厚層狀,鈣質(zhì)膠結(jié)為主,偶見(jiàn)灰白色的石英脈。表層全風(fēng)化帶(W4)呈土狀及角礫狀,可見(jiàn)原巖結(jié)構(gòu),厚0~10m;強(qiáng)風(fēng)化帶(W3)巖芯多呈碎塊狀、碎石角礫狀,厚5~20m;弱風(fēng)化帶(W2)巖層較完整,斷口新鮮,巖心多呈短柱狀,少量碎塊狀。DZ-HSG-01孔揭露該層厚164.16m。
4.3斷層:線路右側(cè)發(fā)育牟尼溝-羊洞河-熱摩柯斷裂為區(qū)域性大斷裂,由其引起的.次生斷裂及褶皺密集發(fā)育。斷層角礫主要分布于斷層破碎帶內(nèi),為灰黑色、深灰色、灰色,密實(shí),潮濕,主要由板巖、砂巖組成,巖體極破碎,巖質(zhì)較軟,多呈角礫狀及碎石狀,角礫手捏易碎,見(jiàn)網(wǎng)狀方解石脈。DZ-HSG-01孔分別在孔深49.8~55.0m、61.2~68.0m見(jiàn)擠壓破碎帶及礫巖,推測(cè)為區(qū)域斷裂影響帶。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB 18306-2001)、“5.12”四川汶川地震后《四川 甘肅 陜西部分地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB 18306-2001一號(hào)修改單)及四川賽思特科技有限責(zé)任公司《成都-蘭州鐵路重點(diǎn)工程場(chǎng)地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告》(2008年9月),測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.20g。
5不良地質(zhì)及特殊巖土
5.1泥石流:(1)位于D1K268+535~D1K268+555左側(cè)溝槽,為坡面泥石流,物質(zhì)主要為碎石土及角礫土,稍濕,松散,泥石流規(guī)模較小,雨季時(shí)有少量角礫及碎石被坡面流水?dāng)y帶而下堆于坡腳,由于坡面植被較好,物質(zhì)來(lái)源有限,厚0~5m,對(duì)工程有一定影響,坡面需防護(hù)。(2)位于D1K270+300附近,線路以隧道形式通過(guò),規(guī)模較小,對(duì)工程無(wú)影響。(3)位于隧道出口,與線路相交于D1K270+827~D1K270+872,線路以橋形式通過(guò),線路通過(guò)其堆積區(qū),其物質(zhì)主要為碎石土,潮濕,稍密,石質(zhì)成分主要為砂巖,板巖,碎石含量約70%,粗角礫含量約20%,對(duì)工程有影響不大。
5.2季節(jié)性凍土:隧區(qū)屬高原氣候,從11月下旬開(kāi)始至次年2月底,日平均氣溫均在零度以下,表層松軟的粉質(zhì)黏土容易形成季節(jié)性凍土,對(duì)工程不利。本地區(qū)最大凍結(jié)深度為1.2m,相關(guān)工程宜置于1.2m以下。
6結(jié)論
1、通過(guò)對(duì)鉆探資料整理,本次鉆探范圍揭露地層復(fù)雜,巖層多為軟硬夾層,巖體破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,隧道工程地質(zhì)條件一般。
2、根據(jù)鉆探資料顯示,黃勝關(guān)隧道DZ-HSG-01孔下伏基巖以砂巖、板巖為主,受區(qū)域斷層影響,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體破碎,富水性不均勻。板巖為軟質(zhì)巖,遇水易軟化,易風(fēng)化剝落,抗風(fēng)化能力弱,隧道施工宜采用“短進(jìn)尺,快循環(huán),弱爆破,少擾動(dòng),緊封閉” 的掘進(jìn)方法,防止塌頂,并作好超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),以防止和減輕因突水、坍塌所造成的災(zāi)害。
3、隧道洞身埋深較大,巖層多為軟硬夾層,有產(chǎn)生弱巖爆及軟巖變形的可能,應(yīng)加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)和應(yīng)急預(yù)案。
4、隧道局部穿越夾炭質(zhì)板巖,施工期間需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和通風(fēng),同時(shí)加強(qiáng)地下水水質(zhì)侵蝕性復(fù)查,根據(jù)復(fù)查結(jié)果采取相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。
5、隧址區(qū)屬?gòu)?qiáng)地震區(qū),施工時(shí)應(yīng)按相應(yīng)規(guī)范設(shè)防。
6、施工棄碴應(yīng)合理堆放,避免產(chǎn)生人為泥石流。施工應(yīng)注意環(huán)境污染,加強(qiáng)植被的保護(hù)和恢復(fù),以利水土保持。
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