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隨著山區(qū)高速公路建設(shè)的加快，越來越多的山嶺隧道需要修建。山嶺隧道工程的實質(zhì)是地質(zhì)工程，其設(shè)計、施工、工期、造價無不受地質(zhì)條件的制約。不了解地質(zhì)、不關(guān)心地質(zhì)將使隧道建設(shè)事倍功半。查明隧址區(qū)的地質(zhì)條件是隧道建設(shè)的需要，也是隧道工程地質(zhì)勘察工作的目的。

l工程概況

大廣公路蒙冀界至承德段高速公路茅荊壩隧道．設(shè)計為雙線隧道。左右線進洞口位于內(nèi)蒙古自治區(qū)喀喇沁旗美林鎮(zhèn)大店村南，出洞口位于河北省隆化縣天義溝村北。該隧道設(shè)計為左右兩條路線，隧道洞身平面由緩和曲線和直線組成．左線里程為一ZK2+316～ZK5+034，隧道全長6718m，洞凈寬12．5m，洞凈高5．0m．進口段洞底設(shè)計高程為1090．984m，地面高程為1091．907m，出口段洞底設(shè)計高程為957．048m，地面高程為965．353m，設(shè)計縱坡+2．072％，軸線方位角約42。；右線里程為一K2+311～K5+035，隧道全長6724m，洞凈寬12．5m，洞凈高5．0m。進口段洞底設(shè)計高程為1090．984m，地面高程為1092．526m．出口段洞底設(shè)計高程為956．584m，地面高程為964．163m，設(shè)計縱坡為+2．0908％。軸線方位角為42。?？辈旃膊荚O(shè)鉆孔6個，累計進尺724．3m：重型動力觸探試驗l0次；巖石力學(xué)試驗樣20組：布設(shè)地震、電法測線各1條，共計長540m；聲波測井4；fk，累計370m。并對隧址區(qū)進行了1：2000的工程地質(zhì)補充調(diào)繪5．2km。

2隧址區(qū)自然條件

2．1地形、地貌

隧址區(qū)位于冀北山地區(qū)，屬中低山區(qū)．地勢總體中部(冀蒙界)高、兩側(cè)低，分別向南部盆地低山丘陵區(qū)與中北部河谷階地區(qū)傾斜。區(qū)內(nèi)地形崎嶇不平，復(fù)雜多變，溝嶺相問出現(xiàn)，隧址區(qū)為第四系全新統(tǒng)沖洪積(Q4州)碎石土和白堊系(K)凝灰?guī)r局部花崗巖巖脈侵入。由于該類巖石抵御風(fēng)化能力一般，山脊多成長條帶狀，山坡平均坡度多在24o以上；由于構(gòu)造作用，懸崖峭壁較多。山溝多呈“V”或“U”字型谷，較大的溝谷深達100m～135m。區(qū)內(nèi)山頂高程為1262m，山底高程為985m，高差達277m。茅荊壩隧道位于河北省承德市與內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市交界處，隧道進口處有省道$253．交通較便利，施_丁條件較好。

2．2氣象

隧址區(qū)域地處暖溫帶向寒溫帶過渡地帶。屬半溫潤半干旱大陸性季風(fēng)型氣候，該區(qū)年均氣溫為9℃，一月平均氣溫為一8．7℃，七月平均氣溫為24．5；極端最低氣溫為一31．4℃．極端最高氣溫為39．4℃；年降雨量為500mm～650mm，降雨主要集中在6～8月，約占年降雨量的70％，主要表現(xiàn)為暴雨形式；該區(qū)年蒸發(fā)量為1838．7mm：年均日照為2800h～2900h；無霜期在l50d左右，區(qū)域最大凍土深度達1．5m。

3地質(zhì)條件

3．1地質(zhì)構(gòu)造

隧道所在區(qū)域從大的范圍來看屬于冀北燕山中段，山脈走向大致為近東西向一北東東向，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致。近場區(qū)地形趨勢大體是東北、西北高，西南部稍低。該區(qū)位于燕山斷隆的東段，基底構(gòu)造線方向受東西一北東東向復(fù)式褶皺構(gòu)造控制，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，巖漿活動頻繁，加之強烈的混合巖化作用影響，使原來面貌遭受了不同程度的改造。

3．2地震地質(zhì)綜合評價

公路所在區(qū)域位于地震活動水平較弱的華北地震構(gòu)造區(qū)的北部邊緣．根據(jù)河北省工程地震勘察研究院大廣公路蒙冀界至承德段高速公路《工程場地地震安全性評價報告》，隧道區(qū)所在區(qū)域的地震動峰值加速度值為0．05g，設(shè)計地震分組為第二組，場區(qū)地震設(shè)防烈度為6度，隧道設(shè)防烈度為7度。總體上來說，該區(qū)域是一個地殼運動相對穩(wěn)定的地區(qū)。

3．3水文地質(zhì)評價

3．4

該區(qū)的地下水主要為基巖裂隙水，巖體含水量屬于貧水區(qū)。本次勘察正逢枯水期，未見地下地層巖性根據(jù)工程地質(zhì)測繪及鉆探揭露，隧道區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積(Q)碎石土和白堊系(K)凝灰?guī)r局部花崗巖巖脈侵人。

3．5不良地質(zhì)特征與評價

隧址區(qū)總體地形起伏，未見滑坡，但隧道進…口開挖時易發(fā)生崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

3．6巖土工程地質(zhì)評價

3．6．1隧址場地穩(wěn)定性評價

隧址區(qū)未見斷層，未發(fā)現(xiàn)區(qū)域性構(gòu)造或大的斷層，歷史上也未發(fā)生過強震，表明場地具有較好的區(qū)域穩(wěn)定性。

3．6．2圍巖分級

3．6．2．1巖土層物理力學(xué)統(tǒng)計

巖土層物理力學(xué)統(tǒng)計如表l所示。

3．6．2．2圍巖分級依據(jù)

根據(jù)圍巖的完整性和堅硬性綜合判斷圍巖特及巖體基本質(zhì)量指標(biāo)，現(xiàn)根據(jù)實測和試驗數(shù)據(jù)綜合分析如下：a)國蚩墼猩廑地淵時在進口進行節(jié)理測量和統(tǒng)計，計算巖石體積裂隙率=(9+6+4)／l×1×1=19(條／m)，對照與表得強風(fēng)化凝灰?guī)r的完整系數(shù)=0．35～0．55，取0．45，中風(fēng)化取0．60，微風(fēng)化取0．70，隧道出口走向節(jié)理玫瑰花圖如圖l所示：b)圍巖的破碎程度根據(jù)與定性劃分的巖體完整程度的對應(yīng)關(guān)系，得出強風(fēng)化凝灰?guī)r為較破碎巖體，中風(fēng)化為較完整巖體，微風(fēng)化為較完整巖體：c)國堂堅猩廑根據(jù)尺與巖石堅硬程度的定性劃分的關(guān)系，得出微風(fēng)化～中風(fēng)化凝灰?guī)r為較堅硬巖、中風(fēng)化～強風(fēng)化為較軟巖、強風(fēng)化～全風(fēng)化為軟巖：d)確定單軸飽水抗壓強度R值本次勘察對凝灰?guī)r進行了單軸飽水抗壓強度試驗，強風(fēng)化巖R=12．0MPa、中風(fēng)化巖R=55．12MPa、微風(fēng)化巖R=109．74MPa。

3．6．2.3圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)日p

根據(jù)圍巖分級因素的定量指標(biāo)尺值和K值，按下式計算：BQ=90+3R+250Kv使用上式時應(yīng)遵守下列限制條件：當(dāng)R>90K+30時，應(yīng)以R=90K~+30和代人上式計算8Q值：當(dāng)>0．04R+0．4時，應(yīng)以K=0．04R+0．4和代入上式計算8Q值。8Q值計算結(jié)果如表2所示。

3．6．2．4圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值的確定

圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)修正值的確定方法如下：a)地下水影響修正系數(shù)預(yù)計本隧道在進出口段會遇到地下水呈線狀流出．局部可能有涌水現(xiàn)象。綜合分析隧道涌水每延米約0．1m3／d左右，局部可能達0．3m3／d～0．6m3／d。對照地下水影響修正系數(shù)K1表，分別取0．25、0．2和0．15；b)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K：隧道區(qū)主要發(fā)育有三組節(jié)理．共同作用將巖體切割呈三角形或棱形柱體，需修正系數(shù)0．2，總計結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀影響修正系數(shù)K2=0．2；c)初始地應(yīng)力狀態(tài)影響修正系數(shù)K隧道兩端均處于深切溝谷，初始地應(yīng)力應(yīng)有所釋放．因而兩端淺埋段初始地應(yīng)力較低，據(jù)鐵路隧道施工經(jīng)驗，本隧道最大埋深為320m左右，在隧道開挖施工過程中產(chǎn)生巖爆的可能性小，本隧道不對初始應(yīng)力狀態(tài)影響進行修正，但施工時仍有必要進行超前預(yù)報。

3．6．2．5修正后圍巖質(zhì)量指標(biāo)[BQ】

采用公示[8Q]=BQ一100(K+K+K)進行修正，修正結(jié)果如表3所示。

3．6．2．6圍巖級別劃分

按圍巖基本質(zhì)量指標(biāo)Q劃分圍巖表，得出強風(fēng)化凝灰?guī)r為Ⅳ～V級、中風(fēng)化為Ⅲ～Ⅳ級、微風(fēng)化及未風(fēng)化為Ⅱ～Ⅲ級。對應(yīng)隧道具體地段及圍巖特征如表4所示。

3．6.3隧道出口邊坡穩(wěn)定性評價

隧道出口洞門位于山體斜坡．自然斜坡西傾。坡角為30?！?5。，強風(fēng)化基巖裸露，邊坡整體穩(wěn)定性尚好。由于發(fā)育三組節(jié)理，將巖體切割成塊體，易造成邊坡零星掉塊，建議開挖時清除松動塊體，保持邊坡穩(wěn)定。

3．6．4偏壓分析

根據(jù)隧道走向，出口段與地形等高線斜交，偏壓對隧道略有影響，建議設(shè)計時對隧道出口處進行驗算以確定是否需要采取相應(yīng)處理措施。

3．6．5有害氣體評價

隧道通過段是凝灰?guī)r體，不含有害氣體的礦產(chǎn)，不會產(chǎn)生有毒氣體和瓦斯逸出或爆炸的危險。

4結(jié)論與建議

4．1結(jié)合現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪、工程物探、聲波測井及室內(nèi)試驗，綜合分析隧道區(qū)各鉆孔資料，可以看出隧道區(qū)地質(zhì)條件良好，適宜修建隧道。

4．2根據(jù)河北省工程地震勘察研究院大廣公路蒙冀界至承德段高速公路《工程場地地震安全性評價報告》．隧道區(qū)所在區(qū)域的地震動峰值加速度值為0．05g．設(shè)計地震分組為第二組，場區(qū)地震設(shè)防烈度為6度，隧道設(shè)防烈度為7度。

4．3該區(qū)的地下水主要為基巖裂隙水，巖體含水量少．屬于貧水區(qū)。本次勘察正逢枯水期，未見地下水。

4．4隧道洞口處圍巖類別為V級，無自穩(wěn)能力；IV級圍巖跨度5m以上時，此類圍巖一般無白穩(wěn)能力，開挖時應(yīng)進行相應(yīng)的支護處理；Ⅲ級圍巖跨度為5m～10mH,~．有一定的自穩(wěn)能力，局部會發(fā)牛塊體位移及小、中塌方；Ⅱ級同巖跨度為10m～20m時，可基本穩(wěn)定，局部發(fā)生掉塊或小塌方。