地质因素在隧洞开挖过程中的控制作用

来源：核心期刊咨询网时间：2019-12-16 10:0012

摘要：【摘 要】锦屏二级水电站引水隧洞处于高山峡谷岩溶地区，上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点，地质条件复杂，主要工程地质问题有高地应力、岩爆、突涌水、高地温、有害气体、围岩稳定性差及隧洞穿越多条断层破

　　【摘 要】锦屏二级水电站引水隧洞处于高山峡谷岩溶地区，上覆岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大的特点，地质条件复杂，主要工程地质问题有高地应力、岩爆、突涌水、高地温、有害气体、围岩稳定性差及隧洞穿越多条断层破碎带等。

　　【关键词】地质因素;隧洞开挖;控制作用

 

　　《福建地质》(季刊)创刊于1982年，由福建省地质测绘院主办。刊登内容主要为基础地质、区域地质、矿产地质、岩石矿物、岩土工程与地质工程、应用地球物理、地球化学、环境地质、遥感地质、地质实验与测试技术、测绘、矿业开发，以及国资源管理等方面内容，热忱欢迎广大作者、读者跟踪投稿，并提出定贵意见。

　　隧洞开挖是地下工程，施工工程中存在极大的安全隐患，各种地质因素对围岩稳定起到极大的控制作用，准确判断各种地质情况下可能发生的围岩变形、坍塌等现象，可有效减少生产事故的发生，具有极大的社会及经济效益。

　　本文结合锦屏二级水电站3#、4#引水隧洞西端工程施工实际，简要分析各种地质因素在隧洞开挖施工过程中对围岩稳定的控制作用，为类似工程提供参考。

　　1、概述

　　隧洞开挖是地下工程，施工过程中可能发生岩爆、突涌水、高地温、有害气体、塌方、掉块等事件，对施工人员及设备的安全存在极大的威胁。提前发现安全隐患，制定相应的处理措施，有效避免安全事故的发生，对隧洞开挖施工存在极为重大的意义。

　　锦屏二级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的雅砻江干流锦屏大河弯上，是雅砻江干流上的重要梯级电站。水电站引水系统采用4洞8机布置形式，从进水口至上游调压室的平均洞线长度约16.67km，相邻洞轴中心距60m，洞主轴线方位角为N58?W。引水隧洞立面为缓坡布置，底坡3.65‰，由进口底板高程1618.00m降至高程1564.70m与上游调压室相接。引水隧洞洞群沿线上覆盖岩体一般埋深1500～2000m，最大埋深约为2525m，具有埋深大、洞线长、洞径大、地质条件复杂等特点。

　　本文以锦屏二级水电站3#、4#引水隧洞西端工程为依托，简要分析各种地质因素在隧洞开挖施工过程中对围岩稳定的控制作用，为类似工程施工提供借鉴。

　　2、锦屏二级水电站工区地质条件

　　2.1地貌概述

　　雅砻江是本区的干流水系，区内流向自洼里向北经景峰桥、淇木林后折向东，继又南折，经泸宁、里庄、大水沟、巴折等地而出区外，形成一向北凸出的大河弯，常水位面宽70～100m。洼里水面高程约1650m，大水沟水面高程约1326m，河床坡降大，水流湍急。河谷呈“V”形。

　　锦屏山以近南北向展布于河弯范围内，山势雄厚，重峰迭嶂，沟谷深切，峭壁陡立。山脊多呈尖棱状、主脊两侧山梁呈梳状排列。高程在3000m以上的山峰甚多，高于4000m者有大药山(4443m)、罐罐山(4480m)、干海子(4309m)、幺罗杠子(4393.2m)、大弯子(4282.6m)等，最大相对高差达3150m。主分水岭稍偏于河弯地块西侧，二级水电站支沟多为干谷，各级支沟多见十几米～数十米的瀑布或干悬谷。沟谷纵剖面的上、下游较陡，中游较平缓，呈阶梯状变化。

　　区内广布的碳酸盐岩地层，由于经受强烈的构造、区域变质和急剧的上升作用，岩溶不甚发育，岩溶地貌景观不普遍。碳酸盐岩组成的山体峻峭挺拔，尖峰毕露，碎屑岩组成的山体雄厚平缓，两者地貌景观有明显差别。

　　2.2地层岩性

　　工程区内出露的地层为前泥盆系～侏罗系的一套浅海～滨海相、海陆交替相地层。区内三迭系广布，分布面积约占90%以上，其中碳酸盐岩出露面积占70～80%。由于区内经受强烈的挤压，形成非常紧密近SN向展布的复式褶皱。

　　锦屏二级水电站3#、4#引水隧洞西端工程主要揭露的地层岩性为三迭系地层，主要为锦屏山西侧(T1)、杂谷脑组(T2z)、白山组(T2b)、三迭系上统(T3)。

　　1、下三迭统(T1)

　　由绿砂岩、绿泥石片岩、绿砂岩与灰白色或浅肉红色大理岩呈互层状或互夹状。单层厚度在20～60cm不等，其中绿泥石片岩的各向异性明显，性状较软弱。产状变化较大，但以SN～N20°E W～NW∠75～85°为主，为落水洞背斜核部。

　　2、中三迭统(T2)

　　白山组(T2b)由杂色大理岩与结晶灰岩互层、粉红色厚层状大理岩、灰～灰白色致密厚层块状臭大理岩等组成。

　　杂谷脑组(T2z)主要岩性为白色～灰白色纯大理岩偶夹绿片岩透镜体、薄层板岩、云母片岩。部分大理岩略具臭味。主要有灰黑色夹灰白色、白色角砾或花斑组成的角砾状大理岩和花斑状大理岩、灰色厚层细晶大理岩、灰黑色细晶夹灰白色条带大理岩或灰白色夹灰黑色条带大理岩、灰色～灰白色厚层状细晶大理岩，中、厚层～巨厚层状，局部夹绿砂岩条带或透镜体。

　　3、三迭系上统(T3)

　　主要为砂岩和板岩，在工程区以西可见到少量泥灰岩。本层厚1400～2025m，自下而上分为：

　　T31：青灰色中～厚层中细砂岩，以中层为主，夹薄层砂质板岩。

　　T32：黑色板岩夹少量深灰色细砂岩或粉砂岩、砂质板岩。

　　T33：青灰色厚层中粗粒砂岩含泥炭质碎片，偶夹板岩。

　　T34：灰黑色板岩夹青灰色粉砂岩，薄层状，并偶夹薄层泥灰岩。其上部可见砂岩、板岩互层并有含砾粗砂岩及呈透镜状之砾岩。

　　3、隧洞开挖对周围岩体的影响

　　岩质洞体自成岩就在地质构造力作用下，存储有构造应力能，因其深埋在山体中应力能释放条件有限，剩余在岩体、岩层中的原有构造应力能加上后期和现期地质构造运动，施加在深埋洞体围岩中的能量以及受深埋控制的岩体重力能，构成山体中岩体地应力。这种应力能存储在地质体中，故称之地应力。

　　地应力大小，取决于岩体地质，区域地质环境和埋藏条件。在浅埋洞体，因岩石风化，岩体卸荷和地下水等长期作用中，围岩体中地应力多已释放消散，剩下的只是卸荷、风化后岩体的自重力。而在深埋的洞室中释放条件有限，在高陡边坡内的地应力占地应力比例比较大，故地应力方向斜下倾向谷底。长隧洞深埋体段远离沟谷，岩体中的构造应力占其主导部位，地应力方向与现区域应力场相吻合，地应力倾角低缓。

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