隧道施工地质.ppt

隧道地质及施工地质,中铁西南科学研究院有限公司 何发亮 教授级高工、硕导 王石春 顾问、研究员,隧道地质,1.概述隧道是修建于岩土体中的地下工程。隧道工程的设计和施工必须以工程岩体（围岩）的工程地质、水文地质条件为主要依据。合理、科学的设计和施工方案应该与工程场区的岩土体地质条件相匹配，对场区的地质条件的认识是否清楚和掌握，是隧道工程建设成败的关键之一。2.岩类2.1 沉积岩沉积岩是母岩（沉积岩、火成岩和变质岩）风化作用、生物作用、剥蚀作用（破岩作用）和某种火山作用产物经风、水的搬运（搬运作用）后由于搬运营力的减弱在一定环境条件下经过沉积、固结成岩作用形成的岩石。一般来说，未经构造变动的沉积岩岩层基本为水平岩层或倾角较缓，层理构造是沉积岩的基本构造特征，主要为水平层理、沙纹状理面、交错层理面结构，波痕、干裂、缝合线、叠层和鲕状构造，主要结构面为层面。,沉积岩有碎屑岩（砂岩、泥（页）岩、砾岩等）和碳酸盐岩（灰岩、白云岩等）是分布较广的两类沉积岩2.2 火成岩火成岩分侵入岩和喷出岩（火山岩）。前者是地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿地壳内薄弱地带、构造通道等向地壳深、浅部侵入形成，多呈岩脉、岩墙、岩床、岩盖(岩盘)、岩盆、岩脊、岩基状，由于侵入岩是高温高压岩浆冷凝而成，因此未经构造变动的侵入岩往往具有原生冷凝收缩节理(横节理、纵节理和水平节理)，主要原生节理走向往往平行岩体的长轴方向，此外在侵入岩边界外存在一定范围的原岩变质，变质程度自边界往外由强变弱。侵入岩按性质可分酸性、中性、基性和超基性等侵入岩。喷出岩是由地球深部高温高压岩浆或熔岩流沿火山口通道喷溢出地面冷凝形成，多呈岩被、岩锥、火山口和火山通到。流动构造和原生节理是火成岩特有的构造特征。,2.3 变质岩母岩在特定地质和物理化学条件下经过转变再造作用(变质作用)形成的具有新的矿物组合和结构构造的岩石。在变质岩中，绢云母、绿泥石、蛇纹石和滑石等变质矿物是变质岩矿物成分的基本特征，变余、变晶、交代和碎裂结构是变质岩特有的结构，变质岩构造主要以变余构造和变成构造为主。变质岩中包括浅变质岩，如千枚岩、板岩、变质砂岩等；深变质岩，如片岩混合岩、混合片麻岩。3.地层和地质构造3.1 地层地层的划分，根据其生成时间（年代）从老到新，划分为太古界、元古界、古生界（寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪）、中生界（三叠纪、侏罗纪、白垩纪）和新生界（第三纪、第四纪）。一般来说，除特殊岩类地层外，年代越老的地层岩石成岩程度越高，密度越大；年代越新的地层岩石，成岩程度越低，密度越小，第三、四系地层中的岩石，多呈半成岩状态或松散状态。,3.2 地质构造地质构造是由各种内、外动力地质作用导致的岩石变形的产物，具体表现为岩石的褶皱、断裂、劈理、节理以及其它的面状、线状构造等。构造运动是地球内部应力集中释放的过程，地震、地壳表面的隆起(造山运动)、板块的漂移碰撞等无一例外都是构造运动的型式。构造运动和外营力作用(地表岩石的风化、剥蚀等)的结果，即我们今天所看到的地球表面和地质构造。与隧道超前地质预报相关的地质构造主要包括：（1）水平岩层：岩层的层面基本上是一个水平面，即岩层的同一层面基本处于同一海拔高度。水平岩层主要分布在受地壳运动影响较轻微的地区。其特征是上新下老、地层界线与地形等高线平行或重合、岩层厚度即岩层顶底面高程差、露头宽度与地面坡度成反比。（2）倾斜岩层：由于受地壳运动或岩浆活动影响，原来的水平岩层产状发生变化，形成在一定地区内具有大致相同的倾向、倾角的一系列岩层，即倾斜岩层。,（3）褶皱：岩层受力作用发生弯曲即褶皱。岩层向上弯曲，核心部位岩层老，两侧岩层较新，称为背斜；反之，岩层向下弯曲，核心部位岩层新，两侧岩层较老，称为向斜。背斜和向斜是褶皱的两种基本形态类型。由系列向斜和背斜组成的背斜称为复式背斜，由系列向斜和背斜组成的向斜称为复式向斜。（4）断层及节理：岩层受力作用发生断裂变形，断裂变形阶段产生的构造统称断裂构造。一般地说，沿断裂两侧岩层未发生明显位移或位移极小的断裂称为节理；沿断裂两侧岩层发生明显位移的断裂称为断层。根据节理与所在岩层产状要素的关系可分为走向节理、倾向节理、斜向节理，根据节理与区域褶皱枢纽方向、主要断层走向及其他线状构造延伸方向的关系可分为纵节理、横节理、斜节理，按节理的力学成因可分为剪节理、张节理、扭节理。,断层按断盘的移动可分为正断层、逆断层和平移断层，按断层的走向与区域构造线（如褶皱轴向）的关系可分为纵断层、横断层和斜断层，按断层与地层产状的关系可分为走向断层、倾向断层、斜向断层和顺层断层，按断层产生的力学性质可分为压性断层（层间断层）、张性断层和扭性断层。3.3 其它构造：如穹窿构造、火长岩原生构造（侵入岩的破裂构造、锥状岩席及环状岩墙，火山岩的破裂构造及火山构造等）.3.4 构造特别是节理、断层作用的最终结果是使岩体破碎甚至泥化、糜棱岩化，造成破碎岩体的强透水性和泥化、糜棱岩化岩体的隔水特性。工程地质工作者，应着重研究断层，节理的上述作用对工程岩体强度、完整状态、岩体质量及稳定性的影响。,4.地下水在隧道工程施工中，地下水的作用非常活跃：本身可造成隧道涌水；可软化泥化岩石，增大围岩的变形；降低结构面的内聚力，造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方；加剧构造岩、风化岩、破碎岩、粘土砂及泥夹块石类岩溶充填物活动性，引发隧道洞内坍方、泥石流、岩溶涌突泥灾害；隧道工程遇到的地下水类型主要有：第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水、岩溶地下水、破碎岩富水带等。第四系松散岩类孔隙水主要引起第四系松散岩类的变形坍塌；基岩裂隙水软化泥化岩石增大围岩的变形，降低结构面的内聚力造成不利组合岩块的塌落甚至引起大的坍方；破碎岩富水带多造成涌水和构造岩、风化岩、破碎岩的失稳坍方、泥石流；岩溶地下水则造成隧道岩溶涌水、涌突泥等灾害。,5.特殊岩类及其工程地质特性5.1 构造岩主要是指由于密集节理切割造成破碎岩体、断层错动形成的断层破碎岩、断层糜棱岩和断层泥等。密集节理切割和张性断层错动形成的破碎岩体，由于破碎块体间空隙大，破碎岩体带往往是地下水良好的富集、运移通道，同时由于破碎块体间结合力低或无结合力，极易形成坍方；而压性断层挤压错动形成的主干断层带断层泥和糜棱岩带，则具有隔水的特点，主干断层带两侧破碎岩体，尽管破碎块体间存在少量的细粒充填物，但仍具有密集节理切割和张性断层错动形成的破碎岩体所具有的工程地质和水文地质特性。5.2 软岩按工程岩体分级国家标准，岩石单轴抗压（干）30Mpa的岩石统称为软质岩。隧道在软岩中施工的主要工程地质问题是围岩的变形。5.3 膨胀岩土膨胀岩是指矿物成分中含有强亲水矿物(蒙脱石、伊利石等)，遇水具涨缩性能的岩石。主要为粘土类岩石，此类岩石通常具性脆、色浅和贝壳状断口等特点。隧道施工遇此类岩土，围岩多出现大的变形问题。,5.4 盐溶角砾岩主要指石膏、碳酸盐岩、芒硝等岩石地层在构造运动过程中由于自身性脆或地层挤压错动造成破碎而后重新胶结、半胶结或未胶结形成的角砾岩，未胶结角砾岩中多充填粘土。半胶结和未胶结角砾岩中的隧道施工，往往易出现围岩的变形坍塌。5.5 煤系地层（煤层）煤系地层本身除了因节理裂隙发育造成围岩体岩质较软，易风化破碎易出现围岩的变形坍塌外，主要工程地质问题是煤层中所含瓦斯的富集溢出、燃烧、爆炸及煤层采掘废弃矿巷雍水的突出和回填及坍塌体的坍塌对隧道施工带来的危害。5.6 含盐层石膏、岩盐等易溶解，具强腐蚀性及膨胀性上述特殊岩类，由于工程地质特殊性是隧道地质勘查调查的重点，查明其性状外，必须专门对某些特殊岩类、对其稳定性和对隧道设计和施工的影响作出评价。,6.不同结构类型岩体变形破坏特征及主要工程地质问题6.1 水平岩层中的隧道工程水平岩层中的隧道工程施工，主要有厚层或巨厚层水平岩层、厚层夹薄（软）层水平岩层、薄层水平岩层中的隧道工程施工。不考虑岩石中节理的影响，水平岩层中的隧道施工的主要工程地质问题是薄层状水平岩层（包括软夹层）隧道起拱线以上部分的坍方和拱顶板状坍方、厚层夹薄层中的薄层位于隧道顶部时的小板状坍方6.2 倾斜岩层中的隧道工程地质问题倾斜岩层特别是陡倾岩层，岩层走向与隧道轴线间交角越大，越有利于隧道的施工开挖。不考虑岩石中节理的影响，倾斜岩层中隧道工程可能施工遇到的主要工程地质问题是顺层错动破碎带围岩的稳定性、软岩的变形和失稳破坏问题和脆性岩层在边墙和拱部的张拗折坍落问题,6.3 断层中的隧道工程地质问题压性和压扭性断层主干断层带中部多有断层泥或断层糜棱岩且具隔水特性，上盘富水；张性断层主干断层带则由张裂角砾岩组成，具有良好的导水特性。断层（断裂）及其破碎带是隧道工程施工中遇到的最常见的也是最为复杂的不良地质体之一，在断层（断裂）及其破碎带中发生的隧道洞内工程地质问有主干断层带上盘侧过饱水断层泥及破碎岩夹粘土坍塌涌泥和构造岩（动力变质岩，包括构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩及片理化岩）的失稳坍方和变形问题，严重地威胁隧道的施工和隧道施工人员的人身安全。一般来说，压性和压扭性断层主干断层带中部多有断层泥或断层糜棱岩且具隔水特性，上盘富水。其主要工程地质问题是破碎围岩的变形、失稳坍方、揭穿主干断层带断层泥或断层糜棱岩进入上盘破碎带的涌水、由于过饱水致使靠上盘侧断层泥或断层糜棱岩及破碎围岩稳定性极差造成的坍塌和涌泥。,对于张性断层而言，断层（断裂）破碎岩体中很少含粘土质物质，导水性良好，隧道施工揭穿张性断层（断裂）破碎带极易发生坍方和涌水。火成岩地区的断层（断裂）及其破碎带，往往带有构造变质现象，在断层（断裂）及其破碎带的两侧，岩体多发生蚀变；在断层（断裂）及其破碎带内，破碎岩体的蚀变则更加重了岩体的破碎，严重的如花岗岩地层中断层（断裂）及其破碎带内岩体手抓即成一把砂子，富水坍塌严重者甚至形成泥砂石流，隧道围岩无稳定性可言；蚀变的辉绿岩脉则遇水变软。早期断裂形成的碎裂岩和糜棱岩的变质和混合岩化作用的结果，则形成变质和混合岩化的碎裂岩和糜棱岩，围岩或稳定性差，或变形大。,6.4 节理裂隙等结构面的不利组合及节理密集带的工程地质问题岩层层面、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，有时与隧道周边一道构成对隧道围岩稳定不利的组合体。当隧道施工通过时，这些结构面的不利组合体或自动坍落，或在水及施工扰动作用诱发下坍落；有时这种结构面的不利组合体的坍落往往带来较大规模的隧道围岩坍方。任何节理都是在一定条件下岩体受力作用产生的。受剪应力作用产生的剪节理产状稳定、节理面平直光滑、延伸较长、发育较密，易形成节理密集带。在节理密集带内，岩体一般较破碎至破碎，隧道施工穿越节理密集带时，极易发生围岩的失稳坍方。此外，强烈剪性节理密集带中的破碎岩体中由于受压力作用往往含粘土等物质，不利地下水的运移，隧道施工穿越强烈剪性节理密集带中的破碎岩体一般仅见渗水而无大的涌水。受拉应力作用产生的张性节理产状不稳定、节理面粗糙不平、延伸短，积少形成节理密集带，但形成节理密集带时，极易发生隧道围岩的失稳坍方，且由于张性节理密集带破碎岩体导水性良好易发生隧道施工时的涌水。,6.5 向斜构造中的隧道工程地质问题褶皱是岩层受力作用弯曲的产物。岩层在受力弯曲的过程中，形成向、背斜构造内部小构造，在坚硬脆性岩层中易形成纵张节理和纵（走向）断裂，在软硬相间岩层中则易形成硬岩层中的纵张节理、软岩层中的错动挤压，在向斜的核部甚至存在岩层间的滑脱现象。向斜构造盆地往往为储水构造，其内部纵张节理和纵（走向）断裂往往具有良好的导水特性，利于大气降雨、表水和地下水向深部运移，隧道施工揭穿纵张节理密集发育带和纵（走向）断裂破碎带往往发生严重的隧道涌水灾害和围岩的变形失稳破坏。在岩溶地区，沿纵张节理和纵（走向）断裂破碎带及向斜的核部存在的岩层间的滑脱带往往是深部岩溶的强发育带；当地层中存在相对隔水层时，隧道施工揭穿纵张节理和纵（走向）断裂破碎带或沿纵张节理、纵（走向）断裂破碎带及向斜的核部存在的岩层间的滑脱带发育的深部岩溶造成的隧道涌水往往具有承压特点；深部岩溶泥石充填物的涌出则更造成隧道洞内泥石流和突泥灾害。武广铁路大瑶山隧道中段、渝怀铁路园梁山隧道中段都穿过向斜储水构造，施工中发生了突水灾害。,7.岩溶工程地质问题7.1 概述据不完全统计，至1998年底，我国已建铁路公路隧道工程80%以上在施工和运营过程中出现各种各样、程度不同的地质灾害，而岩溶地区隧道又以充填粘土、粘土夹块石地段的围岩变形破坏、岩溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭最为突出。岩溶地区铁路隧道地质灾害的发生，施工期往往造成洞内隧道、施工机具和运输轨道的被掩埋或淹没，施工中断，工期延误，洞外则因洞内岩溶涌水涌泥涌沙造成地表塌陷和地表水源枯竭，进而引发地表生态环境灾害；运营期往往造成掩埋或淹没隧道，中断行车。在建渝怀铁路武隆隧道岩溶涌水、圆梁山隧道岩溶涌水和涌泥不仅给施工造成巨大的困难和财产损失，而且对施工人员的生命造成了巨大危害。随着我国交通建设的发展，隧道修建技术水平的提高，在岩溶地区修建铁路、公路隧道越来越多，新近开始建设的宜万铁路200余公里隧道除一座不通过碳酸盐岩地层外其余隧道均在碳酸盐岩地层中通过，预计岩溶地质灾害将较过去修建的任何一条铁路都要复杂且严重。,截止至1998年底，我国岩溶地区铁路长隧道共26座，其中南方岩溶区17座，北方岩溶区8座，西部岩溶区仅1座。随着近年来渝怀、遂渝和宜万铁路的相继开工，南方岩溶区铁路长隧道数量急剧增加，到宜万全线开工，南方岩溶区铁路长隧道将增加22座。迄今为止，已建和在建岩溶地区铁路长隧道中：南方岩溶区铁路长隧道23座发生过较大岩溶涌水灾害13座，占56.52%；涌泥涌沙灾害8座，占34.78%；地表塌陷5座，占21.74%；地表水源流失或枯竭5座，占领21.74%。北方岩溶区发生过较大岩溶涌水灾害2座，占25%；地表水源流失或枯竭1座，占领12.5%。7.2 岩溶发育的一般规律7.2.1 可溶岩 可溶性岩石是岩溶发育的前提条件。岩石的可溶性越强，就越有利于岩溶发育。在常见的碳酸盐类岩石中，纯石灰岩比白云质灰岩及白云岩易受溶蚀；白云岩比硅质灰岩易受溶蚀。在各种碳酸盐类岩石分布地区，岩溶主要在厚层纯灰岩中发育。,在碳酸盐类岩石中，不溶于酸的物质（粘土、二氧化硅、沥青等）含量越多，岩石的可溶性就越低，岩溶就不易发育。由于这些非可溶物质的存在，阻碍了水同岩石中可溶成份的接触，尤其是这些非可溶物质呈分散状态或以胶结构形式存在时，更是如此。可溶性岩石按岩溶发育程度可分为五类：a.质纯厚层石灰岩岩溶最发育，多以溶隙和中小型溶洞为主，并有一定数量的大型溶洞；b.白云质灰岩及白云岩岩溶次之；c.大理岩岩溶发育较弱；d.泥质灰岩、泥灰岩及泥质、白云质角砾岩岩溶发育很弱；e.蚀变灰岩、矽卡岩岩溶发育甚微。需指出的是，岩溶多沿着可溶岩层与非可溶岩层接触带分布。碳酸盐类岩石与非可溶性岩层或岩体的接触带，常是地下水运动汇集的地方，由于地下水流常常在这里集中并沿着接触带流动，岩溶常沿着可溶岩层与非可溶岩层的接触带一侧的可溶岩中发育。,当产状倾斜的可溶岩层与上覆和下伏的非可溶岩层接触时，常在其上覆接触带形成一系列溶井，落水洞等垂直形态的岩溶，在下伏接触带常形成系列岩溶接触泉。7.2.2 地质构造 地质构造因素对岩溶发育的影响主要是通过岩体破裂和变形形成的结构面表现出来的，构造裂隙的延伸方向常常控制着地下岩溶的发展方向。可溶性岩石中的构造裂隙，为地下水的运动提供了空间，地下水不断沿着岩石裂隙运移，对可溶岩进行化学溶蚀，形成空洞。地质构造对岩溶发育的影响主要表现在以下三个方面：a.岩溶沿断层破碎带发育 b.断层与裂隙是岩体在构造应力作用下形成的破裂构造形迹，它对岩溶发育起着控制作用。c.可溶岩层的断层破碎带，特别是张性断层破碎带，利于地下水的运移，地下岩溶特别发育，常发育有地下暗河等大型岩溶，在断层交叉的部位常形成大型溶洞、地下河天窗及地下湖泊等。,d.岩溶沿着褶皱轴部发育在褶曲构造的轴部，纵张裂隙（断层）较多，有利于地下水活动，地下水易沿着张裂隙溶蚀扩展，形成溶蚀裂隙和溶洞，进一步发展成为大型岩溶或暗河。e.岩溶沿着层面构造裂隙发育在原状水平岩层褶皱过程中，岩层往往发生层间错动或滑动，在层间可产生层面张裂隙或层面扭裂隙，为地下水活动提供运移通道，易发育顺层岩溶。7.2.3 地下水的动力条件在具备前两个条件基础上，只有在地下水的溶蚀、溶解或冲蚀等水动力作用，才可能发生岩溶，所以说，地下水动力条件与可溶岩、构造条件是岩溶发育的三个必要条件。因此，岩溶发育往往具有以下规律：a.受可溶岩与非可溶岩接触带位置控制 b.受构造控制：岩溶地下暗河受断层破碎带控制 c.溶洞洞壁受岩层层面或垂直节理面控制,7.3 岩溶地质灾害纵观岩溶地区隧道地质灾害，主要以充填粘土、粘土夹块石地段的围岩变形破坏、岩溶涌水涌泥涌沙、地表塌陷及地表水源枯竭为主。岩溶地质灾害是岩溶隧道经常碰到的问题。对地质工作者而言，应根据岩溶发育的程度，洞穴规洞穴的充填性质和情况，岩溶水动力条件，以及岩溶洞穴在隧道工程中出现的部位，可分别采用绕避、加固、封堵、引排、跨越等措施通过。（1）岩溶充填物围岩变形：岩溶地区隧道围岩大变形主要发生在充填粘土、粘土夹块石岩溶地段，由于岩溶中充填的粘土、粘土夹块石往往含水，自稳能力极差，隧道开挖后因初期支护不及时或支护强度不足，围岩或变形直至失稳破坏，或变形造成初期支护的变形破坏。,（2）岩溶涌水：岩溶涌水是岩溶地区隧道施工中最常见的地质灾害。据统计，在在建和已建铁路隧道中，80%以上的隧道在施工过程中遭遇过涌水灾害，至今仍有30%的隧道工程处于地下水的威胁中，岩溶隧道更以涌水量大且突然著称。岩溶涌水主要是隧道施工揭穿充水岩溶和岩溶水突破隧道洞壁与充水岩溶壁间隔水岩层所致。（3）岩溶涌泥：可以说，涌泥是岩溶地区铁路长隧道特有的一种地质灾害，岩溶洞穴中充填的粘土、粘土夹石为这种灾害的发生提供了必不可少的物质条件。,岩溶发育与构造的关系,8.采空区及废弃矿巷、煤层、瓦斯软夹层采空巷道主要指在采金属、非金属矿巷，废弃；矿巷包括废弃的矿巷、工程坑道。第一种情况：由于矿产开采，巷道中不存在雍水和坍塌物；在采煤矿瓦斯浓度监测严格，即便隧道施工揭穿，亦无因巷道雍水造成的隧道涌水、矿巷坍塌物坍塌和瓦斯浓度过大自燃爆炸的问题，但当矿巷位于隧道底下方时，存在隧道底板安全厚度问题；第二种情况：由于处于无管理状态，特别是非国有矿，废弃巷道中雍水、坍塌及废弃煤矿巷道中瓦斯积聚在所难免，因此隧道施工若揭穿废弃矿巷，因巷道雍水造成的隧道涌水、矿巷坍塌物坍塌和废弃煤矿巷积聚的瓦斯突出自燃爆炸等灾害事故均有可能发生。,煤层是隧道施工过程中瓦斯的源地层，瓦斯突出、燃烧、爆炸是煤系地层中隧道施工的大敌，煤层在隧道中的出露位置是瓦斯相对集中之所在。因此确定煤层在隧道中的出露位置是煤系地层隧道施工期超前地质预报的一项重要内容。值得提出的是，在深埋隧道还原环境条件下泥炭质页岩中，也存在瓦斯溢出的可能性。贵州崇（溪河）遵（义）高速公路凉风垭隧道炭质页岩中产生的瓦斯即通过灰岩裂隙溢出，严重处甚至在隧道底积水中形成冒泡现象。软夹层是沉积岩和沉积变质岩在沉积成岩过程中形成的强度较软的岩层，其对隧道施工的影响主要是围岩变形较大，自稳能力差，易于造成围岩的坍塌破坏；在倾斜岩层和褶皱地层中，软夹层也是顺层断层发育的有利位置。,隧道施工地质,隧道施工地质工作的重要性隧道施工地质工作的主要内容,隧道施工地质工作的重要性,隧道可行性研究、勘察阶段地质工作成果是隧道工程设计的基础隧道施工地质工作是提高隧道施工地质预报准确率的需要隧道施工地质工作是对可行性研究、勘察阶段地质工作的补充和完善，是隧道运营过程中隧道地质灾害治理设计、施工的重要依据隧道施工地质工作是隧道施工过程中根据实际地质条件进行隧道围岩级别确定和设计变更的依据，也就是说施工地质工作的成果，所获取的地质信息，围岩变形收敛的监测资料是围岩级别修正、动态设计、施工的依据,隧道施工地质工作的主要内容,资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸 地面地质补充调查洞内地质调查隧道施工掌子面素描必要的测试试验其最终成果是隧道地质纵断面图和隧道地质展示图,资料收集、勘察成果整理分析、熟悉设计文件、资料和图纸,首先应对整个隧道工程所处地质环境有一个宏观的把握。勘察成果是隧道设计文件、图纸、资料提出的依据。整理分析和研究包括勘探（钻探、槽探、坑探、物探）、试验（岩石物理力学试验、钻孔水文地质试验、岩体原位测试等）成果，是确定隧道穿越地层层序、地层岩性、地层产状，构造分布、产状及其性质，隧道水文地质环境，不良地质体（带）分布及其性质，进行隧道涌水量计算，在设计阶段对隧道施工可能遇到的不良地质体（带）分布、性质及可能造成的隧道地质灾害提出宏观预测预报的需要。隧道设计文件、资料和图纸是设计者根据隧道预可研和可行性研究报告、隧道初步勘察和详细勘察成果的整理分析研究结果提出的，是可行性研究和勘察成果整理分析研究成果的总结。熟悉设计文件、资料和图纸是宏观把握隧道所处地质、构造、水文地质背景，初步确定隧道施工地质超前预报重点区段的需要。,本阶段的工作主要包括：（1）明确隧道穿越的地层层序、地层岩性、地层产状、地层在隧道轴线上的展布长度、不同地层岩石体的工程地质水文地质特性、特殊地层（煤层、可溶岩地层、膏岩层等）的分布；（2）掌握构造特别是断层在隧道轴线上的分布位置、断层及其破碎带宽度、性质、产状；（3）明确地层、构造与隧道的关系；（4）分析研究可能存在的不良地质体（断层及其破碎带、岩溶发育带、煤层、在采矿巷、废弃矿巷、顺层错动挤压破碎带、软岩段等）的分布位置、性质、规模及其因隧道施工揭穿可能发生的地质灾害，初步提出施工地质超前预报重点区段。,地面地质补充调查,由于地质勘察精度、经费等诸多条件的限制，根据地质勘察资料做出的设计与实际不符的情况屡有发生，而长大隧道、地质复杂的隧道、水下隧道、可能存在大断层、岩溶、大量涌水涌泥、岩爆、瓦斯突出等工程地质灾害的隧道、可能因开挖造成环境生态破坏的隧道、覆盖层太厚、植被良好不易进行地质调查和勘探的隧道则更是如此，由于勘测设计阶段的地质工作量和投入所限，勘测设计阶段的地质预估预评价仅仅是对隧道所处地质背景的宏观把握，不可能对复杂的地质情况作出微观的把握，需要进行补充地质调查。补充地质调查不仅是对勘测设计阶段的地质预估预评价的补充，对隧道所处复杂地质条件的微观的把握，更是确定隧道施工期地质超前预报重点段、减少隧道施工期地质预报盲目性、使预报具有较强针对性的重要保证。,补充地质调查的内容主要包括：（1）不同岩性、地层在隧道地表的出露及接触关系，岩层产状及其变化；（2）构造在隧道地表的出露、分布、性质、规模及其产状变化；（3）地表岩溶发育位置、规模及分布规律；（4）软层（煤层、石膏层）在地表的出露位置、规模及其产状变化；（5）矿坑（巷）走向、展布、高程、雍水、坍塌及其在三维空间上与隧道的关系；（6）岩体节理裂隙统计分析及地应力场研究。（7）结合设计文件、资料和图纸熟悉结果提出施工地质工作和超前预报重点区段。因此，隧道施工期地质预报的补充地质调查工作应在洞内地质调查、探测前完成，在预报实施过程中随时补充完善。,洞 内 地 质 调 查,洞内地质调查和掌子面地质素描是隧道施工过程中的地质工作，是隧道工程全过程地质工作的重要一环，其不仅是对隧道设计地质资料的补充和完善，更为隧道运营阶段隧道病害整治提供完整的隧道地质资料。隧道施工期洞内地质调查主要沿隧道边墙进行，应包括以下内容：（1）地层、岩性描述（包括岩石风化破碎程度、岩体结构状态等）；（2）地层分界面产状及其里程位置确定；（3）地层产状及其变化测定；,（4）构造（断层等）位置、产状、宽度测定，断层性质描述；（5）节理裂隙统计，包括发育分布位置、产状、组数、节理面闭合张开状态、节理面形态、节理面充填情况，节理玫瑰花图制作；（6）临空面涌滴水位置确定、涌滴水量测定或估算；（7）特殊地质现象描述（如施工揭穿矿巷位置、矿巷形状、矿巷充填物性质，岩溶洞穴位置、形状、充填物性质，坍方体出现位置、方量等等）。条件允许情况下，洞内地质调查成果应采用隧道洞身地质展示图或专门图件来反映。如坍方分布图、涌水点分布图等。,隧道施工掌子面素描,掌子面地质素描的主要内容基本按洞内地质调查内容相同，包括：（1）岩层、岩性描述（包括岩石风化破碎程度、岩体结构状态等）；（2）地层分界面产状及其位置；（3）岩层产状及其变化测定；（4）构造（断层等）位置、产状、宽度测定，断层性质描述；（5）节理裂隙统计，包括发育分布位置、产状、组数、节理面闭合张开状态、节理面形态、节理面充填情况；（6）掌子面涌滴水位置确定、涌滴水量测定或估算；（7）特殊地质现象描述（如施工揭穿矿巷位置、矿巷形状、矿巷充填物性质，岩溶洞穴位置、形状、充填物性质，坍方体、涌泥沙出现位置、方量等等）。掌子面地质素描采用摄像图示和说明来体现,必要的测试试验,岩石单荷载强度（Is5a)试验：同一岩组选取多于15块，厚度5cm的岩块，稍加修饰后，进行单荷载试验岩石声波纵波速度测试，一般选择边墙打孔进行穿透测试测定Vpm，或用锤击法测定Vpm；在进行Vpm测试同一地段，取样进行岩石波速Vpm测定涌水点涌水量测量，可采用量筒法、断面法测量确定涌水水质分析等等，主要击水点取样进行简易或全分析,谢谢各位!,