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隧道工程地質學范文第1篇

針對現有的課程體系，圍繞教學模式、教學方法、教學手段、專業設置、專業課程及教材等方面進行深入的調整是培養具有實踐能力和能夠適應現代社會需要的專業人才的重要基礎環節[1-3]。其中案例教學法對激發學生的學習興趣、提高學生分析及解決實際問題的能力具有重要的意義，已經引起了廣泛的關注[4-7]。巖土工程專業具有理論和實踐結合緊密的特點，多數課程內容是工程實踐的產物，因此單純的照本宣科，很難達到預期的教學效果。本文根據近兩年的教學實踐活動，提出了同一工程案例分解的順序模塊教學法，在教學活動者取得了不錯的教學效果。

1 傳統的教學方法主要存在的問題

（1）授課任務繁重。巖土工程專業課學習周期比較長，內容枯燥。盡管采用了多媒體等現代教學手段，但是知識體系繁雜，信息量太大，枯燥的理論分析或敘述，很難激發學生的興趣；因此，形成了老師講，學生睡的局面。而老師為了完成規定的授課任務，很少與學生互動，偶爾有問題穿插，學生也茫然不知所以，結果形成了自問自答的局面。

（2）理論和實踐脫節。?r土工程專業課實踐性很強，學生很難把書本上的理論知識和實踐聯系起來，學生普遍感覺學習過程中枯燥無味，不知道其具體使用方法。在傳統教學活動中，教師大多按照章節順序逐一講解，并以案例說明；但是由于這些案例都是針對某一個知識點的而設計的，因此一門課往往會有多個案例，而且往往這些案例之間的關系并不大，因此學生也只能零碎、片面地看待問題，綜合分析問題的能力得不到提高。而且，最為重要的是，一旦遇到實際問題，學生更不知如何下手，更難以全面分析并給出綜合性的解決方案。因此，采用案例教學法可以有助于摒棄“填鴨式”教學方法，教會學生如何積極有效地學習，提高學生認識問題、分析問題及綜合解決問題的能力。

（3）課程體系繁雜，難以綜合掌握。巖體工程專業的課程體系繁雜，具有知識跨度大、實踐性強、案例典型等特點。課程所含理論知識涉及力學、工程技術、經濟與管理等多學科領域，學生往往難以整體掌握。但是巖土工程專業課程與工程生產活動密切相關，課程內容是工程實踐的總結，課程的內容大都和典型工程設計及其施工實踐相關，這一特點為巖土工程專業研究生案例教學的實施奠定了基礎。

2 同一工程案例分解的順序模塊教學法的具體實施

由于研究生大多經過本科階段的學習，對本專業的知識體系大都有一定程度的了解和掌握，這是案例分解并進行順序模塊教學活動的一個重要前提。本文僅以某隧道工程為案例，講解該教學方法的應用。首先以該隧道工程為案例分解為不同的模塊，進而設計參與該案例的課程如：《工程地質學》、《高等巖土力學》、《隧道施工技術》和《巖土工程數值計算》等。課程的設計和展開將按照下列順序進行：

（1）《工程地質學》的授課教師根據該案例的工程背景，詳細講述工程的水文地質條件及巖層巖性特征，同時介紹教材中的相關基礎理論知識。

（2）《高等巖土力學》的授課老師結合該工程的實際條件，講述相關巖體的物理、力學特性，重點介紹該工程巖體的力學模型及其相關參數的確定方法。

（3）在上述老師介紹實際工程背景的基礎上，由《隧道施工技術》課程針對性提出該工程的施工方案設計及其實施過程。同時介紹其它施工技術的適用性及其適用條件。

（4）在進行了各種的準備和輔助內容以后，由《巖土工程數值計算》課程針對該工程項目的水文地質條件，巖性特征，施工技術等具體情況，建立大型數值計算模型，對該隧道工程的變形等整體結構特性進行模擬和預測。

隧道工程地質學范文第2篇

關鍵詞：工程地質 工作過程 教學方法 實踐能力

隨著國家經濟的迅猛發展，使得公路、鐵路、城市地鐵交通事業發展迅速，帶動地下工程與隧道工程技術專業、道路橋梁工程技術專業快速發展，該專業學生的需求不斷擴大。地下工程、隧道工程和道路橋梁在勘察階段、施工階段以及后期運營過程中，遇到的復雜的工程地質條件，以及由此帶來的復雜工程地質問題，為高職《工程地質》課程的發展與改革注入新的動力。結合學院特色，在分析本課程先存教學問題的基礎上，探討課程改革的思路與方法。

《工程地質》是地下工程與隧道工程技術專業、道路橋梁工程技術專業的專業基本技能課，為必修專業課。本門課程具有概念多，實踐性強等特點。學生們自學也容易看懂大部分的內容，但難以記住，不易真正掌握。

現階段所采用的教學方法和手段一般是遵循理論—實踐的路線，以課堂多媒體、理論講授為主，缺少對工程實踐問題的引入，授課抽象，不易理解。這與高等職業教育培養一線崗位應用型人才的目標也不一致，加上選用的教材，理論性偏強，與專業工程實踐的聯系不夠緊密，造成學生學完該門課程后，仍不知道本課程與所學專業的聯系。

基于上述問題，在《工程地質》的教學過程中，筆者始終貫徹以下兩個思路：一是對于教學內容，盡量秉承高職教育“理論知識實用為主，夠用為度”的原則，多講述與專業有關的工程地質問題，把工程地質密切地與專業聯系起來，以引起學生對該課程的重視，提高其學習的積極性；二是采用多種形式的教學方法，充分利用多媒體教學的優勢，來吸引學生，發揮他們的主觀能動性，使他們學習從“被動的聽”變為“主動的學”，從“抽象的概念”變為“具體的實物”。為此，筆者在教學過程中進行了以下“改革”，達到了預期的效果，也得到學生們的好評。

一、教學內容適當整合，做到理論與專業實踐相結合

對于教材的內容編排，根據專業特色的不同，有的放矢的進行適當整合，尤其是理論性太強的部分，適當作取舍。由于學生對今后所從事的專業工作、其與工程地質現象引起的典型工程事故，以及分析各種事故產生原因的關系缺乏了解，所以在上緒論部分內容時，筆者用了較多的時間結合工程實際，向學生們介紹本課程與所學專業的關系，在以后的教學中結合書本上的內容穿插介紹工程實例，如隧道地質環境調查、超前地質預報、隧道施工監控、高等級公路地質勘察、軟土地基處理、公路邊坡滑坡治理、橋基選址等內容。這些工程實例增長了學生的見識，豐富了教學內容。使學生們真正認識到工程地質與他們所學的專業有著密切的聯系，體會到該課程的重要性。

二、改變傳統教學方式，調動學習積極性，變“被動聽”為“主動學”

（一）打破傳統的“教師講，學生聽”的傳統模式，強調教學過程以學生“學”為主。以提高綜合能力為目的，圍繞某個主題安排學生通過查找相關資料、結合實例，進行討論交流。例如與工程實踐結合緊密的章節（如地質構造、地質災害防治措施等部分內容），在講授完知識點之后，采用學習小組的形式，讓學生們分組探討不同的主題，然后以PPT講解的形式，上臺進行答辯匯報。對于文字較多的一般掌握層次的章節，也可以采取類似的方式，教師先給出學習提綱，預先安排同學，要求其自學查閱資料備課，然后上臺講解。講解之后，臺下同學對其進行評價，最后老師總結，分析其優缺點，補充其遺漏之處。這種方式，打破課堂上老師“一人言”的局面，活躍了課堂氣氛，在一定程度上也調動了學生的學習積極性，也增強了學生的團隊合作意識。

（二）是多采用直觀教學。將某些抽象的概念通過錄像、圖片、標本、模型向學生解釋清楚。電化教學的形式有著不可比擬的優勢，它可以演示復雜的地質過程，重演人類無法重演的地質災害等。因此，在講授地質構造、常見地質災害時，可多結合圖片、模型，以及視頻等教學形式。

（三）是重視地質實習。地質實習是過程地質教學的最后一個環節，也是“畫龍點睛”的重要環節，它對學生加深所學知識的理解極有幫助。一方面是安排4課時的讀圖實訓，加強學生對基本地形圖、工程地質圖的讀圖能力。另一方面是選擇合適的實習地點，讓學生多接觸工程實際。例如在安排不良地質現象這部分內容時，注意選擇與隧道、路橋建設有關的地質問題。充分利用學院巖石與土壤專修室、工程圖紙庫，強化實訓環節。

最后，應加強教師與學生之間的交流。課下多于學生溝通，以詢問、網絡交流或是匿名書信等形式收集學生意見，找到教學方法中存在的不足，加以改善。另外，在網絡發達的今天，應為學生多提供課程相關的專業網站，為學生自主學習，擴展視野，添磚加瓦。

我國高職院校的交通工程技術類畢業生正將成為未來高職發展的中流砥柱，因此進行工程地質課程建設與改革，通過培養學生職業能力為目標組織教學內容、加強實踐教學環節等方式，充分發揮教師在教學中的主導作用，提高學生的自主學習能力，結合社會實際需要，認真組織落實教學工作，培養出更多更好的交通工程建設需要的應用型、技能型人才。

參考文獻：

[1]胡慶國.路橋專業工程地質學課程教學改革探索[J].交通高教研究，1997.2.

[2]熊文林.高職《工程地質》課程教學改革的實踐與思考[J].職業教育研究，2012.9.

隧道工程地質學范文第3篇

Chen Yu

（貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴陽 550001）

（Guizhou Road and Bridge Group Co.，Ltd.，Guiyang 550001，China）

摘要： 高速公路隧道施工過程中，隧道圍巖壓力對行車的安全性、隧道耐久性及投資者的經濟效益和社會效益有著重要作用。本文通過對圍巖概念以及形成機理的了解，分析了構造應力場、自重應力場，提出了圍巖壓力的確定方法。為高速公路隧道的設計提供理論指導。

Abstract: In highway tunnel construction process, the wall rock pressure have impact on driving safety, durability and economic and social benefits of tunnel investors. This paper presents the concept of wall rock and formation mechanism, analyzes the tectonic stress field, self-gravity stress field, and puts forward the determination method of pressure of wall roll. At last, the paper provides theoretical guidance for the design of the highway tunnel.

關鍵詞： 高速公路 隧道 圍巖 壓力

Key words: expressway；tunnel；wall rock；pressure

中圖分類號：U45文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）32-0095-02

0引言

基礎設施建設進入了一個高速發展的時期，高速公路的建設是土木工程進步的標志之一。但是，隧道建設作為高速公路研究的重點和難點，始終是人們關注的問題之一。隧道工程所賦存的地質環境的內涵很廣，包括地層特征、地下水狀況、開挖隧道前就存在于地層中的原始地應力狀態、地溫梯度等。因此，隧道圍巖的穩定性是反映地質環境的綜合指標。也是我們修建隧道工程對圍巖特征研究的重要內容之一。

1圍巖壓力的概念

人們對圍巖壓力的認識，是從開挖侗穴后圍巖的出現初坍塌的現象開始的。隨著隧道和地下工程的發展，人們從支撐和襯砌的變形、開裂和破壞現象，進一步認識到圍巖壓力的存在。

在穩定的地層中開挖坑道，由于圍巖在爆破后發生松動以及暴露后受到風化，個別落石現象也不可避免。在完整而堅硬的巖層中開挖隧道，也會遇到小塊巖石突然脫離巖體向隧道內彈出，人們稱為“巖爆”，這些都是圍巖壓力的現象，為了保證隧道有足夠的凈空，就要修建支護結構，以阻止圍巖的移動和崩塌，支護結構就是用來承受圍巖壓力。本節所闡述的圍巖壓力系指松動壓力，至于所涉及的彈塑性理論在“新奧法”一節中介紹。

2圍巖壓力的產生

圍巖壓力的產生是隧道工程的一個重要的力學特征，隧道是在具有一定的應力歷史和應力場的圍巖中修建的。所以，圍巖的初始應力場的狀態極大地影響著在其中發生的一切力學現象，這是和地面工程極其不同的。因此，我們需要研究隧道開挖前后圍巖的應力狀態，這對指導我們隧道的設計與施工有著重要意義。

通常所指的初始應力場泛指隧道開挖前巖體的初始靜應力場，它的形成與巖體構造、性質、埋藏條件以及構造運動的歷史等有密切關系。在隧道開挖前是客觀存在的，在這種應力場中修建隧道就必須了解它的狀態及其影響。

巖體的初應力狀態與施工引起的附加應力狀態是不同的，它對坑道開挖后圍巖的應力分布、變形和破壞有著極其重要的影響。可以說，不了解巖體初應力狀態就無法對隧道開挖后一系列力學過程和現象做出正確的評價。巖體的初應力狀態一般受到兩類因素的影響：第一類因素有重力、溫度、巖體的物理力學性質、巖體的構造、地形等經常性的因素；第二類因素有地殼運動、地下水活動、人類的長期活動等暫時性的或局部性的因素。因此，初應力場是由兩種力系構成，即

σ＝σγ+στ（1）

式中：σγ―自重應力分量；στ ―構造應力分量。

在上述因素中，目前主要研究和使用的是由巖體的體力或重力形成的應力場，稱為自重應力場。而其它因素只認為是改變了由重力造成的初應力狀態。一般來說，重力應力場可以采用連續介質力學的方法。它的可靠性則決定于對巖石的物理力學性質及巖體的構造力學性質的研究，其誤差通常是較大的。而其它因素造成的初應力場，主要是用實驗方法完成的。

2.1 自重應力場

我們研究具有水平成層。地面平坦的情況。如圖1所示，設巖體是線性變形的，在xz平面內是均質的，沿y軸方向是非均質的，設E、μ分別為沿垂直方向的巖體彈性模量和泊松比，E1、μ1為沿水平方向的巖體彈性模量和泊松比。因巖體的變形性質沿深度而變，故可假定：E＝E（y）；μ=μ（y）；E1＝E1（y）；μ1=μ1（y）

單位體積重量也認為是沿深度而變，即γ＝γ（y）；這樣，距地表面h深處一點的應力狀態如圖1所示，其計算式可表示如下：

σy=∫γ（y）dy

σx=σx（y）（2）

σz=σz（y）

τxy=τxz=τyz=0

上式滿足了地面的邊界條件，h＝0，σy＝0。

一般認為，處于靜力平衡狀態的巖體內，沿水平方向的變形等于零，故σx=σz＝（E/E1）μ1/（1-μ）σy（3）

當E＝E1=常數，μ＝μ1＝常數時，則得出大家熟知的公式

σx=σz＝μ/（1-μ）σy（4）

設λ=μ/（1-μ），稱之謂側壓力系數，則上式可寫成

σx=σz＝λσy（5）

顯然當垂直應力已知時，水平應力的大小決定于圍巖的泊松比。大多數圍巖的泊松比變化在0.15～0.35之間，因此，在自重應力場。水平應力通常是小于垂直應力的。

深度對初始應力狀態有著重大影響。隨深度的增力，σy和σx（σz）都在增大，但圍巖本身的強度是有限的，因此當σy和σx增加到一定值后，各向受力的圍巖將處于隱塑性狀態。在這種狀態下，圍巖物性值（E、μ）是變化的，λ值也是變化的，并隨深度的增加，λ值趨于1，即與靜水壓力相似，此時圍巖接近流動狀態。

上述各式所表達的應力場是理論性的，實際情況中，由于地殼運動，巖層會產生各種變動，如形成向斜、背斜、斷裂等，在這種情況下，圍巖的初始應力場也有所變化。如以垂直成層為例，由于各層的物理力學性質不同，在同一水平面上的應力分布可能是不同的；在背斜情況下，由于巖層成拱狀分布，使上層巖層重量向兩側傳遞，直接處于背斜下的巖層受到較小的應力（圖2），在被斷層分割的楔形巖塊中（圖3）也可觀察到類似情況。在實際工作的應用中是不能忽視的。

2.2 構造應力場地層的應力場是由自重應力場和構造應力場構成的。地質學家認為：地層各處發生的一切構造變形與破裂都是地應力作用的結果，因而地質力學就把構造體系和構造形式在形成過程中的應力狀態稱為構造應力場。構造應力場是隨時間變化的動態場。

由于構造應力場的不確定性，很難用函數形式表達。它在整個初始應力場中的作用只能通過某些量測數據來分析，在實際工程中應用較少。一般認為，構造應力場具有以下特性：

2.2.1 地質構造形態不僅改變了重力應力場，而且以各種構造形態獲得釋放，還以各種形式積蓄在巖體內，這種殘余構造應力將對隧道工程產生重大影響。

2.2.2 構造應力場在較淺的地層中已普遍存在，而且最大構造應力場的方向，近似為水平，其值常大于重力應力場中的水平應力分量，甚至大于垂直應力分量，這與重力應力場有較大的差異。

2.2.3 構造應力場是不均勻的，它的參數在空間和時間上都有較大的變化，尤其是它的主應力軸的方向和絕對值的變化很大。

求解初始應力場，結果常常有極大的偏差。因此，在理論分析中，常把初始應力場按靜水應力場來處理。在某些重要的工程中，多采用實地量測的方法，來判斷主應力的大小及其方向的變化規律。

綜上所述，隧道的開挖，破壞了圍巖原有的平衡，產生了變形和應力重新分布。但是這種變化發展不是無限的，它總是為了達到新的平衡而處在一種新的應力狀態中。

上述分析說明開挖隧道對圍巖穩定的影響是較大的，影響的程度視地質條件、隧道形狀、施工方法而異。公路隧道設計規范規定，隧道開挖破壞了的巖體的重量就是作用在支護結構上圍巖壓力的來源。當然，現代隧道施工技術是不會讓這種現象自由發展，從爆破手段和初期支護上采取措施，阻止隧道周邊巖體過大的變形和坍塌，使圍巖成為主要的承載體。

2.3 圍巖壓力的確定方法圍巖壓力的確定目前常用有下列三種方法：

①直接量測法：是一種切合實際的方法，對隧道工程而言，也是研究發展的方向；但由于受量測設備和技術水平的制約，目前還不能普遍常用。

②經驗法或工程類比法：是根據大量以前工程的實際資料的統計和總結，按不同圍巖分級提出圍巖壓力的經驗數值，作為后建隧道工程確定圍巖壓力的依據的方法。是目前使用較多的方法。

③理論估算法：是在實踐的基礎上從理論上研究圍巖壓力的方法。由于地質條件的不確定性，影響圍巖壓力的因素又非常多，這些因素本身及它們之間的組合也帶有一定的偶然性，企圖建立一種完善的和適合各種實際情況的通用圍巖壓力理論及計算方法是困難的，因此，現有的圍巖壓力理論都不十分切合實際情況。

在理論計算方法中，考慮幾個主要因素，使其結果相對地接近實際圍巖壓力的情況，是目前隧道工程設計中采用較多的方法。一般來講，都是以某種簡化的假設為前提，或以實際工程的統計分析資料為基礎。

①深埋隧道圍巖壓力的確定。

目前我國公路隧道和鐵路隧道所采用的計算圍巖豎向勻布壓力的計算式，是以工程類比為基礎，統計分析了我國數百座隧道坍方調查資料而擬定的。

圍巖豎向分布壓力q按下式計算：

q=0.45×26-s×γω（kN/m2）（6）

式中 S― 圍巖級別，如屬II級，則S＝2；

γ―圍巖容重，（kN/m2）；

ω＝1+i（B-5）―寬度影響系數；

B―隧道寬度，（m）；

I―以B＝5m為基準，B每增減1m時的圍巖壓力增減率。

當B 5m，取i ＝0.1。

公式（6）的適用條件為：

1）H/B

2）深埋隧道；

3）不產生顯著偏壓力及膨脹力的一般隧道；

4）采用鉆爆法施工的隧道。

圍巖的水平勻布壓力e，按表1中的經驗公式計算。

在確定了圍巖壓力的數值后，一個重要的問題是考慮壓力分布特征。根據我國隧道圍巖壓力的一些量測結果表明：作用在支護結構上的荷載是不均勻的，這是因為在V及IV級圍巖中，局部塌方是主要的，而其它級別的圍巖中，巖體破壞范圍的形狀和大小受巖體結構、施工方法等因素的控制，也是極不規則的。

②淺埋隧道圍巖壓力的計算。

淺埋隧道一般出現在山嶺隧道的洞口附近，埋置深度較淺，深埋和淺埋隧道的分界，按荷載等效高度值，并結合地質條件、施工方法等因素綜合判定，接荷載等效高度的判定式為：

Hp＝（2～2．5）hq（7）

式中Hp―深淺埋隧道分界深度；

hq―荷載等效高度，按下式計算；

hq＝q/γ（8）

q―深埋隧道豎向均布壓力（kN／m2）；

γ―圍巖客重（kN／m2）。

在礦山法施工的條件下，I一III級圍巖取

Hp＝2．5hq（9）

IV～VI類圍巖取

Hp＝2hq（10）

淺埋隧道圍巖壓力分下述兩種情況分別計算：

埋深（H）小于或等于等效荷載高度hq時，荷載視為均布豎向壓力q =γH（11）

式中：q―勻布布豎向壓力；

γ―深度上覆圍巖容重；

H―隧道埋深，抬隧道頂至地面的距離。

側向壓力e，按勻布考慮時，其值為：

e=γ（H+1/2Hi）tg2（45°-Φ/2）（12）

式中：e―側向勻布壓力；

γ―圍巖容重；

H―隧道埋深；

Hi―隧道高度；

Φ―圍巖計算摩擦角，其值可查有關規范。

3總結

3.1 高速公路隧道的設計是一個復雜的系統工程，通過分析構造應力場、自重應力場，提出了圍巖壓力的確定方法。

3.2 本文通過對高速公路隧道圍巖壓力的研究，對工程研究具有一定的理論參考價值。

參考文獻：

[1]杜時貴.簡易縱剖面儀及其在巖體結構面粗糙度系數研究中的應用[J].地質科技情報，1992，11，（3）：91-95.

[2]杜時貴.巖體結構面粗糙度系數JRC的定向統計研究[J].工程地質學報，1994，2，（3）：62-71.

[3]童宏綱，劉佑榮，杜時貴.高速公路隧道圍巖質量評價系統初步統計[J].地質科技情報，2000，19，（3）：81-86.

隧道工程地質學范文第4篇

本文著重介紹了水平超前探孔法超前地質預報在四川都汶高速公路龍池隧道工程中的應用

關鍵詞：隧道、超前地質預報、水平超前探孔法

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

一、概況

龍池隧道，長1160m，LK1+300～LK2+460，III級圍巖461m，Ⅳ級圍巖213m，Ⅴ級圍巖486m，進出口均采用端墻式洞門。

本隧道地質條件較復雜，穿越F2、F3、F4斷層和白巖山背斜，LK1+446～LK1+519及LK2+105～LK2+460地段為二疊系下統梁山組及三疊系上統須家河組為含煤地層，含有瓦斯氣體。

1.1.1水平超前探孔超前地質預報

地質探孔預報是目前各種超前地質預報方法中最簡單、最有效的一種預報方法。采用水平地質鉆機在開挖面鉆1～3 個孔（探孔深15m，一般地質地段超前地質鉆孔1 個，水量較大、砂層和風化深槽地段3 個）。分別位于拱頂和拱腰部位。超前探孔直徑φ90mm，終孔位于隧道開挖輪廓線外1.5～3.0m。探孔的主要目的是探明地下水及水壓情況，在鉆孔的同時，記錄鉆孔速度、巖碴巖粉特征、含泥量、出水部位、鉆桿是否突進（及深度）等情況，綜合判斷前方的工程地質和水文地質情況。在短距超前探孔預測預報過程中，若工作面局部出水量較大，應增加探水孔數量，以便更加準確地進行預報。

超前鉆孔是隧道施工期超前地質預報方法中最直接的方法，是隧道施工中的重要工序，是對其他探測手段成果的驗證和補充。超前鉆孔能最直接地揭示掌子面前方的地質特征，準確率很高。其通過鉆孔鉆進速度測試和所采取的鉆孔巖芯的觀察及相關試驗獲取隧道掌子面前方巖石的強度指標、可鉆性指標、地層巖性資料、巖體完整程度及地下水狀況等諸多方面的資料，是中短距離超前地質預報必不可少的手段。

超前鉆孔可在掌子面進行，超前鉆孔探測的記錄方式有：

不取芯鉆探

主要系利用鉆機的沖擊力、推力及扭力的變化，配合回水顏色及巖屑的觀察，記錄鉆進時間、鉆進速率，并據此來推斷前方的地質狀況。

不取芯鉆探的優點是施作時間較短、費用較低(與取芯鉆探比較)，若隧道前方有地下水層，可以通過不取芯鉆孔探測并排水，缺點是不取芯探孔常會因坍孔而無法量得正確的水壓及水量資料。在施作期間開挖面通常需配合停工，且鉆進過程中，容易受操作人員人為影響，因此變數較大，造成判讀巖體比較困難。不取芯探孔另一缺點是因無法得到完整巖芯，在地質解釋方面，常存有其不確定因素。

（2） 取芯鉆探

利用鉆芯鉆機取出完整巖芯供地質判別，取芯鉆探可得到直接的地質資料，從而做出較正確的地質判別。巖芯取出后，可經由實驗室施作該巖塊的物理、化學試驗進而得其相關力學參數，鉆探完成后的孔洞也可以當成排水孔，對于穿越含高壓地下水層的巖體而言，可利用此先行降低水壓。但取芯鉆探施作期間開挖面通常需配合暫停，且施作時間比不取芯鉆用工進要長，費用也較高。在海底隧道施工中，將有效利用橫通道作為取芯鉆孔的工作面，以減少超前探孔對正常施工掘進的干擾，鉆孔長度可以調整到200m甚至更遠。

（3）臺車加長鉆孔法

液壓臺車接桿鉆孔是一種短期超前預報探孔，對于掌子面前方30m以內的超前探孔，適合用鉆孔臺車鉆孔，占用生產時間較少，速度快，有利于提高施工進度。臺車加長鉆孔主要利用鉆機的沖擊力、推力及扭力的變化，配合回水顏色及巖屑的觀察，記錄鉆進時間、鉆進速率，并據此來推斷前方的地質狀況。施鉆過程中，由地質預報組成員詳細記錄鉆速、水質水量變化情況及開挖后的巖面觀測素描，并采集鉆孔排碴取樣分析，綜合判斷預報前方水文、地質情況。

超前探孔在工作面上超前鉆3～5個孔，其中2個位于上部拱腰處，另2個位于邊墻部位。超前探水孔采用地質鉆機施做，探水孔探水段長30m～40m，探水孔終孔位于隧道開挖輪廓線外0.5m～1.5m（在一般區域選擇為1.5m）。

對掌子面3 m～5m的范圍通過地質觀測和打3 m～5m的探孔預測前方的圍巖情況。

1.1.2在龍池隧道中的施工現狀

根據設計要求，施工方自2008年12月10日開始，沿隧道出口拱部120°范圍打設32根鋼管，形成管棚支護。

（1）現場數據采集

施工方在現場鉆孔并打設管棚，鉆孔設計長度30m，實際鉆孔總共32個，采用鉆頭直徑為110mm的LF100型風動潛孔鉆機打孔，根據位于拱頂、拱腰和拱腳處的鉆孔鉆進速度、巖碴巖粉特征、含泥量、出水部位、鉆桿是否突進（及深度）等情況，綜合判斷前方的工程地質和水文地質情況。根據鉆孔瓦斯含量監測情況，判斷隧道圍巖中瓦斯含量情況。

1.現場鉆探與鉆孔編錄

現場鉆孔排布和編號如圖1-1所示。選取位于拱頂、拱腰和拱腳部位的代表性鉆孔R1、R7、R15、F1、F6、F15，根據其現場編錄情況，結合地質勘查資料中SZK8、SZK7探測結果，給出龍池端洞口LK2+460~LK2+430段圍巖地質情況。 表1-1給出了各鉆孔地質編錄情況。

表1-1各鉆孔地質編錄

鉆孔編號 所在位置 時間 地質編錄（按孔深） 分段對應鉆進表現

R1 拱頂右側 08.12.9 0-10m,小塊石質土

10-11,灰巖礫石

11-17m,小塊石質土

17-18m,灰巖礫石

18-30m,炭質頁巖 黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

灰白色巖粉噴出，無水，鉆頭有沖擊，

黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

灰白色巖粉噴出，無水，鉆頭有沖擊，

黑褐色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊

F1 拱頂左側 08.12.10 0-9m,小塊石質土

9-11,灰巖礫石

11-17m,小塊石質土

17-18m,灰巖礫石

18-30m,炭質頁巖 黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

灰白色巖粉噴出，無水，鉆頭有沖擊，

黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

灰白色巖粉噴出，無水，鉆頭有沖擊，

黑褐色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊

R7 右側拱腰 08.12.13 0-11m,硬粘土

4-8m,軟泥

8-10m,灰巖礫石

10-30m,粘土夾礫石 黃色泥漿流出，無水，鉆頭無沖擊,

無巖粉噴出，出水，鉆頭突進，

無巖粉噴出，出水，鉆頭無沖擊，

巖粉噴出少，出水，鉆頭偶有沖擊，

F6 左側拱腰 08.12.14 0-14m,硬粘土

14-30m,炭質頁巖 黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

黑色土屑噴出，無水，鉆頭有沖擊，

R15 右側拱腳 08.12.17 0-14,硬粘土

14-30m,炭質頁巖 黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

巖粉噴出少，出水，鉆頭有沖擊，

F15 左側拱腳 08.12.18 0-7m,硬粘土,

7-30m,炭質頁巖 黃色土屑噴出，無水，鉆頭無沖擊,

黑色土屑噴出，無水，鉆頭有沖擊，

2. 鉆孔瓦斯含量監測記錄

現場每個鉆孔成孔后檢測鉆孔瓦斯含量很低， LK2+460~LK2+430段圍巖瓦斯含量極小。

表1-2、表1-3分別為勘察設計文件地表SZK8與SZK7鉆孔地質編錄。

表1-2 SZK8號鉆探孔地質編錄

鉆孔樁號: LK2+460

地層編號 鉆孔深度（m） 地質編錄

1 0～13m 小塊石質土，松散。

2 13m~23m 塊石夾土，松散，不穩定。

3 23m~30m 灰巖礫石，碎裂狀，穩定性差，洞內以潮濕、滴水為主。

注:隧道拱頂埋深約4m，隧道底部埋深約10m。

表1-3SZK7號鉆探孔地質編錄

鉆孔樁號: LK2+425

地層編號 鉆孔深度（m） 地質編錄

1 0～10m 小塊石質土，松散。

2 10m~18m 塊石夾土，松散，不穩定。

3 18m~30m 灰巖礫石，碎裂狀，穩定性差，洞內以潮濕、滴水為主。

注:隧道拱頂埋深約19m，隧道底部埋深約26m。

（2）地質預報結論

根據SZK7與SZK8勘察鉆孔地質編錄情況（表2與表3），結合勘察資料及現場開挖情況，得出龍池隧道出洞口LK2+460~LK2+430段地質超前預報。

隧道龍池端LK2+460~LK2+437段地質情況為小塊石質土堆積夾灰巖礫石，土質松散，穩定性差；近隧道底部及仰拱部位為黑褐色炭質頁巖，炭質頁巖極軟，遇水軟化。LK2+437~ LK2+430段隧道穿越炭質頁巖地層，圍巖極軟弱，遇水軟化。水文地質情況為隧道含水豐富，洞內以淋水、股狀出水為主。圍巖破碎，穩定性差。

從管棚鉆孔中未監測出有瓦斯涌出，隧道龍池端LK2+460~LK2+430段瓦斯含量小。

二、結論

水平超前探孔在施工中得出的預報結論：隧道龍池端LK2+460~LK2+437段地質情況為小塊石質土堆積夾灰巖礫石，土質松散，穩定性差；近隧道底部及仰拱部位為黑褐色炭質頁巖，炭質頁巖極軟，遇水軟化。LK2+437~ LK2+430段隧道穿越炭質頁巖地層，圍巖極軟弱，遇水軟化。水文地質情況為隧道含水豐富，洞內以淋水、股狀出水為主。圍巖破碎，穩定性差。從管棚鉆孔中未監測出有瓦斯涌出，隧道龍池端LK2+460~LK2+430段瓦斯含量小。

隧道施工著重采用這三種預報方法再加上隨著掌子面開挖做的臨時地質素描，對龍池隧道的不良地質置做出了概況，圍巖破碎地帶，穩定性較差的部分應做好充分的支護措施，邊支護邊施工，確保其穩定性，對含水量豐富區段，應做好防水處理，及時排水以確保施工能順利進行。另外對于已測出的含有瓦斯區段的施工段應時刻的做好瓦斯監控，瓦斯監控系統要確保24小時不間斷，確保洞內施工人員的人身安全。雖然本隧道施工中應用了這么多中預報方法，但是要確保準確無誤地預報出隧道的地質情況是不可能的，所以施工過程中要根據工程段的臨時情況做出臨時的變更。

參考文獻

趙永貴，隧道地質超前預報研究進展，.地球物理學進展，2003第三期

隧道工程地質學范文第5篇

關鍵詞：復雜地質；隧道施工；施工技術

中圖分類號：U45文獻標識碼： A

引言

近年來隨著社會經濟的不斷發展，人們對交通的需求量越來越大，在我國，公路的建設規模越來越大，為交通運輸事業的發展做出了重要的貢獻，促進了可持續發展戰略的有效實施。的建設環境一般都比較復雜，分布的地域比較廣，近年來大量涌現出大斷面的隧道，有些客運專線的面積甚至達到了150m2-180m2，隧道建設已經開始進入“大斷面化”時代。要想將大斷面隧道建設的合理、安全，并達到快速施工的目的，就必須對傳統施工方法和設計技術進行重新認識，與此同時，積極引用新的理念和新方法、新工藝對大斷面隧道中的相關設計與施工問題進行解決。隨著工程建設理論的不斷完善，施工技術也得到了不斷的發展，根據節約土地的相關需要，越來越多的隧道在軟弱地層中進行修建，尤其是大斷面隧道的建設，在施工流程、施工技術、施工工藝以及施工管理、施工控制等方面提出了更高的要求，但是目前的情況是，可以供參考的施工與設計非常少，相關的管理者的經驗也很少，所以，軟弱地層大斷面隧道施工技術研究具有至關重要的意義。

一、復雜環境下隧道開挖施工原則

我們所知道的隧道施工，是將山體內的巖石進行挖除，與此同時，也要保持在施工過程中巖石的穩定性。在隧道施工的過程中，最關鍵的一步是第一步，開挖。因為在開始施工的過程中，對于圍巖的判斷很重要，不僅需要因地制宜，還要擁有正確的開挖方法和過硬的技術支持。這對接下來的工作有著重要的影響。在進行隧道開挖的過程的工作中，我們遵循的基本原則就是:我們要保證首要前提是圍巖一定要穩定，并且不能對圍巖進行大規模的擾動。在這種情況下，我們才能進一步的選擇挖掘方法，也能從速度方面得到突破。再考慮如何進行施工的時候，技術人員需要考慮圍巖的地質條件還有變化的情況，這樣的選擇能夠適應地質條件的變化，能夠保證安全，也要考慮威嚴的穩定性；另一點需要考慮的就是在我們挖掘的過程中出現的意想不到的情況，要能夠及時的應付，并保證部隊施工進度產生影響，不會降低施工的安全性。隧道施工中，影響圍巖穩定的最重要的一個因素是施工人員選擇的開挖方法。所以，技術人員一般在選擇前，都會進行專業性的分析，施工是否安全，是否有難度，穩定性怎么樣，施工時間是多少，經濟問題都會被考慮進去，這樣字選擇出來的開挖方法才是最恰當的。

二、當前隧道施工技術的現狀

（一）在爆破過程中是否能夠精確地控制與穩定爆破范圍的技術

隧道施工的場地有山地、地底和水下，主要集中于山地，因此良好的隧道挖掘技術是隧道順利施工的前提與基礎，一般都是采用大型機器設備進行挖掘。為了提高大型機器設備的挖掘質量，充分發揮機器設備的功能，提高挖掘作業的效益，保證挖掘工作者的安全，減少工作人員的工作負擔，挖掘方式由傳統的分布挖掘逐漸轉變為全斷面挖掘。在新型的挖掘技術中，精心控制的爆破技術和巖石固定技術是關鍵，如果爆破的范圍不能夠精確控制或者是周圍巖石經過挖掘之后不夠牢固，就會造成嚴重的事故影響隧道的安全性。

（二）最優施工工法的選擇

兩種施工工法所產生的圍巖位移與應力都在安全范圍內，都能滿足隧道開挖支護強度的要求，能確保施工安全。

CD法的圍巖拱頂位移、應力值均小于三臺階七步開挖法，但是它能夠有效控制圍巖位移是以初期支護承受較大的形變壓力為代價的；而三臺階七步開挖法在分部開挖的過程中，通過適度的圍巖變形使得圍巖應力得到了有效釋放，從而減小了初期支護的受力，充分發揮了圍巖自身的承載能力。此外，考慮到采用三臺階七步開挖法的施工進度比CD法快，機械設備利用率也比CD法高，因此從可行性、經濟合理性和安全可靠性三方面綜合比較，選擇三臺階七步開挖法為該隧道在塌方且掌子面前方為復雜地質情況下的最優施工工法。

（三）礦山法方案

礦山法開挖方案的優點有:①暗挖法對地質條件的適應性強，適用于各種地層及地下水條件；②斷面形式和變化斷面都比較方便靈活；③采用輔助措施比較靈活，采用分部開挖等土法可以有效的控制地表沉降；④在較短的區間經濟型較盾構好。礦山法開挖方案的缺點有:①機械化程度低；②人為因素多，工程質量較盾構控制難度大。

就工程本身而言，礦山法開挖方案對解決區間復雜的地層和地質條件有很大優勢，可以采用鉆爆法處理巖層，人工或機械開挖處理一般軟弱地層。但是暗挖法對掌子面缺少有效的封閉，如果在過江施工過程中掌子面遇軟弱面，形成用水，缺乏有效的處理措施，會造成災難性的后果，所以不適合用于過江段施工。

（四）地表注漿加固

其主要目的是為了防止在開挖過程中地表出現坍塌等現象而采取的措施，為了防止在注漿過程中出現冒漿現象一般在經過處理的地表設置20-30cm厚的鋼筋混凝土層以作為注漿的止漿層并作為后期施工的防水面；注漿需設置孔口管，其一般采用鋼花管，管身鉆孔呈梅花型布置，孔徑一般在8-10mm范圍內，間距一般為1.5cm，全部注漿管安設完成后方可開始注漿以保證注漿不間斷，開始時用1.5倍注漿終壓對系統進行吸水試驗檢查是否正常，試運轉時間一般為20min；漿料配置按照填料先輕后重的順序添加，注漿過程中應先注最外側兩排孔，之后依次向里推進，每排孔施工時應先進行兩端孔之后間隔交錯灌注。

（五）超前注漿小導管施工

超前注漿小導管采用風動鑿巖機鉆孔，并保證小導管縱向搭接長度V級淺埋段搭接長度1.43m、V級深埋段搭接長度1.23m、注漿前先噴射混凝土5～10cm,封閉掌子面，以起止漿和穩定掌子面的作用，注漿作業中認真填寫注漿記錄，隨時分析和改進作業，并注意觀察施工支護工作面的狀態。開挖前試挖掌子面，無明顯滲水時進行開挖作業。小導管采用Φ42mm、壁厚4mm熱軋無縫鋼管加工，長度為4.5m，拱部間距0.4m，外插角10度，其搭接長度不小于1m。小導管在構件加工廠制作，前端做成尖錐形，管壁上每隔15cm交錯鉆眼，眼孔直徑為8mm。 ①注漿管的安裝方法：在設計的位置用風動鑿巖機鉆孔。把管子插入孔內，帶好絲扣保護帽，專用頂頭頂入到要求的深度，使麻絲柱塞與孔壁充分擠壓緊。然后再用錨固劑填充孔口。注漿管的外露長度為50cm。以便連接孔口閥門和管路。頂管時注意保護鋼管尾部不被損壞，以便與高壓注漿管連接。②注漿壓力控制：注漿壓力以孔口壓力表顯示的值為準，注漿壓力控制在0.5～1.0MPa。通過注漿泵控制調節。當管路阻力≤0.2MPa時，可略去阻力損失，而由泵壓來監控。根據泵壓與油壓的關系設定油壓值，確保注漿過程安全方便。③注漿量的控制：小導管注漿采用水泥凈漿液，即水泥漿水灰比1:1。④注漿結束標準：在正常情況下，采用定壓注漿。當注漿壓力達到或接近設計終壓值時，結束注漿。而當注漿壓力接近或達到設計終壓的80%，如出現圈套的漏漿，經間歇注漿后，也可結束注漿。

（六）臺階法施工

臺階法是根據臺階達到長度進行施工的技術方法，而臺階長度是根據初次支護形成閉合的斷面所決定的，圍巖越差，閉合的時間越短。對于一般的隧道斷面，正確的選擇臺階的長度，適應從土質到巖質的地質條件。長臺階的斷面分成上斷面和下端面進行開挖，一般上臺階超前五十米，上端面和下端面相距一百米左右，這樣就可以采取循環開挖；短臺階法長度一般在五十米以內，兩個斷面之間相互接近，可以縮短斷支閉合的時間，改善受力的條件，更加有利于控制隧道的量值，所以此法的使用也較為廣泛。超短臺階法，長度一般小于坑道的跨度，全斷面的閉合時間更短，更利于控制圍巖變形和控制地表的沉降，但是這種施工的方法對于施工的速度較慢，因此采用這種方法時，盡量的注意開挖的工作面的穩定性，必要時采取一定的輔助措施幫助施工的進程，逐步的減少變形，更好的促進施工的質量。

結束語

綜上所述，我國地質比較復雜，隧道施工是與我國交通事業。人民生命財產安全密切相關的事業，國家及施工單位需要提高重視，對復雜地質環境加強研究，改進施工技術，增強施工質量的安全性，從而保障公路隧道施工項目的高效完成，促進我國交通事業的發展。

參考文獻：

[1]瞿紀福.芻議當前隧道施工亟待解決的若干技術問題[J].河南科技,2014,19:63-64.