公路隧道圍巖分級(jí)與隧道施工地質(zhì)

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1、隧道地質(zhì)?1.概述?隧道是修建于巖土體中的地下工程。隧道工程的設(shè)計(jì)和施工必須以工程巖體（圍巖）的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件為主要依據(jù)。合理、科學(xué)的設(shè)計(jì)和施工方案應(yīng)該與工程場(chǎng)區(qū)的巖土體地質(zhì)條件相匹配，對(duì)場(chǎng)區(qū)的地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)是否清楚和掌握，是隧道工程建設(shè)成敗的關(guān)鍵之一。?2.巖類?2.1沉積巖?沉積巖是母巖（沉積巖、火成巖和變質(zhì)巖）風(fēng)化作用、生物作用、剝蝕作用（破巖作用）和某種火山作用產(chǎn)物經(jīng)風(fēng)、水的搬運(yùn)（搬運(yùn)作用）后由于搬運(yùn)營(yíng)力的減弱在一定環(huán)境條件下經(jīng)過(guò)沉積、固結(jié)成巖作用形成的巖石。?一般來(lái)說(shuō)，未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)的沉積巖巖層基本為水平巖層或傾角較緩，層理構(gòu)造是沉積

2、巖的基本構(gòu)造特征，主要為水平層理、沙紋狀理面、交錯(cuò)層理面結(jié)構(gòu)，波痕、干裂、縫合線、疊層和鮞狀構(gòu)造，主要結(jié)構(gòu)面為層面。?沉積巖有碎屑巖（砂巖、泥（頁(yè)）巖、礫巖等）和碳酸鹽巖（灰?guī)r、白云巖等）是分布較廣的兩類沉積巖?2.2火成巖?火成巖分侵入巖和噴出巖（火山巖）。前者是地球深部高溫高壓巖漿或熔巖流沿地殼內(nèi)薄弱地帶、構(gòu)造通道等向地殼深、淺部侵入形成，多呈巖脈、巖墻、巖床、巖蓋(巖盤)、巖盆、巖脊、巖基狀，由于侵入巖是高溫高壓巖漿冷凝而成，因此未經(jīng)構(gòu)造變動(dòng)的侵入巖往往具有原生冷凝收縮節(jié)理(橫節(jié)理、縱節(jié)理和水平節(jié)理)，主要原生節(jié)理走向往往平行巖體的長(zhǎng)軸方向，此

3、外在侵入巖邊界外存在一定范圍的原巖變質(zhì)，變質(zhì)程度自邊界往外由強(qiáng)變?nèi)酢Ｇ秩霂r按性質(zhì)可分酸性、中性、基性和超基性等侵入巖。噴出巖是由地球深部高溫高壓巖漿或熔巖流沿火山口通道噴溢出地面冷凝形成，多呈巖被、巖錐、火山口和火山通到。流動(dòng)構(gòu)造和原生節(jié)理是火成巖特有的構(gòu)造特征。?2.3變質(zhì)巖?母巖在特定地質(zhì)和物理化學(xué)條件下經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)變?cè)僭熳饔?變質(zhì)作用)形成的具有新的礦物組合和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的巖石。在變質(zhì)巖中，絹云母、綠泥石、蛇紋石和滑石等變質(zhì)礦物是變質(zhì)巖礦物成分的基本特征，變余、變晶、交代和碎裂結(jié)構(gòu)是變質(zhì)巖特有的結(jié)構(gòu)，變質(zhì)巖構(gòu)造主要以變余構(gòu)造和變成構(gòu)造為主。變質(zhì)巖中包括淺

4、變質(zhì)巖，如千枚巖、板巖、變質(zhì)砂巖等；深變質(zhì)巖，如片巖混合巖、混合片麻巖。?3.地層和地質(zhì)構(gòu)造?3.1地層?地層的劃分，根據(jù)其生成時(shí)間（年代）從老到新，劃分為太古界、元古界、古生界（寒武紀(jì)、奧陶紀(jì)、志留紀(jì)、泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)）、中生界（三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)）和新生界（第三紀(jì)、第四紀(jì)）。?一般來(lái)說(shuō)，除特殊巖類地層外，年代越老的地層巖石成巖程度越高，密度越大；年代越新的地層巖石，成巖程度越低，密度越小，第三、四系地層中的巖石，多呈半成巖狀態(tài)或松散狀態(tài)。?3.2地質(zhì)構(gòu)造?地質(zhì)構(gòu)造是由各種內(nèi)、外動(dòng)力地質(zhì)作用導(dǎo)致的巖石變形的產(chǎn)物，具體表現(xiàn)為巖石的褶皺、斷裂

5、、劈理、節(jié)理以及其它的面狀、線狀構(gòu)造等。?構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是地球內(nèi)部應(yīng)力集中?a釋放的過(guò)程，地震、地殼表面的隆起(造山運(yùn)動(dòng))、板塊的漂移碰撞等無(wú)一例外都是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的型式。?構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和外營(yíng)力作用(地表巖石的風(fēng)化、剝蝕等)的結(jié)果，即我們今天所看到的地球表面和地質(zhì)構(gòu)造。?與隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造主要包括：?（1）水平巖層：巖層的層面基本上是一個(gè)水平面，即巖層的同一層面基本處于同一海拔高度。水平巖層主要分布在受地殼運(yùn)動(dòng)影響較輕微的地區(qū)。其特征是上新下老、地層界線與地形等高線平行或重合、巖層厚度即巖層頂?shù)酌娓叱滩?、露頭寬度與地面坡度成反比。?（2）傾斜巖層：由

6、于受地殼運(yùn)動(dòng)或巖漿活動(dòng)影響，原來(lái)的水平巖層產(chǎn)狀發(fā)生變化，形成在一定地區(qū)內(nèi)具有大致相同的傾向、傾角的一系列巖層，即傾斜巖層。（3）褶皺：巖層受力作用發(fā)生彎曲即褶皺。巖層向上彎曲，核心部位巖層老，兩側(cè)巖層較新，稱為背斜；反之，巖層向下彎曲，核心部位巖層新，兩側(cè)巖層較老，稱為向斜。背斜和向斜是褶皺的兩種基本形態(tài)類型。由系列向斜和背斜組成的背斜稱為復(fù)式背斜，由系列向斜和背斜組成的向斜稱為復(fù)式向斜。?（4）斷層及節(jié)理：巖層受力作用發(fā)生斷裂變形，斷裂變形階段產(chǎn)生的構(gòu)造統(tǒng)稱斷裂構(gòu)造。?一般地說(shuō)，沿?cái)嗔褍蓚?cè)巖層未發(fā)生明顯位移或位移極小的斷裂稱為節(jié)理；沿?cái)嗔褍蓚?cè)巖層發(fā)

7、生明顯位移的斷裂稱為斷層。?根據(jù)節(jié)理與所在巖層產(chǎn)狀要素的關(guān)系可分為走向節(jié)理、傾向節(jié)理、斜向節(jié)理，根據(jù)節(jié)理與區(qū)域褶皺樞紐方向、主要斷層走向及其他線狀構(gòu)造延伸方向的關(guān)系可分為縱節(jié)理、橫節(jié)理、斜節(jié)理，按節(jié)理的力學(xué)成因可分為剪節(jié)理、張節(jié)理、扭節(jié)理。?斷層按斷盤的移動(dòng)可分為正斷層、逆斷層和平移斷層，按斷層的走向與區(qū)域構(gòu)造線（如褶皺軸向）的關(guān)系可分為縱斷層、橫斷層和斜斷層，按斷層與地層產(chǎn)狀的關(guān)系可分為走向斷層、傾向斷層、斜向斷層和順層斷層，按斷層產(chǎn)生的力學(xué)性質(zhì)可分為壓性斷層（層間斷層）、張性斷層和扭性斷層。?3.3其它構(gòu)造：如穹窿構(gòu)造、火長(zhǎng)巖原生構(gòu)造（侵入巖的破

8、裂構(gòu)造、錐狀巖席及環(huán)狀巖墻，火山巖的破裂構(gòu)造及火山構(gòu)造等）.?3.4構(gòu)造特別是節(jié)理、斷層作用的最終結(jié)果是使巖