地质素描(工作)在隧道工程中的开展与应用

地质素描(工作)在隧道工程中的开展与应用摘要：地质素描是隧道施工过程中必不可少的一个常规工作，介绍了其具体开展方法与应用，并阐明与围岩级别鉴定的内在关系。关键词：隧道地质素描应用隧道施工合同中，业主方均约定施工单位在规定时间提供地质素描成果。其中一个重要原因是地下工程前期地勘工作由于技术、经济、工期等问题，其勘探程度往往是不够的，不能全面真实地反映整个隧道各里程段及掌子面的地质情况。地质素描工作能补此不足。并能在较大程度上完善围岩类别的确定，从而给设计部门确定支护形式带来更加详尽准确的参数。目前，我国在隧道工程地质素描编制标准方面暂无相关的规范，笔者根据多年的隧道工程地质编录及教学经验，简单介绍地质素描（工作）在隧道工程中的开展与应用，供同好参考。1素描工作的对象和内容地质素描工作是在施工现场直接观测各种地质现象，以文字、图表、照片以及实物方式收集起来，经综合归纳整理，编制为生产所需的地质资料的全部过程。隧道工程地质素描主要对象为整个开挖巷道，包括每个工作循环的掌子面、边墙、顶拱、底板等。具体的内容包括以下几个方面。1.1工程地质工程地质素描内容主要描述隧道开挖后围岩的稳定关系，包括岩层层位、层序、岩层组合以及各类岩体的岩性、厚度、产出状态、风化程度、不利结构面的发育程度及性质，并据此观察描述隧道开挖后围岩的掉块、坍塌现象。对特殊岩层如软弱夹层、侵入体、隔水层、透水层等也应进行重点观测研究。1.2构造地质构造地质素描的内容主要包括洞室开挖后出露的断层及其破碎带、剪切破碎带，层间褶皱（背斜、向斜），节理裂隙，岩溶（溶洞、溶隙）等的观测研究。掌握其性质、组成、发育程度、密度、与隧道的空间关系等，为确定围岩级别提供依据。1.3水文地质隧道水文地质的描述主要指巷道及掌子面的渗水、滴水、淋水、涌水，水量水压及补给情况等。要求了解地下水性质、出水点位置以及雨季、旱季的区别。2地质素描的原则、标准及方法地质素描在实施过程中，必须遵循统一性、正确性、及时性原则及相应的实施步骤。2.1地质素描的原则(1)统一性在素描工作中，每个人必须严格遵守统一的原则，对素描涉及的诸多具体问题按照统一的行规执行。如统一岩石的名称、地层划分标准、统一比例尺、图例、图表格式、图幅、坐标、编录方法等。确保其通用性和可读性。(2)正确性文字描述和图件素描应正确反映实际地质情况，并且简明扼要，突出重点。(3)及时性素描必须根据现场的开挖情况及时进行，在每一开挖循环结束后应立即进行观测记录。洞室经安全喷护或永久支护后将无法再现原始地质现象。2.2地质素描常用标准地质素描（现场）一般采用米格坐标纸绘制，电脑采用a3纸幅，纵向排列绘图面。展开方式依据巷道性质确定。如：水平巷道一般反映两壁一顶，多采用压平法；天井、竖井多采用四壁展开法，如图1所示。地质素描比例尺统一采用1:100，特殊地质现象可采用1:50或更大比例尺。并采用统一的图例、地质符号及命名规则。2.3地质素描步骤地质素描步骤包括现场准备工作、现场素描、后期数据处理及分析。(1)地质素描准备工作进行地质素描前，应准备好相应的工具。包括地质罗盘（或袖珍型地质经纬仪）、地质锤、放大镜、矿灯（或手电）、坐标纸、绘图板（或地质记录簿）和铅笔、橡皮擦、钢卷尺、皮尺、数码相机等。准备好工具后，应结合施工图，了解一下上次素描的里程、地质条件，并初绘出本次素描隧道的展开图。通知现场测量人员在工作段侧壁标明里程和高程，便于地质人员进行素描。现场施工人员应对围岩面采用风或水进行必要的清洗，使地质人员能看清岩面层理、构造等地质现象。(2)地质素描到达工作地点后，首先找到标示的里程和高程，将皮尺拉开置于边墙下，确定地质素描段里程和高程。素描前，应首先对隧道整体进行详细观察，了解其构造、岩层岩性、水文情况等，确定节理、裂隙、断层等重点对象，并用罗盘量出代表性岩层、构造的产状。用坐标纸按统一的比例在相应的位置记录。记录好岩层、岩体、矿体分界线，重要构造在洞室的产出状态、位置及方向。标示出地下水出露点位置。对重点素描对象在现场采用文字说明，完成后用数码相机拍照记录。在危险地段素描时，宜先进行拍照，再观测重点部位。素描过程中，对围岩岩石准确命名，主要依据矿物成分、含量、颜色等指标判定;确定节理裂隙发育程度主要是观测围岩节理组数（线密度或体积密度）、类型、间距、张开闭合度、填充物及裂面粗糙程度等内容；岩石强度或岩石坚固系数可依据地勘成果得出，如遇陌生岩体或需精确分级时可采集岩石样品到实验室进行饱和单轴极限抗压强度测试（二者为10倍关系）；岩体特征则通过隧道的围岩完整状态观测确定；围岩稳定性，根据巷道开挖后出现掉块、坍塌的程度、范围以及岩石变形特征来确定；地下水发育程度根据巷道出水点涌水量大小确定；其他不良地质条件如断层、破碎带等需考虑区域构造对施工巷道的影响。(3)后期数据处理及分析完成现场地质工作后，及时将素描成果编号，并作为依据用电脑按标准图例绘制成地质纵断面图，并在图下方输入文字说明，如图2所示。根据地质纵断面图及文字说明，工程师可结合地质构造原理和地勘部门提供的地质资料，初步判断掌子面前方的地质条件，作为超前地质预报，指导施工。最后对每一次地质素描的结果均应及时整理，在一定里程段形成一份报告。如出现异常情况则应立即向主管领导汇报，报告内容应包括预测分析报告、素描图、素描图说明、围岩级别判定等。3地质素描与围岩级别隧道围岩分级是正确地进行隧道设计与施工的基础，一个较好的符合地下工程实际的围岩分级，能优化支护形式，降低工程造价，保证网络节点。国家岩体分级标准在充分考虑岩体质量及稳定性的前提下，根据铁路、公路、矿山、水工隧道等各行业的特点，制定了诸如隧道跨度、地下水、岩体特征及完整状态、不利结构组合、节理裂隙发育程度、风化程度等修正因素。隧道开挖揭露后，岩石的各种物理力学性质及赋存状态一览无余（有些参数需通过实验提取），完整详细的地质素描能综合反映上述诸多地质现象，地质工作者据此可进行正确的围岩分级，为隧道工程的顺利建设提供有力的保障。4结语地质素描是地下工程建设必不可少的常规的工作之一，它在一定程度上能起到超前地质预报的作用，对保证施工安全，优化施工方案提供依据。地质素描能完善地勘成果，提供围岩级别鉴定指标及参数，以利设计部门确定巷道支护形式，并为其在服务年限内的使用维护提供原始资料。参考文献:[1]张轸.矿山地质学[m].北京:冶金工业出版社,1995.[2]马未兵,王伟,毛德雨,等.最新矿山井巷施工关键技术与验收标准规范实用手册[m].北京:中国矿业出版社,2006.[3]工程岩体分级标准gb50218-94[s].