隧道施工中的围岩地质跟踪判别
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[摘要]隧道围岩等级在施工过程中的及时判别是确保施工质量和安全的重要任务，如实、合理的评定围岩可为设计调整开挖及支护方法提供相关的即时地质资料，有利于施工进展。
[关键词]隧道 围岩级别 地质特征 判别
[中图分类号] U451+.2 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-40-1
1概述
隧道施工之前的围岩分级主要依赖于地质勘察资料。在复杂的地质条件下，地勘资料获取往往由于工作密度过小，以及通过调查手段自地表推测地下结果，这种由点带面的分析推断难免与实际产生一定偏差，对围岩地质做出准确划分与评价比较困难。因此，及时对施工过程中的围岩进行判别具有很强的必要性，即可复核设计地质资料的准确度，也可实时发现未知的地质情况，为动态设计、修正施工方法提供可靠依据。
根据已有的工程地质资料及隧道围岩分级标准，通过观察开挖掌子面地层岩性、结构面特征、地下水露头状态等情况综合分析判别围岩。
2.1地层岩性
从地表及部分钻孔成果取得的地质资料对地下岩石风化程度分界线，常存在一定的差距，因此，分辨洞内岩石风化情况是观察围岩的第一步骤：
残坡积土：粘性土，一般为砖红色、灰黄色。
全风化岩：具原岩结构，岩体已完全风化呈土状，极易开挖。
强风化岩：具有砂土状强风化和碎块状强风化两类。前者开挖后手搓呈砂粒状；后者开挖扰动后呈碎石状，在含水潮湿状态下，手易掰断碎石。
中风化岩：岩石已整体风化改变颜色，以灰黄、褐黄色为主，风化裂隙发育，岩体被切割成块状，锤击易碎，节理裂隙面见有泥质充填物。
微风化岩：岩石断面新鲜，仅节理面具铁锰质渲染。
此外，洞体开挖中常会遇见小构造破碎带或软弱夹层，这往往是在地质调查和勘探中难于明确的局部不良地质体，也是易被忽视和发生意外之处，所以跟踪围岩开挖发现很重要。
2.2结构面特征
岩石的结构面特征决定着围岩的结构类型和岩体完整程度。结构面主要观察节理裂隙及岩石层面分布。
节理是岩石中的裂隙，是没有明显位移的断裂，也是岩石中发育最广，在一定力学条件下产生的破裂构造。节理破裂有两种基本类型，即剪节理和张节理。在同一应力场形成的节理构成一定规律的组合形式成为节理组和节理系。一个地区的所有节理一般是长期多次构造活动的产物，因此节理具有分期性，后期节理常切过早期的节理，晚期节理比早期节理更明显、更完整。
2.2.1剪节理
剪节理是由剪应力产生的破裂面，具有以下主要特征：（1）剪节理产状稳定，沿走向和倾向延伸较远。（2）剪节理面平直光滑，有时剪节理面上具有滑动留下的擦痕，剪节理未被矿物质充填时是平直闭合裂隙，如被充填，脉宽较均匀，脉壁较为平直。（3）发育于砾岩和砂岩等岩石中的剪节理，一般穿切砾石和胶结物。（4）典型的剪节理常常组成共轭X型节理系。X型节理发育良好时，则将岩石切成菱形、棋盘格式。如果只一组节理发育，构成平行延伸或斜列式延伸的节理组。剪节理往往成等距排列。（5）主剪裂面由羽状微裂面组成，往往一条剪节理经仔细观察并非单一的一条节理，而是由若干条方向相同首尾相近的小节理呈羽状排列而成。沿小节理走向向前观察，后一条小节理重叠在前面一条小节理的左侧，为左行（或称左旋），反之为右行（或称右旋），由此可以判断两侧岩石相对运动方向。
2.2.2张节理
张节理是由张应力产生的破裂面，具有以下主要特征：（1）产状不稳定，延伸不远。单条节理短而弯曲，节理常侧列出现。（2）张节理面粗糙不平，无擦痕。（3）在胶结不甚坚实的砾岩或砂岩中张节理常常绕砾石或粗砂粒而过，如果穿切砾石，破裂面也凹凸不平。（4）张节理多开口，一般被矿脉或岩脉充填，脉宽变化较大，脉壁平直或粗糙不平，脉内矿物常常呈梳状结构。（5）张节理有时呈不规则树枝状，各种网络状，有时也追踪X型节理形成锯齿状张节理，单列或共轭雁列式张节理，有时也呈放射状或同心状组合形式。
节理裂隙是判定围岩稳定性的最重要因素，正确的判断有助于分析围岩应力状态和开挖后围岩变形顺序及趋势。
具层面构造的岩体也是影响围岩的主要因素，层厚大小则等级不同。爆破后的岩体易沿着岩层面发生剪切滑移。软硬相间的岩层层面接触带在地下水作用下抗剪强度低，易造成围岩失稳。如沉积砂岩夹泥质岩，在风化及水化后泥岩产生塑性软化，地下水对岩层接触面起到作用即可引起整体坍塌。
当隧道通过断层破碎带时，围岩的稳定性极差，易形成软弱围岩大变形、流变等地质灾害，甚至出现大塌方，给工程带来重大损失。因此，施工中及时跟踪发现断层分布位置有利于确保施工安全。
2.3地下水
地下水对围岩的作用主要有软化、分割、、溶解及水压力等，一般体现在对岩土的综合效应。地下水不仅影响正常施工，也会降低围岩的稳定性。当水量及水压增大到一定程度时，会产生流变塌方的严重后果，因此应视出水状态酌情对围岩级别进行修正。
3结语
隧道施工中，围岩类别发生变化，施工方法也应作出相应的调整，通过现场观察测量来审视设计，不断地改变、优化、确定开挖方式，根据不同地质条件决定支护体系，这是新奥法隧道施工反馈设计的核心。隧道设计阶段划分的围岩级别与实际常有一定出入，洞内软弱夹层、地下水露头变化等不良地质现象可能随时出现，这就需要具有丰富经验的、熟悉隧道区域地质的专业工程师对隧道施工过程进行实时跟踪，对围岩观察分析，综合判别，使隧道施工更安全、质保、经济、合理地顺利进行。
参考文献
[1]构造地质学[M].中国地质大学出版社.
[2]《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）.
[3]《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005）.