06地面地质调查法

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地面地质调查

地面地质调查，也可称地面地质复查。本质上，也是超前地质预报的一种技术手段；由于工作方法特殊，所以单列一章叙述之。

这是在设计单位提交给施工单位两种重要的施工图纸——隧道地质平面图、隧道地质剖面图的基础上开展的工作。上述图纸是设计单位地质勘察的成果，是具体施工单位进行隧道修建的主要依据之一。由于地质勘察精度所限，不可能将施工中所有遇到的地质情况全部查清，或由于其它种种原因，图纸中常常遗漏很多严重影响施工的地质构造（如断层）或其它不良地质，有时还会出现判断上的失误或严重失误；特别对些数量占大多数、勘察程度较差的中长、中小隧道来说，上述问题尤其突出。所以，隧道施工地质人员第一项重要的工作，就是对设计单位提交的上述两种图纸进行地面地质复查和核实，做进一步的修改和补充。 地面地质调查或复查，可分为重点复查和全面调查两类。前者适用于地质勘察工作做得较好、精度较高的隧道，主要是少数长大隧道；后者适用于地质勘察工作做得较差或很差、设计图纸与施工实践不符或严重不符的隧道，主要是占大多数的中长、中小隧道。

地质调查（复查）的工作方法，不外穿越调查法和追索调查法两种。具体调查方法和工作步骤，则视调查对象对定。

主要的地质调查（复查）对象可划分为五个方面：

1、地层地质方面：包括岩层层序，特殊岩层；

2、构造地质方面：包括断层及其破碎带，背斜、向斜褶皱，岩浆岩及其接触界面等；

3、岩溶地质方面：溶洞与暗河，岩溶陷落柱与游泥带等；

4、瓦斯地质方面：主要是煤系地层调查；

5、水文地质方面：包括汇水区、泄水区，泉水分布、地貌特征等。 上述五个方面的地面调查（复查）工作不是孤立进行的，而是相互关联、互为补充，常常一种调查方法解决几方面问题。

一、地层地面地质调查

（一）调查（复查）的内容及目的

地层地质调查（复查）的内容，主要是隧道经过地区的岩层层序和特殊岩层。 在岩层层序方面，由于一般情况下，地表的岩层与隧道穿过的岩层是一致的；因而，了解了地表岩层的层序，也就知道了隧道穿过的岩层层序。当隧道导洞揭露或穿过了某一岩层时，我们就可以依据该岩层本身的一系列特征，包括：岩性及组合特征、特殊标志，与上下岩层的关系等，与地表岩层对比；如果它与地表某岩层证为同一，就可以依据地表岩层层序来推断隧道掌子面前方该岩层的出露宽度和将被陆续揭露的岩层和特征，达到超前预报的目的。

（二）调查（复查）的关键技术

调查（复查）岩层层序和特殊岩层的关键技术是岩层岩面的准确辨认和定名（这对于特殊岩层调查来说尤其重要），是了解某一层位岩层的组合特征，沉积韵率

变化岩层本身的特殊标志，是了解岩层的上复、下伏岩层及其特征。 在岩层层序调查（复查）中，寻找和确定标志性岩层是关键的技术。

二、断层及其破碎带地面地质调查

断层及其破碎带是隧道施工中最常见的不良地质，是造成隧道塌方的最主要原因；所以，断层及其破碎带的调查在地面地质调查中占有突出重要的位置。 这里有一点需要特别指出的是：关于断层破碎带的概念和界定范围，在工程地质界至今没有统一，众说纷纭。

笔者认为，既然断层破碎带这一专有名词主要涉及隧道（洞）和地下工程，那么关于它的概念和界定范围就应主要体现其工程地质意义。

基于上述观点，笔者确定断层破碎带的概念是：在各类地下工程施工中，易于引发塌方的断层面附近的破碎岩石带。至于断层破碎带的界定范围，不同性质的断层其界定范围不同：张滑正断层为主的断层破碎带界定范围为断层面附近的断层角砾岩带（图Ⅱ—5）；压冲逆断层为主的断层破碎带界定范围为断层面附近的断层泥、碎糜岩、构造透镜体及片理化岩石和强烈揉皱层理消失的岩石分布带（图Ⅱ—6）；剪切平移断层为主的断层破碎带界定范围是断层面上的糜棱岩带和断层面附近密集节理带（或称劈理带）（图Ⅱ—7）

（一）调查（复查）的内容及目的

包括隧道平面、剖面地质图中已经标画出的断层和被遗漏的、规模较大的断层。

对于已标画出的断层，要核实、修正断层及破碎带的位置，断层的产状和破碎带的厚度；还要依据其形迹特征和上、下盘岩层的新老，确定断层性质和力学性质，以及断层多期活动的特征；仔细观测断层破碎带的岩石组成、构造特征和含泥量；调查沿断层展布的泉水点和出水量特征等等。

对于被遗漏的、规模较大的断层，首先要确定其存在，调查的内容同上。 调查（复查）的目的是，初步修正和确定断层穿过隧道的较准确位置、隧道中的断层破碎带宽度及影响长度。

（二）调查（复查）的关键技术

断层及其破碎带调查（复查）的关键技术，首先要认识断层，即确定断层的存在，然后是鉴别断层的力学性和多期活动特征。

三、地下岩溶的地面地质调查

在岩溶发育地区施工的隧道，地下岩溶的地面地质调查在隧道施工地质工作中占有突出重要的地位。

（一）调查的内容及目的

1、大型溶洞的进口、周围的岩性、构造和地貌特征，目的是分析和预测该溶洞向深部发育延伸的状态

2、暗河的进口、出口，岩溶洼地相对当地的侵蚀基准面的位置，目的是分析和预测暗河的大致通道和查明暗河的性质，即它是属于季节性暗河，还是属于长期流水的暗河。

3、岩溶淤泥带的塌陷形成的冲沟、山谷分布与可溶岩褶皱构造及其发育的断层破碎带的关系。与侵蚀基准面的关系。

4、依据岩溶陷落柱造成的岩溶洼地特征确认其存在与否。

（二）调查的关键技术

1、掌握岩溶地区岩溶发育的基本条件：

（1）可溶性岩层（灰岩、白云岩）分布区；

（2）透水性好，即裂隙发育的灰岩、白云岩；

（3）具有侵蚀性的地下水；

（4）水在岩层中能够流动。

2、掌握岩溶发育的基本规律

（1）岩溶发育的分带性

（2）掌握岩溶发育的定位性

（3）掌握岩溶发育的定向性

（4）掌握暗河发育的独立性

无论大小暗河，还是季节性暗河或常年有水暗河，均受地形控制，具有由高处向低处流，由高向低延伸的特点。多数暗河为一个独立系统，同一带内的不同暗河之间很少有水利联系。

（三）地面调查的工作方法和步骤

1、查明隧道线路经过地区可溶岩（灰岩、白云岩）特别是强溶岩（质纯灰岩、白云岩）的地层层位。

2、查明隧道线路经过地区和其邻近地区，在可溶岩、强溶岩中分布的规模较大的断层，产状及其与隧道线相交的位置；特别注意那些两条或两条以上断层交会的位置。

3、查明可溶岩与非可溶岩接触界面的位置及其与隧道线路相交的位置。

4、结合上述有利的于岩溶发育的岩层层位和构造位置，在大型封闭低地（洼地）内，寻找大型溶洞的或暗河的入口。

5、依据断层产状，可溶岩非可溶岩界面的产状，用视倾角向隧道投射，求得可能出现的大型溶洞在隧道中的位置。

6、查明已知暗河的入口，出口的位置和出入口的标高，并结合可能成为暗河通道的较大断层或较紧闭背斜褶皱的核部的位置、产状，推断层暗河大致通道，确定是否与隧道相交或在隧道上、下、左、右通过的大约位置。

7、依据岩溶发育的分带性和隧道的相对标高，判断那些可能与隧道相交的溶洞、暗河的含水量和有无季节性变化。或推断那些不与隧道相交，有水的溶洞和暗河距隧道的远近和对隧道施工的影响程度。

四、瓦斯地质的地面调查

瓦斯地质的地面调查主要是调查煤系地层。其调查的内容、目的，关键技术以及工作方法和步骤与本章第一节所述的地层地质调查相似。

煤系地层地表地质调查也有其独特之处：

（一）重点查明煤系地层总厚度、含多少层煤，每层煤的厚度和煤质，各层煤之间的层间距；

（二）查明煤层顶底板的岩性，特别是顶板的岩性、厚度及封闭性；

（三）查明煤系地层中所夹的各类砂岩层的位置、层数每层的厚度；

（四）查明煤层和那些亲水性强的软岩层的位置、厚度。

当煤系地层中存在断层及其破碎带、褶皱构造、岩溶陷落柱和淤泥带时，其

调查内容、目的，关键技术和工作方法、步骤，与前述相同。

五、水文地质地面调查

（一）调查的内容：

1、隧道线路经过地区的汇水、集水区和排泄区；

2、断层及其破碎带，向斜构造的地表水补给条件以及形成承压水的可能性；

3、溶洞、暗河，岩溶陷落柱和淤泥带的地表水补给条件；

4、线路经过地区的透水、含水层地表水补给条件；

调查的目的，是为分析隧道内各种不良地质的富水性，为判断涌水量大小提供地质资料。

（二）调查的方法

1、沿断层追朔泉水点，调查泉水点数量和水量大小；

2、查明暗河水的水量变化，确定是常年有水暗河还是季节性暗河；

3、查明大型溶洞的入口处的汇水、集水地貌特征；

4、追索线路经过地区各含水层在地表的汇水、集水地貌特征。