剑门关口隧道工程地质勘探报告

一、序言

（一）工程概况

该隧道从既有公路G108线的K1937+554=GDK0+000处与原路相接，穿越中低山，至剑门关镇中心医院附近改线终点GDK1+350止，线路全长1.350公里，其中剑门关隧道全长1145米。

（二）勘察任务依据及目的

根据剑阁县交通局与铁二院签订的“该勘察阶段为初勘和详细勘察阶段，勘察范围自设计起点GDK0+000，终点至GDK1+350包括隧道和路基工程的可研委托书。

我院于2006年7月～9月，对该隧道区进行工程地质勘察工作，达到以下目的：

1、详细查明了该隧道范围内地形地貌、地层岩性、地质构造及不良地质现象与特殊岩土的分布、工程地质特征、水文地质条件等。

2、详细查明了隧道范围内覆盖层厚度和基岩的风化程度及风化层厚度、软弱夹层、构造破碎带和地下水情况，为隧道设计提供依据。

3、详细查明了隧道进出口围岩分级及洞身围岩分级。

4、测试岩土物理力学指标、岩体强度指标，为隧道围岩分级提供依据。

5、提供编制施工图设计文件所需的地质资料。

（三）本阶段工作的主要内容

1、准备工作

在充分研究初勘资料基础上，确切掌握初步设计审批的有关内容，了解设计意图，明确勘察要点。查明该隧道与所涉及的工程地质情况。

2、调查与测绘

现场对初勘资料进行核实、补充和修正，进一步查明改线路线段的工程地质和水文地质条件。用多种方法预测隧道涌水量，为隧道防排水提供依据。

3、测试

测试工作，采用野外抽水试验与室内岩土物理力学试验。以满足各类工程构造物设计需要。

（四）本次工程地质勘察采用的主要技术规范、规程为

（1）《公路工程地质勘察规范》（JTJ0—98）；

（2）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）；

（3）《公路土工试验规程》（JTJ051—93）；

（4）《公路工程水质分析操作规程》（JTJ056—84）；

（5）《工程地质手册》（第三版，工程地质手册编写委员会1992）（六）参考地质资料

（1）1/20万区域地质调查报告及图件（广元幅）

（2）1/20万区域水文地质调查报告及图件（广元幅）

二、自然地理概况

本隧道位于广元市剑阁县的剑门关风景区内，属中低山剥蚀地貌，地面高程600～1000m，相对高程100～400m，地形复杂，沟谷深切，呈“V”字型(见图1)。地表出露砾岩，风化微弱，节理裂隙发育，形成悬岩陡壁和危岩落石，构成剑门关陡峭风景区。悬岩陡壁附近多见错落体、落石滚落在河沟两侧斜坡中堆积，形成大面积的岩堆。

该隧道距108国道较近，走向与108国道平行，进出口与108国道相接，交通方便。

三、地层岩性

路线区出露地层为第四系填土、第四系冲洪积、坡残积、下白垩系剑门关组和上侏罗系莲花口组地层，其岩性由新至老分述如下：

1、人工填筑层（Q4me）:

素填土：暗红色、灰褐色，为亚粘土夹少量碎块石等堆填，分布在公路、便道等处。

2、第四系全新统崩积层（Q4c）

块（碎）石土，稍湿，松散，局部呈架空结构，一般块石含量50～75%，为砂岩、砾岩质，呈棱角状，最大块径可达18余米，一般1～5m，其余为粘性土充填，结构极不均匀。一般厚度3～25m，主要分布于陡崖下部的斜坡和沟谷中（见图2）。

3、第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）

亚粘土、亚砂土：黄褐色和杂色、可塑，其中约含10%～30%的角砾和卵石，测区小溪和冲沟中局部夹透镜体的卵石层。

4、第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）

黄褐色、紫色或暗黄色亚粘土，局部为亚砂土，以硬塑状为主，含粉砂质，夹块石、碎石、角砾，成分多为砂岩、砾岩质，一般厚度0～2m，广泛分布于斜坡中。

5、下白垩系剑门关组下段（K1j1）

主要为巨厚层状石英质砾岩、含砾砂岩夹中-厚层状中—细粒砂岩、砖红色泥岩。底部为巨厚层砾岩。砾岩砾石成分主要为石英岩、灰岩、砂岩等，砾径一般3～8cm，最大45cm，分选差，磨圆好，以钙质胶结为主。本组与下伏莲花口组呈假整合接触。

6、上侏罗系莲花口组上段（J3l2）

由巨厚的透镜体砾岩、中-厚层含砾砂岩、砂岩和砖红色泥岩不等厚韵律互层组成，以泥岩为主。

四、地质构造及地震基本烈度

本隧道地处川中坳陷燕山褶皱带的川北边缘，位于摩天岭加里东褶皱带之东南，区域构造轴线以北东向为主。路线通过区为单斜缓倾岩层，岩层产状大致为：N54°～80°E/11°～21°SE。构造节理较发育。经现场调查路线区未发现断裂构造迹象。

据国家质量技术监督局2001年《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本桥址区地震动峰值加速为0.05g（对应的地震基本烈度为Ⅵ度），地震动反应谱特征周期为0.45s。

五、水文地质条件

（一）地表水

地表水主要为与隧道平行的剑门河水，洪水期的流量为250m3/s，流速为3.19m/s，其次是与隧道垂直的金牛峡的季节性的沟内流水，洪水期的流量为31.7 m3/s，流速为2.54m/s，受大气降水补给。

地下水主要为基岩裂隙水，储存于砂、砾岩裂隙中。隧道区北边为陡崖，南有深切冲沟，地势有利于地下水向更低处排泄，地下水一般不发育。主要受大气降水补给。

（二）地下水

根据地层的富水程度及储水介质，本区段地下水有第四系孔隙水及基岩裂隙水两种类型。

1、第四系孔隙水

第四系孔隙水主要埋藏于第四系砂、砾层中，水量较大。

2、基岩裂隙水

基岩裂隙水受含水层岩层、岩石性质、地质构造、地貌条件所影响。段内处于低山中下部，地势较高，地表、地下水排泄条件良好，地下水贫乏。地下水埋藏也较深，水量较小。区内地下水位距地表3～5m。

（三）水力联系

区内地表水、第四系孔隙水、基岩裂隙水相互间的变化关系极为密切，相互补给，它们同时受大气降雨和蒸发的影响。通常降雨丰沛的丰水期，一般是地表水补给地下水，相反在降雨稀少的枯水期则是地下水补给地表水。同时本区地表水高于隧道洞顶标高，地表水是隧道地下主要的补给源。

地下水径流模数为0.2～0.4升/秒·km2。渗透系数K1=0.05m/d，K2=0.099m/d。

（四）水质

本次勘察共取水样二组作水质分析，地下水、地表水对混凝土腐蚀性按《公路工程地质勘察规范》（JTJ0-98）评价，对混凝土中的钢筋按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）判定。根据水质分析报告，本段地下水水质类型属C-Ca型，地表水水质类型属S-C-Ca型。均对混凝土无腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀。

（五）隧道涌水量预测

本区覆盖层中的块石土、亚粘土呈透镜体分布，亚砂土的渗透系数较小，可视为不透水层；测区巨厚层状石英质砾岩，裂隙发育为主要含水层。隧道洞身所穿越地层中，透水含水的砾岩与相对不透水的泥岩夹砂岩各占一半，分别按降水入渗法和径流模数法估算，该隧道预测涌水量为600m3/昼夜；根据水文钻孔抽水试验计算的渗透系数K，计算隧道涌水量为668m3/d，隧道进口至金牛峡段的渗透系数采用K=0.05m/d，金牛峡至隧道出口段的透系数采用K=0.099m/d。

六、不良地质与特殊地质

1、危岩落石

隧道区不良地质主要为危岩落石和岩堆分布。在隧道进出口斜坡为巨厚层砂砾岩形成的陡崖，在靠近其边缘部位，岩体卸荷裂隙发育，延伸较远，在风化作用下，岩体易形成危岩落石，对隧道洞口稳定和行车安全影响较大。

2、岩堆

隧道进口端为一范围较大的古岩堆，沿白垩系下统剑门关组下段巨厚层砾岩所形成的陡崖下呈带状分布，厚约3～30m。为块（碎）石土夹亚粘土，呈中密状，局部呈架空结构，一般块石含量50～75%，为砂岩、砾岩质，最大块径可达18余米。下伏基岩为侏罗系上统莲花口组上段泥岩夹砂岩。

该岩堆地表植被较发育，大部为灌木树林，局部被辟为旱地。地表可见巨大砾岩质块石散布，目前均处于稳定状态。

据本次钻探揭示，该岩堆组成成分主要为崩积的砾岩块石堆积。ZJG-01

孔所遇块石的垂直厚度达5.3m，块石含量达70％。且砾岩胶结以钙质胶结为主，抗风化能力较强，块石多为棱角状。该岩堆厚度下部较厚，约30m左右，上部仅3～15m，且有多处可见基岩出露，岩堆本身稳定性较好。

据本次勘察，该段范围的既有公路、房屋等建筑均未有变性迹象，在调查访问中了解也没有岩堆出现滑移的现象发生。综合所述，该岩堆目前处于稳定状态。

七、工程地质条件评价

工程地质条件评价

本线路基岩出露较好，岩性为砂、砾岩与泥岩不等厚互层。岩层缓倾，无顺层，构造简单。砂、砾岩质坚，强度高；泥岩质软，易风化。

（一）、路基工程

隧道进口端的路基在岩堆体中穿行，宜少开挖，减小对自然边坡的影响，同时加强支挡。隧道出口端的路基地质条件好。

（二）桥梁、涵洞

涵洞可采用明挖扩大基础，置于土层中，桥基础可置于基岩弱风化带内适宜深度内。

（三）、隧道工程

进口段受岩堆影响，洞口应选在岩堆体较稳定的部位。据钻探揭示：隧道进口端第四系块石土厚达6～22m，松散，工程地质条件差。隧道洞身与出口段基岩裸露，为巨厚层状石英质砾岩，工程地质条件好。

八、隧道围岩分级

九、工程措施建议

1、隧道施工前，应先施工隧道进出段的地表防、排水工程，再进行隧道施工。

进口段位于块石土中，施工时应分部开挖，及时支护、衬砌。

路堑及隧道洞口开挖，将出现新的临空面，引起表层坍滑或大块石的倾倒。其边、仰坡不宜过高并加以适当的支挡建筑。

2、隧道进口端洞身将有一段位于岩堆中，由于开挖后相当于堆积体中部减载，要加强洞顶支撑，及时作好基底加固，对岩堆的稳定性影响不大。

3、由于隧道局部洞顶通过下白垩系剑门关组下段和上侏罗系莲花口组上段假整合接触带的软弱夹层，软弱夹层厚1～2米，易导致洞顶坍方。施工该段时应加强超前地质预报，认真核对，根据软弱夹层实际位置调整施工支护措施。

4、隧道施工中应配备地质专业人员，以便准确鉴定围岩级别，随时根

据围岩性状变化做好挖掘面的控制、临时支护和通风。

5、隧道开挖到金牛峡时可能遇地表下水渗入，水量较大，该段施工应

避开洪水期，施工中注意疏排，并及时衬砌，防水层封闭，避免因地表、地下水的渗入造成对隧道的不利影响。

十、环境地质

（一）、环境对修建工程的影响

线路通过剑门关风景区，占用土地较少，均为荒山，隧道进口场地窄小，出口场地较为平坦，施工组织甚为方便，隧道进口居民较少，出口端位于剑门镇医院，居民较为集中，应注意隧道施工对当地居民的影响。

（二）、修建工程对环境的影响

1、沿线挖方弃碴、弃土应离开风景区，综合利用（为道路的优质填料），合理堆放并采取防护措施，防止因乱堆乱弃引起人为泥石流或堵塞、淤积沟壑现象发生。

2、挖方边坡应加强防护（重视绿化）措施，防止因工程滑坡造成增加工程用地和大量损坏植被现象的发生。

3、施工过程中，临时施工驻地的生活垃圾、生活废水应合理堆弃及排放。

4、尽量避免施工噪音影响群众休息。

5、隧道进出口处地势相对较高，坡度较陡，且坡下有108国道经过，隧道施工出土时应防止落石对国道行车安全的影响。

6、推荐岩土物理力学指标表