潼洛川隧道工程地质勘察报告新完整版

潼洛川隧道工程地质勘

察报告新

目录

一、工程概况

二、勘察概况及工作方法

三、完成的勘察工作量

四、自然地理概况

（一）地理位置及交通概况

（二）地形地貌

（三）气象特征

（四）地震动参数

五、工程地质特征

（一）地层岩性

（二）地质构造

（三）水文地质特征

六、不良地质及特殊岩土

（一）不良地质

（二）特殊岩土

七、隧道水文地质特征及评价

（一）水文地质特征

（二）隧道区水文地质条件评价

八、隧道工程地质条件及建议工程措施

（一）岩土施工工程分级及力学参数建议值

（二）隧道围岩分级及主要工程地质问题分析

（三）隧道进出口工程地质条件

（四）隧道施工预测预报内容及范围

九、隧道辅助工程工程地质条件及建议工程措施

十、设计及施工中注意事项

潼洛川隧道工程地质勘察报告

（DK341+~ DK345+）

一、工程概况

潼洛川隧道位于潼关黄土台塬区前缘，隧道进口（DK341+304.0m）位于潼沟河左岸，岸坡地形较陡，出口端（DK345+120.0m）位于黄土塬边，全长3816m，最大埋深120m，相对高差90～130m。该隧道设有斜井，斜井位于港口镇，和线路交于DK343+100m处，斜井长294m。

工点北临西潼高速，并有便道相连，交通较为便利。

二、勘察概况及工作方法

勘察工作主要分为初测（2003年11月～2004年2月）、定测（2004年5月～9月）、补充定测（2004年12月～2005年1月）三大阶段进行。初测阶段线路方案走行于潼沟河下游苏家村附近，以隧道形式通过，主要以收集区域资料和地面调查为主；定测阶段线路方案与初测阶段方案相同，收集了区域地质资料，并在此基础上作了详细的沿线地质调查，随后，根据工程设置及定测阶段技术要求，布置了深孔1孔，计145.0m ，一般工程孔钻探241.70m/4孔，试坑30m/2坑，并取样化验，完成了本阶段工作；补充定测阶段线路方案没有调整，在充分利用定测阶段资料的基础上，沿线作了补充地质调查，完成本阶段任务。

三、完成的勘察工作量

主要勘察工作量一览表

（一）地理位置及交通概况

工点位于潼关县潼沟河下游苏家村附近。工点北临西潼高速，并有便道相连，交通较为便利。

（二）地形地貌

潼洛川隧道位于潼关I级黄土台塬区，塬面地形平坦，高程545～555m；进口位于潼沟河左岸，岸坡地形较陡，相对高差20～70m，冲沟发育；出口端位于黄土塬边，地形起伏，冲沟发育，相对高差15～50m；斜井洞口位于一黄土冲沟，地形起伏，地面高程420m。塬顶为农田，多有村庄、道路分布。

（三）气象特征

据潼关县气象站气象资料显示：该工点区属亚热带半干旱气候区，年平均气压；年平均气温13.2℃，极端最高气温42.7℃，极端最低气温-18.2℃；年平均绝对湿度 hpa，日最大绝对湿度 hpa，日最小绝对湿度 hpa；年平均降水量

608.9mm，年最大降水量1000.4mm，年最小降水量319.7mm；年平均蒸发量1872.6mm，年最大蒸发量2264.2mm；平均风速3.0m/s（主导风向 ESE），最大定时风速22.0m/s（主导风向 ENE）；年最大积雪深度18cm；最大冻结深度44cm。（四）地震动参数

根据国家质量技术监督局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的划分、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111-87）的有关规定，结合陕西大地地震工程勘察中心完成的《郑西客运专线陕西段地震安全性评价工作报告》和本段工程地质与水文地质条件及工程设置的实际情况，本工点地震动峰值加速度值采用0.23g，相当于地震基本烈度八度。地震动反应谱特征周期采用。

五、工程地质特征

（一）地层岩性

隧道、斜井区范围内地层岩性相对简单，黄土台塬区表层为第四系上更新统风积砂质黄土，中部为第四系中更新统风积砂质黄土、下部为第四系下更新统风积砂质黄土、黏质黄土，底部为第四系下更新统冰湖积粉土、卵石土和砾砂等。潼沟河一级阶地主要为冲积砂质黄土。

al3)：分布于潼沟河一级阶地，厚3～5m，含大量的蜗牛壳，1-1、砂质黄土(Q

4

浅黄色、淡黄色，土质较均匀，结构疏松，具孔隙，坚硬，○Ⅱ级普通土，σ

=140kPa。具I级非自重湿陷性，湿陷土层厚度5m。

al4)：黄褐色，主要分布于潼沟河一级阶地下部，厚约1~2m。

1-1-1、细砂(Q

4

成分以石英、长石等为主，砂质较纯净，偶夹砾石，稍密，饱和，○I级松土，σ

=190kPa。经地震液化判定为不液化砂层。

al7)：呈层状分布于一级阶地底部及潼沟河河床。浅灰色等杂1-2、卵石土(Q

4

色，厚~2.0m，成分以花岗岩等为主，浑圆状，分选性较差，φ粒径组成：直径

φ>100mm的约占20%，φ100~40mm的约占40%，40~20mm的约占15%，余为砂土质充填，稍密，潮湿-饱和，○Ⅲ级硬土，σ0= 600kPa。

eol3)：广泛分布于黄土台塬上部，厚10～33m，含大量的蜗2-1、砂质黄土(Q

3

牛壳，具虫孔。浅黄色、淡黄色，土质较均匀，结构疏松，具孔隙，垂直节理发育，坚硬，○Ⅱ级普通土，σ0=150kPa。具Ⅲ级自重湿陷性，湿陷土层厚度29.0m。为Ⅴ（％）级围岩。

eol3)：主要分布于黄土塬中部，沿线未见出露。厚度50～3-1、砂质黄土(Q

2

100m，浅棕黄色，坚硬，○Ⅲ级硬土，σ0=220kPa。

el1)：厚~6.5m，棕红色古土壤，厚薄不一，呈层状或透镜状分布于古土壤 (Q

2

砂质黄土中，硬塑，○Ⅲ级硬土，σ0=220kPa。为Ⅴ（％）级围岩。

eol3)：浅黄色，坚硬，厚度10～15m，○Ⅲ级硬土，σ4-1、砂质黄土(Q

1

=280kPa。

eol3)：浅黄色，厚度20～35m，坚硬，○Ⅲ级硬土，σ4-2、黏质黄土(Q

1

=280kPa。

el1)：厚~6.0m不等，棕红色，厚薄不一，呈层状分布于黏质黄古土壤(Q

1

土中，硬塑，○Ⅲ级硬土，σ0=280kPa。为Ⅳ（％）级围岩。该层土具弱膨胀性。

lgl1)：分布于潼沟河底部，厚0~3m，厚薄不一，呈透镜4-8、粉质黏土 (Q

1

状、层状分布，硬塑，○Ⅲ级硬土，σ0=300kPa。

lgl2)：分布于隧道进口端和隧道基底以下，厚度大于10m，浅黄4-3、粉土(Q

1

色，土质均一，密实，潮湿，○Ⅲ级硬土，σ0=300kPa。

lgl5)：成层分布于隧道洞身底部，厚度大于5m，灰黄色，夹有卵4-6、砾砂(Q

1

石和圆砾，潮湿，密实，○Ⅰ级松土，σ0=400kPa。

lgl7)：成层分布于隧道洞身附近，厚度2～6m，潮湿，密实，4-4、卵石土(Q

1

○Ⅲ级硬土，σ0=700kPa。

岩土物理力学特征

eol3）地层的物理力学特征参数，依据2-1）第四系上更新统风积砂质黄土（Q

3

2数，依据规范进行统计分析，列表如下：

1数，依据规范进行统计分析，列表如下：

eol3+el3）地层的物理力学特征参4-2）第四系下更新统风积加残积黏质黄土（Q

1

数，依据规范进行统计分析，列表如下：

1范进行统计分析，列表如下：

（二）地质构造

隧道通过I级黄土台塬区构造上为潼关隆起，为第四系以来活动明显的断隆，隆起西界为观北断层，东界已出区外，南端限于山前大断层，北端已出区外，据有关区域资料分析，该隆起虽与观北断层同时形成，始于中更新世，但当时不太显着，并接受了早更新世早期的沉积，直到早更新世晚期才强烈隆起，使该区露出水面，接受以风积砂质黄土为主的堆积。中更新世至晚更新世，隆起上升剧烈，故呈现今日之貌。隧道通过段主要地层为中、下更新统风积砂质黄土夹古土壤。

六、不良地质及特殊岩土

（一）不良地质

1、人为坑洞

隧道进口端分布有五个小窑洞（DK341+294m左侧3个，右侧2个，垂直线路一字排开），规模较小，高～3m，深2～4m，宽2～3m，施工时应先回填夯实。

（二）特殊岩土

1、黄土

黄土台塬表层覆盖第四系上更新统风积砂质黄土，厚10～33m。在隧道进口Z-15钻孔附近可见一黄土陷穴，陷穴口小肚大，陷穴深约3～5m，但塬顶少见。D

7

根据D7Z-15、D7Z-17、 D7Z-18，D7S-8-1土工试验资料计算判定，该场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ级（严重），湿陷性土层厚度18.0m（参考秦东隧道进出口砂质黄土的化验结果）。

2、膨胀土

依据初测资料及陕西省第二水文地质队N8、N12两个深钻孔资料和定册钻孔资料分析，第四系中、下更新统砂质黄土中夹有灰黄色、棕红色古土壤（粉质黏土），呈层状，厚度～9.3m不等，从岩心外观看具有膨胀岩土的基本特征，风化为尖棱状的小碎块，在隧道洞身有分布，经取样化验，自由膨胀率一般在21%～48%，阳

-）［mmol/kg］：～ mmol/kg，蒙脱石含量M：%～13%，综合离子交换量CEC（NH

4

判定为弱膨胀土，设计时应考虑其对工程的影响。

七、隧道水文地质特征及评价

(一)水文地质特征

1、隧道区地下水类型、特性

潼洛川隧道位于潼关塬一级台塬的前缘，秦岭北麓断层带以北到黄河、渭河这一完整水文单元的排泄区。该水文单元地下水从补给区到排泄区运行途径短，地下水水力坡降大，水平方向地下水的迳流条件良好。隧址区地下水主要有黄土层孔隙、裂隙潜水；砂夹砾石层承压水：

黄土孔隙、裂隙潜水：主要赋存在上、中更新统黄土中，黄土的储水空间包括孔隙、孔洞和裂隙。黄土在垂直方向上，岩性、水理性及富水性不均一。自上而下粘粒含量增加，黄土的裂隙性、孔隙度、给水度及岩土的渗透系数减小。黄土含水层的埋深、厚度及富水性，受区域地质构造、塬面大小和沟谷切割程度条件等的控制。

砂夹砾石层孔隙承压水：主要由台塬区底部的下更新统冰湖积层中细砂、粗砂夹砾石孔隙水组成，厚度较大。上部隔水顶板为砂质粘土，泥钙质胶结较好，埋深185～210 m。承压水头一般小于15m，水量丰富。依据收集二水1982年在潼关塬前部N8号（管南村机井）钻孔深层承压水抽水试验资料，单井涌水量可达362.24m3/d。

2、地下水补给、迳流、排泄

隧址区地下水的补给来源主要为大气降水、地表迳流及灌溉回归水，地下水的补、迳、排条件与塬面的形状、岩土的性质、孔洞、地表陷穴、漏斗的发育程度关系密切。大气降水补给地下水补给量的多寡、潜水位变化的幅度，与降水量的大

小、历时长短关系紧密。区域资料显示，黄土垂向的渗透系数介于×10-5～×10-5之间，而隧道所在区域潜水水位埋深较大，本次实测隧道洞身附近管南村、亢家寨深井水位分别为195.05m(水位高程345.05m)、203.3m（水位高程339.7m）。可见由大气降水补给地下水，潜水位在短时间内水位升高不显着，依据前人对该区多年统计资料，一级台塬塬边潜水位动态年变化幅度最大2.10m。

潜水的迳流方向基本与地形一致，由北（山前）向南（黄河、渭河）方向运动。一级台塬的中前部，由于接近排泄区，潜水的水力坡陡降，导致潜水直接向黄河、渭河谷底排泄。加之，台塬区黄土含水层常被沟谷切割，导致部分潜水向近沟谷以泉的形式排泄，局部地改变了潜水的迳流方向，同时潜水位急剧降低。如隧道进口端苏家村出露的泉水，水位高程357.905m。黄土台塬区地势较高，地面切割破碎，切深大，在隧址区附近潜水位高程介于340～360m之间几乎与地表迳流高程一致。人工开采地下水作为隧道区一种重要的排泄途径。

地表水的渗漏补给，主要源于黄土台塬的后缘，秦岭山脉的峪口地表迳流。在构造和岩性的影响下，峪口地表流水除洪水期外，地表迳流出山后经十几至数百米，几乎全部渗入地下，补给潜水或通过不稳定的隔水层补给深部承压水。承压水的迳流方向，与潜水的迳流方向大致相似。塬区下部承压水含水层除山前和近黄河地段外，连续性较好，水力坡度在二级台塬和一级台塬后部为‰，至一级台塬的中前部，临近黄河、渭河谷地一带强烈排泄，水力坡度陡降，致使承压水转化为层间无压水而排泄。

灌溉回归水作为隧址区地下水补给的来源之一，其回归水量受农作物品种、气候、土地的平整程度及灌溉用水的实际情况决定。依据陕西省旱涝保收抗旱标准规定，隧址区全年每亩灌溉需水量为300m3。入渗补给地下水的水量有限，对地下水水位的影响不大。

3、隧道区水化学测试

隧道所在区域潜水水化学特征总体为：总硬度10°～20°、PH介于～、矿化度小于0.5g/l；由山前到排泄区，水化学类型依次为HCO3-Ca→HCO3-Ca·Mg→HCO3-Na·Mg型水。潜水在黄土层运移过程中，由于阳离子交替吸附作用，水中的

离子成份由Ca2+逐渐转化为Mg2+、Na+；深部承压水总硬度7°～11°、PH介于～、矿化度~0.3g/l；水化学类型沿其运动方向，由HCO3-Ca型水递变为HCO3-Ca·Na型水，属于低矿化度的重碳酸盐型水，可见塬区下部砂夹砾石承压水层透水性好，水交替作用及溶滤作用较强。本次在勘察过程中，采集隧址区深井深度195～203m段水质简分析水样两组，苏家村泉水水质全分析样和同位素氚分析样各一组。水质简分析结果为：PH=～、矿化度～0.396g/l、水化学类型为HCO3-（Na ＋K）·Ca型水。

（二）隧道区水文地质条件评价

隧址区共布设勘探钻孔5个，其中145m深孔一个，依据揭露地层及地下水情况：仅在深孔高程365.5m以下出露冰湖相卵砾石土，但未揭穿该层。同时对各孔进行水文测试，均未发现地下水出露。

潼洛川隧道洞身位于下更新统粉质粘土层中，下部为冰湖积相富含地下水的承压水层，承压含水层顶部隔水顶板为粘质黄土，层底高程介于350~370m。实测区域内地下水露头及本次钻探测试后水位高程在340m左右，隧道洞身的设计高程进口端最低为368.965m、出口端最高达400.16m。路肩高程高于地下水位达10m以上，加之黄土台塬周边冲沟无常年流水。因此对隧道涌水量及最大涌水量不再计算。据陕西省第二水文地质队有关资料，隧址区地下水位的最大变幅不超过2.1m，因而隧道在开挖时产生大面积涌水的可能性不大，但不排除粉质黏土层中存在砂砾石透镜体、隔水顶板存在“天窗”的可能性。因而在施工过程中，应加强对地下水的观测，防止突水发生。

隧道洞身属贫水区，地下水位位于隧道开挖断面底部以下约10m左右，隧道产生长大段落涌水的可能性较小，但不排除隧道遭遇含水透镜体及底部砂砾石承压水隔水顶板存在通过“天窗”突水。地下水补给以大气降水补给为主，地下水属HCO3-（Na＋K）·Ca型水。

八、隧道工程地质条件及建议工程措施

（一）岩土施工工程分级及力学参数建议值

根据土工试验、静力触探、孔内测试等多种成果综合分析确定各岩土层力学参数，列表如下：

（二）隧道围岩分级及主要工程地质问题分析

（三）隧道进出口工程地质条件

隧道进口段通过地层为黏质黄土、粉土、砂、卵石等地层，不甚均一，施工开挖后应及时支护和衬砌，避免产生围岩失稳。

出口浅埋偏压地段应加强支护，确保围岩稳定。表层第四系上更新统风积砂质黄土经计算后判定，该场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ级（严重），湿陷性土层厚度18.0m（参考秦东隧道进出口砂质黄土的化验结果）。

（四）隧道施工预测预报内容及范围

a) 围岩失稳

1、由于第四系下更新统砂质黄土层成岩性差，结构相对疏松，其自身强度低，抵抗外力破坏的性能差，因此隧道开挖后易坍塌。隧道埋深较大，洞顶为厚层黄土层时，开挖后应力重新组合，有可能出现围岩失稳现象。

2、第四系中、下更新统砂质黄土中局部所夹古土壤层具弱膨胀性，设计时应采取合理的支护措施，隧道施工时应注意围岩遇水易发生围岩失稳。

b)涌水、渗水：

洞身通过卵石土等含水地层，钻探揭示无地下水，但在黄土台塬下部粗粒土透镜体中可能存在少量地下水，施工中有可能产生突然涌水现象。同时洞身通过的冰

生围岩失稳和涌水。

九、隧道辅助工程工程地质条件及建议工程措施

隧道斜井工程地质条件及围岩分级：

1、隧道进、出口段及斜井进口段均分布风积砂质黄土，经计算后判定，该场地为自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅲ级（严重），湿陷性土层厚度18.0m（参考秦东隧道进出口砂质黄土的化验结果）。建议进出口洞顶采取截防排水措施，洞口段基底需消除湿陷性处理；并做好仰坡支护和防排水措施。

2、全隧道围岩均为第四系地层，应加强施工用水管理，避免施工用水对自然边坡的冲刷和边仰坡及基底软化。特别是高山水池选位尤为重要。施工中应及时支护和衬砌和仰拱施作，确保围岩稳定及施工和运营安全。

3、隧道施工中的弃渣场地应进行挡护，最后绿化或复垦，避免产生泥流而破坏环境。

4、施工场地，便道开挖要选择在平缓、开阔、稳定的坡面上，避免因施工引起工程滑坡，影响自然坡面的的稳定和隧道主体结构安全。

5、洞内若遇地下水应及时疏排，避免对围岩和基底的软化。

6、第四系下更新统古土壤层及冰湖积粉质黏土有弱膨胀性，结构设计中予以

考虑。

7、隧道开挖过程应尽量控制爆破，短进尺并及时衬砌的施工方法，严禁放大炮、长大段落揭露基底的施工方法（尤其在施工仰拱时）。

8、隧道进口端分布有五个人为小窑洞，规模较小，施工时应先回填夯实。

9、隧道进出口挖方边坡坡率:

eol3): 1:1防护

砂质黄土(Q

3

eol3): 1:～1:1防护

黏质黄土(Q

3

eol3): 1:～1:1需防护

砂质黄土(Q

1

eol3): 1:～1:1需防护

黏质黄土(Q

1

10、D7Z-14孔内于-58.80米深度范围脱落φ50钻杆6根27米长，岩心管、泵管、捞砂器一套共计4.80米，施工中应注意。

附：1、钻孔岩心鉴定表 5份

2、试坑鉴定表 2份

3、土工实验报告 6份

4、湿陷性黄土判定表 6份

5、压缩曲线份

6、物探资料份

7、水质试验报告 1份

8、深孔资料及水文测试资料份