【正文】 ）中厚層灰?guī)r、中下部含炭 泥巖及煤層（厚 ～ ）。區(qū)內(nèi)主要發(fā)育毛壩向斜、桐麻嶺背斜及伴生斷裂，次級(jí)褶皺不發(fā)育，僅在桐麻嶺背斜西翼發(fā)現(xiàn)一 次級(jí)褶曲，向斜區(qū)內(nèi)發(fā)育較多橫張斷裂。 ②耿家店組（∈ 3g）：灰色中至厚層狀結(jié)晶白云巖，細(xì)至中晶結(jié)構(gòu)，砂狀斷口，下部含灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r ，厚 333m，與下伏地層整合接觸，屬 V級(jí)次堅(jiān)石。 （ 5）奧陶系（ O） ①奧陶系中、上統(tǒng)（ O2+3）：由上至下分別為黑色薄層狀頁(yè)巖、深灰色含泥灰?guī)r（瘤狀灰?guī)r），灰色中厚層狀龜裂紋灰?guī)r，下部為灰、灰綠色瘤狀灰?guī)r，厚 75m，與下伏地層呈整合接觸，屬Ⅳ級(jí)軟石～ V級(jí)次堅(jiān)石。 ④棲霞、梁山組（ P1l+q）：灰、深灰色中厚層狀灰?guī)r與灰黑色瀝青質(zhì)泥巖，厚 183m，屬 V 級(jí)次堅(jiān)石。三段（ T1d3）：紫紅色薄層泥巖、砂質(zhì)泥巖夾泥灰?guī)r及灰?guī)r，厚 34m，屬Ⅳ級(jí)軟石。 ②大冶組（ T1d）：厚 378m，按其巖性可分為三段。本區(qū)出露地層由新至老分述如下。本區(qū)河流除細(xì)紗河屬于烏江水系外，其余均屬沅江水系，兩者分水嶺位于毛壩向斜西翼標(biāo)高 1350m 以上的長(zhǎng)條形山地。地形條件十分困難，地質(zhì)條件異常復(fù)雜，該隧道被稱為國(guó)內(nèi)隧道設(shè)計(jì)、施工禁區(qū)。隧道地處渝、鄂、黔三省市毗連地區(qū)，為川東褶皺山地與鄂西山地、貴州高原的接觸帶，屬中、低山地形。隧道進(jìn)口位于細(xì)砂車站懷化端，車站伸入隧道 949m，出口緊鄰炭廠河一號(hào)大橋。隧道穿越烏江水系與沅江水系的分水嶺 —— 武陵山脈。背、向斜中的可溶巖地塊中多為各自封閉的巖溶洼地，難以形成較大的地表徑流。 地層巖性 本區(qū)廣泛分布巨厚層的海相地層，出露最老的地層為桐麻嶺背斜軸部的寒武系中統(tǒng)高臺(tái)組，最新為毛壩向斜部的三疊系下統(tǒng)嘉陵江組，中間缺失整個(gè)石炭系、志留系中、上統(tǒng)和泥盆系中、下統(tǒng)。屬 V 級(jí)次堅(jiān)石。二段（ T1d2）：上部為淺灰色厚層狀鮞?；?guī)r及生物碎屑灰?guī)r，厚 326m，屬 V級(jí)次堅(jiān)石。 ③茅口組（ P1m）：淺灰、灰色厚層狀灰?guī)r，含少量燧石結(jié)核，下部為灰黑色中厚層狀瀝青質(zhì)灰?guī)r，含透鏡狀有機(jī)質(zhì)泥巖及燧石結(jié)核 ，俗稱“眼球狀灰?guī)r”，厚 249m，與下伏地層呈整合接觸，屬 V級(jí)次堅(jiān)石。 （ 4）志留系（ S） 志留系在中部為黃綠色，紫紅色薄層狀泥巖、砂質(zhì)泥巖，下部為灰綠色薄至中厚層狀粉砂巖與砂質(zhì)泥巖 不等厚互層，底部為黃綠色、黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖，厚 1960m，與下伏地層呈整合接觸，屬Ⅳ級(jí)軟石。 （ 6）寒武系（∈） ①毛田組（∈ 3m）：灰色中厚狀含白云質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖，上部夾竹葉狀灰?guī)r及燧石結(jié)核；具渦卷狀構(gòu)造，底部具假鮞狀結(jié)構(gòu)，厚 190m，與下伏地層整合接觸，屬 V級(jí)次堅(jiān)石。 地質(zhì)構(gòu)造 本區(qū)構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)東南部的上揚(yáng)子臺(tái)坳，為川東陷褶束之秀山穹褶束與黔江凹褶束結(jié)合部。測(cè)區(qū)內(nèi)共有 13 個(gè)斷層，其中桐麻嶺背斜區(qū) 3 條，毛壩向斜區(qū) 10 條，除 F F F F0 F02為走向逆斷層，具壓性特征外，其余均為橫向斷層，具張扭特性。毛壩向斜與區(qū)域主要構(gòu)造形跡的產(chǎn)狀一致，其南段呈北北東向，而向北漸變?yōu)楸睎|向，總體形貌呈向北西凸出的弧形。 ∈ 3g地層因冷水河河谷深切，風(fēng)化與卸荷回彈致使淺部 0～ 75m 段裂隙相當(dāng)發(fā)育，通過(guò)地表河水動(dòng)態(tài)觀測(cè)，表明冷水河在隧道通過(guò)地帶存在滲漏。溶蝕裂 隙多為直立的溶蝕裂隙與沿層面發(fā)育的溶蝕裂隙，地下水為巖溶孔隙～裂隙水，巖石滲透性較好（ k∈ 3g淺 =）；深部（ 100m 以下）巖溶發(fā)育較差，以孤立的溶孔為主。 山東科技 大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 6 DK358+750～ DK358+900 地段屬桐麻嶺背斜西翼寒武系耿家店組（∈ 3g）的白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r為主的冷水河淺埋段，其預(yù)測(cè)正常涌水量為 10000m3/d，最大涌水量為 15000m3/d。 （ 4）隧道涌水量及毛壩向斜區(qū)水壓預(yù)測(cè) ①全隧道總涌水量預(yù)測(cè) □全隧道正?？傆克繛椋? 104m3/d。相對(duì)于隧道洞身標(biāo)高而言，其靜水頭（ H）： P1q+m為 460m， P2w+c為 446m。例如： 1974 年 1 月 8 日，吉岡作業(yè)坑最大涌水量達(dá) 15840m3/d，采用注漿堵水法直接通過(guò)，處理時(shí)間為 362 天； 1976年 5 月 6 日，吉岡作業(yè) 坑又發(fā)生 100800 m3/d涌水，采用遇回導(dǎo)坑法通過(guò)，處理時(shí)間為162 天，給施工造成了很大損失。主要原因是，隧道內(nèi)地下水不僅以垂直巖溶管道形式和地面水有水力聯(lián)系，而且還通過(guò)各種裂隙、孔道使斷層上盤與下盤發(fā)生水力聯(lián)系。 總之，從國(guó)內(nèi)外的施工實(shí)例及發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，高水壓、富水、巖溶地段的注漿理論還不成熟，堵水及巖溶的處理技術(shù)有待發(fā)展，注漿材料、注漿方式、注漿參數(shù)等等內(nèi)容還需進(jìn)一步的 研究和完善。早在 1802 年法國(guó)人別魯尼第一次用撞擊泵向地層中注入粘土和水凝性石膏來(lái)穩(wěn)定地層；自 1824 年發(fā)明波特蘭水泥后，1885 年德國(guó)人提 琴斯首先采用向巖層裂隙注入水泥漿的方法，來(lái)防止涌水取得成功，并在歐洲礦山建設(shè)中廣為應(yīng)用。工藝技術(shù)日臻完善，應(yīng)用領(lǐng)域愈加廣泛。但與歐洲和日本等先進(jìn)國(guó)家相比，特別是在高壓注漿泵、自動(dòng)記錄設(shè)備方面，還存在較大差距。預(yù)注漿是指在開挖面采取超前鉆孔，通過(guò)鉆孔進(jìn)行注漿施工，預(yù)注漿包括全斷面超前預(yù)注漿和局部超前預(yù)注漿，及探水孔預(yù)注漿；后注漿是指在開挖完成后，對(duì)開挖面不能滿足工程質(zhì)量要求時(shí)而采取的一種注漿措施，后注漿包括徑向注漿、局部注漿和補(bǔ)充注漿。 圓梁山隧道注漿方式 選擇標(biāo)準(zhǔn)如表 1 所示。 方案四 ① 一般富水地段； ② 巖體完整，探水孔流水量 2m3/h≤Q＜ 10m3/h。 根據(jù)注漿加固圈計(jì)算公式，結(jié)合圓梁山隧道工程及水文地質(zhì)特點(diǎn)，以及開挖施工狀況，注漿加固圈厚度選擇標(biāo)準(zhǔn)如表 2 所示。根據(jù)注漿材料的顆徑尺寸，采取工程類比，漿液擴(kuò)散半徑選取為： R =2m。 注漿段長(zhǎng)度 注漿段長(zhǎng)度一般應(yīng)綜合考慮選擇鉆機(jī)的最佳工作能力、余留止?jié){墻厚度、根據(jù)加固圈要求進(jìn)行注漿設(shè)計(jì)時(shí)盲區(qū) 最小時(shí)的最佳設(shè)計(jì)孔數(shù)等等內(nèi)容。 （ 1）第一循環(huán)注漿施工采用模筑砼止?jié){巖墻。 當(dāng) P 2MPa 時(shí)，取 D =1m； 當(dāng) P =2～ 5MPa 時(shí)，取 D =～ ； 當(dāng) P =5～ 時(shí)，取 D =～ 。 在進(jìn)行超 前預(yù)注漿施工時(shí)，注漿段長(zhǎng)度選擇為 L =30m，由公式計(jì)算得止?jié){墻厚度D =6～ 9m。 5810 20 1819679XY123414131211152322171621R607R320300 300614 注漿孔橫斷面布設(shè)圖 注漿孔終孔交圈圖 山東科技 大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 13 262030002620300038038030061421300 注漿孔縱剖面布設(shè)圖 圖 2 平導(dǎo)超前預(yù)注漿（ B =3m）注漿設(shè)計(jì)圖 平導(dǎo)超前預(yù)注漿（ B =3m）采用 MKD5S 鉆機(jī)成孔，成孔直徑φ 90mm，鉆孔深度參照注漿孔布設(shè)參數(shù)表。 [4][8] 平導(dǎo)超前預(yù)注漿（ B =3m） 注漿孔布設(shè)參數(shù)表 表 4 注漿 孔號(hào) 開孔坐標(biāo) 終孔坐標(biāo) 偏角 （度） 立角 （度） 孔深 （ m） X0(cm) Y0(cm) X(cm) Y(cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 287 12 13 14 山東科技 大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 （ 2）超前預(yù)注漿（ B =5m） 平導(dǎo)超前預(yù)注漿（ B =5m）注漿設(shè)計(jì)如圖 3 所示，注漿孔設(shè)計(jì)參數(shù)如表 5 所示。針對(duì)鉆孔 注漿盲區(qū)，應(yīng)在長(zhǎng)管注漿完成后，每開挖 2m，采取超前小導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)充注漿，以提高注漿施工質(zhì)量，確保開挖施工安全。平導(dǎo)徑向注漿（ B =3m）注漿設(shè)計(jì)如圖 4 所示。d 要求，不能確保結(jié)構(gòu)防排水的等級(jí)需要，而對(duì)初支結(jié)構(gòu)采取的一種注漿措施。注漿完成后開挖 23m，余留 7m 作為下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。鉆孔深度參照注漿孔布設(shè)參數(shù)表。注漿鉆孔呈梅花型布置，開孔間距 ，排距 3m。局部注漿還包括隧道開挖完成后局部出水量較大的情況，而僅對(duì)局部采取注漿措施。針對(duì)下導(dǎo)坑施工方案，在高壓富水區(qū)地段，首先通過(guò)采取超前注漿措施，保證下導(dǎo)坑的安全順利開挖施工，然后通過(guò)下導(dǎo)坑采取徑向注漿，加固正洞開挖斷面外 5m、 8m，以滿足正洞的安全開挖施工要求。注漿完成后開挖 25m，余留 5m 作為下一循環(huán)注漿施工的止?jié){巖墻。鉆孔深度參照注漿孔布設(shè)參數(shù)表。采用止?jié){塞進(jìn)行徑向注漿，下導(dǎo)坑徑向注漿（ B =5m）注漿設(shè)計(jì)如圖 10 所示。3339。7739。111139。151539。191939。 山東科技 大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 30 10732673800800926 80080025265339。639。911939。1439。171739。 （ 1）裂隙出水點(diǎn)注漿方案 山東科技 大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 32 對(duì)開挖過(guò)程中遇到的巖溶裂隙面出水或砂巖裂隙面狀出水，采取 “圍截注漿法”注漿堵水。針對(duì)第一種情況即在開挖前已判明工作面前方存在溶洞的，首先應(yīng)根據(jù)地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和超前探水孔提供的資料，分析溶洞的位置、范圍、溶洞水的流量和壓力。再在出水口及分流孔孔口安設(shè)孔口管，并對(duì)孔口管與孔壁之間用堵水材料有效封堵，最后進(jìn)行注漿堵水。在煤碳系統(tǒng)已有所應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試實(shí)例 20xx21， 在圓梁山進(jìn)口平導(dǎo)中應(yīng)用紅外探測(cè)儀在里程 PDK354+ 進(jìn)行了紅外線超前探水測(cè)試。 （ 2）由圖 13 縱向場(chǎng)強(qiáng)分布圖線圖可以看出：由掘進(jìn)后方，向掌子面方向，紅外探測(cè)曲線的輻射場(chǎng)強(qiáng)值平穩(wěn)中有起伏，在整體上表現(xiàn)為緩慢增大，沒有突變，基本正常。 TSP202 超前地質(zhì)預(yù)報(bào)適用于極軟巖至極硬巖的任何地質(zhì)情況。 （ 3）對(duì)隧道施工干擾小。在現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的第二天即可提交正式成果報(bào)告。洞內(nèi)采集數(shù)據(jù)時(shí) 24 個(gè)炮眼依次進(jìn)行微弱爆破，數(shù)據(jù)記錄器依次記錄每炮接收器接收到的地震波信號(hào)。結(jié)合超前鉆探及區(qū)域地質(zhì)資料，該段為茅口組與吳家坪組含炭泥巖、煤層、鋁土質(zhì)泥巖的接觸帶，同時(shí)也為吳家坪組含炭泥巖、煤 層、硅質(zhì)灰?guī)r的接觸帶，兩個(gè)接觸帶是地下水較活躍的地方，溶孔、溶隙可能較為發(fā)育，同時(shí)泥巖遇水軟化，圍巖級(jí)別降低，本段圍巖級(jí)別以Ⅵ級(jí)為主，局部為Ⅴ級(jí)。探水孔探水段長(zhǎng) 30m，探 水孔終孔位于隧道開挖輪廓線外 ～ （在一般區(qū)域選擇為 ）。圖示狀況如圖 17 所 示： 長(zhǎng)3 0～ 50 cm寬度2～ 4c m出水量1 0m / h 3 圖 17 探孔前掌子面（ PDK354+）狀況圖 （ 2）探水孔施工過(guò)程及狀況 ① 20xx21 0:10 開始進(jìn)行探水孔施工。鉆至 27m 時(shí)，巖層開始變硬。 ⑥探 1孔最后結(jié)束，鉆至 18m 時(shí)鉆進(jìn)速度較快，也表現(xiàn)出涌水、涌泥現(xiàn)象，并由鉆孔狀況可明顯看出探 1孔和探 4孔連通性極強(qiáng)。例如在平導(dǎo)PDK354+~+ 段就是通過(guò)各種預(yù)測(cè) 手段綜合判斷后得出了可靠的結(jié)論：圓梁山隧道進(jìn)口平導(dǎo) PDK354+~+ 地段里程范圍內(nèi)發(fā)育一貫通性強(qiáng)、寬約 12m~15m的大型溶洞，內(nèi)含大量淤泥、礫石，富水。 針對(duì) 紅外線超前探水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、 TSP 超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，以及超前探水孔鉆探等技術(shù)手段，經(jīng)過(guò)圓梁山 隧道現(xiàn)場(chǎng)研究應(yīng)用，其特點(diǎn)及適用性比較如表 13 所示。 ○費(fèi)用低。 ○預(yù)報(bào)距離長(zhǎng)。 ○對(duì)巖溶管道反映不明顯。 ○占用開挖時(shí)間，對(duì)施工有影響。即：普通水泥單液漿、普通水泥 水玻璃雙液漿、 TGRM 單液漿。 中間試驗(yàn)一 20xx77～ 20xx78對(duì)現(xiàn)場(chǎng)提供的材料進(jìn)行普通水泥 水玻璃雙液漿中間試驗(yàn)。 中間試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表 表 14 水泥種類 配比參數(shù) 材料用量 凝膠 時(shí)間 W:C C:S 水玻璃濃度 （ Be′） 緩凝劑摻量 (%) 水泥漿 （ ml） 水玻璃 （ ml） 緩凝劑 （ g） P O :1 1:1 30 300 300 ″ P O :1 1:1 35 300 300 ″ P O :1 1:1 30 200 200 ″ P O 1:1 1:1 30 200 200 ″ P O :1 1:1 30 300 300 ″ P O :1 1:1 30 300 300 ″ P O :1 1:1 30 300 300 ″ P O 1:1 1:1 30 300 300 ″ 山東科技 大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文 41 P O :1 1:1 30 300 300 ″ P O :1 1:1 30 300 300 45 ″ P O 1:1 1:1 30 300 300 45 1′ 10″