遥感在内昆线新寨隧道工程地质环境评价中的运用.pdf

万方数据 生～竺苎三呈学报 1 9 9 9 年1 2 月 d ‘L 竺剁 [ j 丑“i i 刁， 圃、囵，画；圃。回i 日“团。婀”匝j 】】回 回t ，回l 。回z 回- 一圃- 。回2 0 圆j t 翊“匝土一- 二回 田1内昆线新搴隧道工程地质遥毫判释圈 1 ．罐道；2 ．靖坡{ 3 ．崩塌；4 岩堆} 5 落水嗣 6 ．豫斗；7 ．依蚀诖地；8 ．地质舁戳；9 ，断裂“o ．水上地砬分睦羿线及犏号； 1 1 ．第四系全新境卵石、砂粘土1 1 2 ．上三迭统复隶河组岩橱石英砂岩、页岩、糟砂质页岩l3 ．中三这坑芷岭绀岩腊砂 岩、扫砂岩、耗页岩；1 , 1 ．下三矗统永宁镶组岩用砂岩，泥质．钙威粉砂岩．澎页岩，岩膊耪一细砂岩．史少量泥囊岩；J5 。 下三迭统飞仙关组砂岩、耪一细砂岩{ 1 6 ．上二遗统峨眉山玄武岩史攒灰岩及火山集块岩。17 ．脬层、块状麓岩，生物碎 属灰岩，l B ．厚层、块状灰岩、生镑碎属鬣岩．儡赛自云质藏岩} 1 9 ．砂岩、粉一细砂岩、丽岩．走劣质煤线、透镜杜博履； 2 0 f 中石费- 境厚层状灰岩和生物碎屑麓岩、白云岩．夹钙质秒页岩；2 1 ．下百炭统土{ 皆阶F 司殷、按佐盟囊岩、内五岩．央 少量钙质砂页岩} 2 2 ．下石炭统大塘酐旧司段砂岩、页岩夹煤层．局部夹有灰岩层； 3 下石炭统岩关阶古墟再站桉袭 岩、结晶灰岩；2 4 ．上抛盆统白云岩、灰岩．蔚部夹页岩． 2 ．1 滑坡的判释 一般来说，滑坡的判释标志是相当直观醒目 的．其独特的地貌形态是影像上识别的主要依据。 研究区内，地形相对高差较大，多悬崖峭壁；玄武 岩、页岩广泛分布，节理、断裂构造和地表水径流作 用强烈，植被发育较差，基岩大多裸露，这些都为滑 坡的形成创造了条件。在航、卫片上，猾坡最为显著 的标志是其陡峭的滑坡后壁和围椅形滑坡围谷，其 滑舌、滑坡台地一般也比较清楚。滑坡体与周围未 发生变化的地层在纹理、色调、植被状况上也有明 显的差异。地下水是造成滑坡现象的因素之一。新 近发生的滑坡证明有含水层存在，如果富水含水层 位于滑坡体表面的话，那么，就会发现有泉。 基岩滑坡的舌部一般耐水流冲刷的能力较强， 因而．滑坡压迫河道．使其产生弯曲，侵蚀对岸谷坡 并使之形成陡岸崩塌的情况极为常见。一般说来， 滑坡的产生在不同的介质中有～个大小不等的临 界角度，但在页岩地层中．似乎滑坡的形成不受自 然坡度大小的限制，在岩体破碎及地层产状有利的 情况下，几乎很小的坡度也可以形成滑坡。 2 ．2 崩塌的判释 崩塌是自然界分布最为广泛的一种斜坡变形 类型。在航、卫片上，陡而粗糙的崩塌后壁，崩塌体 在坡脚形成的堆积体部一目了然，有时还可以看刊 崩塌正在形成和发展的情况。新近产生的崩塌无论 是崩塌壁还是崩塌体表面都比较新鲜．显得粗糙不 平，色调比周围环境浅，崩塌体在崩塌作用停止后． 色调会与周围环境趋于一致。崩塌和断裂构造有 关，松散崩塌体古水性好。 陡岸崩塌主要是由河流侵蚀坡脚，导致谷坡变 陡，上部岩体失稳而形成。从地貌形态看，这类崩塌 与一般意义上的崩塌的区别于其大多陡岸呈长条 万方数据 第4 期 孙宝忠遥感在内昆线新寨鹱道工程地质环境评价中的运用9 3 状沿河流展布；从成因上看，它和河流的冲刷侵蚀 有直接关系；至于判释标志，二者并无根本区别，只 是陡岸崩塌的崩塌体常常由于河流的冲刷而不能 保持其完整形态而已。 2 ．3 岩堆判释 岩堆是斜坡岩体长期崩落的产物。在航、卫片 上，岩堆的锥状形态十分清晰。岩堆从顶部到脚部 碎石粒径的变化，在影像上往往表现为影像的从细 腻到粗糙；色调上，正在发展的岩堆表现为浅色调， 已停止发展的岩堆往往色调较深。岩堆的含水情况 亦能对其在影像上的色调产生较大的影响。岩堆一 般形成于坡脚。也可形成于斜坡的变坡点上。 2 ．4 岩溶的判释 岩溶包括落水洞、漏斗、溶蚀洼地等。落水洞、 漏斗、溶蚀洼地在地貌上都呈负地形。在航空像片 上，落水洞、漏斗、溶蚀洼地的形态十分清晰，其解 译标志是其规则的椭圆状、稍圆状或类似的形状， 因地面湿度增加而使影像色调较暗。漏斗、溶蚀洼 地、落水洞三者的区别为漏斗因呈漏斗状而得名， 负地形的坡度较大；溶蚀洼地负地形的坡度较小； 落水洞则在溶蚀洼地发育有地表水流人地下的溶 嗣。岩溶发育于石灰岩，白云岩地层中，岩溶发育主 要受岩性、岩层产状、地质构造、地形地貌、地表水 系等因素的控制，并且具有特定的分布及发展规 律。 2 ．5 煤系地层的判释 煤系地层在测区内呈狭窄的条状分布于箐门 背斜两翼，岩性主要为粉砂岩、页岩夹煤层。由于该 岩组相对岩质软弱，挤压变形明显，岩石抗风化能 力低，在地貌上表现为风化形成沟谷、坡台、垭口等 线性负地形为其判释标志；遍布采煤坑点、煤堆、废 弃物和采煤便道是其另一个明显的判释标志；再 者，由于该煤系地层软弱，加之人为破坏严重．滑 坡，崩塌、坍塌等不良地质现象呈带状发育也是一 个显著的判释标志；在航空像片上表现为暗色调、 粗糙影纹呈线状或带状展布，判释标志明显。 3 地质病害成因及其对隧道的影响 测区内地质病害主要有滑坡、崩塌、岩堆、落水 洞、漏斗、溶蚀洼地、煤系地层中的瓦斯。 31 滑坡 测区内的滑坡有2 处．都发育于测区西北角。 滑坡基岩为峨眉山玄武岩组玄武岩，该岩组柱状节 理、剪节理及厚层状岩被面十分发育，加之地表风 化，岩体常被切割成大块状或块石状。因此岩石边 坡稳定性较差。常易发生崩塌性滑坡，或沿岩被面 形成顺层精坡。这些滑坡距隧道较远，对隧道无影 响。 3 ．2 崩塌、岩堆 崩塌、岩堆主要分布于测区东南角和管门背斜 两翼的陡崖、崖脚处。这些不良地质发育于上泥盆 统 D s 、下石炭统大唐阶旧司段“d ， 地层中。上泥 盆统 D 。 灰岩与白云岩互层，地形陡峻。下石炭统 大唐阶旧司段 Cz 4 岩性由砂岩、页岩、炭质页岩夹 煤层组成，局部夹有灰岩层；这套煤系地层由于岩 质软弱易风化，而上下相邻地层由于岩性坚硬，抗 风化能力强，则易形成连绵山岭或连续的陡崖或螭 壁。发育断裂构造、节理、裂隙，岩体常被切割成大 块状或块石状，岩石边坡稳定性较差，在重力及地 表水的作用下，常易发生崩塌，在坡脚处形成岩堆。 崩塌、岩堆距三条隧道较远，对隧道无影响。 3 ．3 岩溶 落水洞、漏斗、溶蚀洼地主要发育于测区东部 下二迭统栖霞组、茅口组、下石炭统大塘阶上司段 和摆佐组，中石炭统、上泥盆统等以厚层灰岩、自云 岩为主的碳酸盐岩中。岩溶发育主要受岩性、岩层 产状、地质构造、地形地貌、地表水系等因素的控 制、并且具有特定的分布度发育规律。区域侵蚀基 准面洛泽河、局部侵蚀基准面盘河水位制 约了测区地表水径流及地下水的排泄条件。 可溶岩是岩溶发育的物质基础，其出露的面 积、地貌、位置及岩层层序、结构、构造都对岩溶发 育有直接的影响。岩溶发育与地质构造的关系密 切，可溶岩中的岩溶水的赋存、运移与岩溶的发育 规律有着密切的联系。褶皱、断裂、节理．裂隙既为 岩溶水提供了赋存与运移的空间．叉制约着岩溶水 的赋存与运移。箐门背斜北倾伏端的挖瓢冲一带． 有利于岩溶的发育。沿瓤寨断裂带地表岩溶漏斗、 落水洞均呈串珠状发育。在挖瓢冲和申家湾一带的 灰岩中有可能发育地下暗河。然而对岩溶发育更为 普遍的控制因素是均造节理．从全区岩溶漏斗、落 水洞、溶槽、溶沟的平面分布规律看．或呈棋盘状、 或呈串珠状，无一不受构造节理的控制。深部岩溶 万方数据 铁道工翟学报 1 9 9 9 年1 2 月 的发育规律亦应如此。 粱山组和旧司段碎屑岩作为岩溶水隔水层。且 碎屑岩地层产状相对较陡，在平面上将岩溶发育分 割成条带型，限制了岩溶的横向贯通发育，强化了 溶岩的顺层发育，尤其强化了可溶岩与非可溶岩接 触处的岩溶发育。限制了岩溶的切层发育与溶通， 因此岩溶顺层发育。而在碎屑岩顶、底板可溶岩与 非可溶岩接触处岩溶水富集，岩溶最为发育。沿接 触带地表落水洞、漏斗里串珠状分布，地下暗河的 形成亦多源于此。穿透碎屑岩隔水层最易造成较严 重的岩溶突水灾害。岩溶发育有明显的垂直分带 性。溶蚀基准面一般位于深切山谷底部，位置较低， 而且具有区域性。强岩溶发育带在最高地下水位以 上，岩溶以垂直溶隙、漏斗和落水洞为主；中等岩溶 发育带位于最高地下水位至溶蚀基准面之问，发育 以水平管道系统的岩溶形态，岩溶大泉常沿隔水层 顶板排泄。隔水层下部则岩溶发育微弱或岩溶不发 育。由此形成的溶蚀基准面是地方性的，位置随隔 水层高低而变化，一般较高，且不同地区变化明显。 根据岩性及地表井泉、地下暗河出露情况，将 水文地质分区如下 1 ，区茅口组 P ，。 、栖霞组 P ，。 、岩关阶 C ，。 、上泥盆统 D ， 地层，碳酸盐岩含水层为强富 水区。 J 。区下石炭统摆佐组、大塘阶上司段 C 。b 。 地层，灰岩夹自云质灰岩、白云岩。碳酸盐 岩含水层为中等较强富水区。 1 区下石炭统大塘阶旧司段 C l d ． 、粱山组 P 1 j 及蛾眉山玄武岩组 P ∞ 地层，砂层、泥岩、页 岩及玄武岩古水层，i L 隙、裂隙水供水贫乏，为弱富 水区。 申家湾一带的强富水区，由于受隔水层的限 制，在狭窄的茅口组和栖霞组地层中，很可能发育 较大的地下暗河。在箐门背斜的南东翼上泥盆统 D ， 地层中有页岩夹层形成隔水层，使得箐门背斜 的地下水不能向东流。上泥盆统 D s 地层中地下 水很可能沿箐门背斜轴由南南西顺背斜轴向流向 北北东．并梧背斜轴方向形成地下暗河。而在箐门 背斜背倾伏端，下石炭统大塘阶旧司段 C 。Ⅲ 砂页 岩夹煤层形成隔水层．阻止了地下水进一步向北流 动，滞留于挖瓢冲一带，使得地下水位较高，有可能 形成地下大溶洞。因此，在测区东南角深切沟中 最 低标高仅为15 0 0m 未见地下水露头 泉水 ；而在 挖瓢冲一带标高较高的地区 标高为20 7 5 ～21 2 5 m 见有地下水露头 岩溶大泉 ，从而说明了测区 南部的漏斗、落水洞等形成的地下水主要汇集于挖 瓢冲一带的箐门背斜北倾伏端，地下水主要为下石 炭统大塘阶旧司段 C 瑚 所圈闭。 在挖瓢冲一带地下水天然露头 岩溶大泉出 口 的标高为20 7 5 ～21 2 5m 左右。新寨断裂中一 暗河出口标高为20 5 0m ，而隧道路肩标高为19 4 0 m 。这样隧道有可能位于地下大岩溶洞或暗河的下 方，地下水沿构造节理、裂隙下渗．造成隧道涌水， 严重地影响着隧道的安全。 3 ．4 煤系地层 在测区内出露的煤系地层为下二迭统粱山组 P 1 1 ，煤系地层和下石岩统大塘阶旧司段 c - 一， 煤系 地层。 下二迭统粱山组 P ，． 煤系地层在测区内呈狭 窄的条状分布于箐门背斜北西翼。岩性主要为粉砂 岩，页岩夹煤层。可采煤层一般为一层，呈透镜状和 串珠状，厚度变化较大，极不稳定。少见浅层民采点 及采挖遗迹。虽有隧道瓦斯突出的可能性，但相对 涌出量小．致害的可能性较小。但由于该岩组岩质 相对软弱，挤压变形明显，岩石抗风化能力低，仍有 隧道围岩变形和边坡不稳定的隐患，隧道应以大角 度穿越该煤系地层。 下石炭统大塘阶旧司段 C I d j 煤系地层分布于 测区箐门背斜两翼，主要由黑色页岩、粉砂岩、粘土 及煤层组成。煤的工业分析得出煤尘具有爆炸性危 害；旧司段地层中煤具有自生自存瓦斯的能力。当 圈闭条件适宜，隧道打穿煤层时，有煤尘和瓦斯突 出、爆炸的可能性和危险性。综上所述，该煤系地层 是造成隧道瓦斯突出和围岩变形灾害的最主要的 地层，同时采空区塌陷及边坡工程地质问题也比较 突出。因此采用隧道穿越大塘阶旧司段 C t 一， 设计 及施工时应引起重视。 4 工程地质条件评价 测区内构造强烈，断层、节理发育，岩体较破 碎；岩溶强一中等发育，地下水发育；隧道洞身二段 穿越煤系地层，可能遇有瓦斯突出的危害；人工坑 洞、采空区可能造成围岩变形。三条方案隧道穿越 F ， 新寨断裂带 和F 。断裂．断裂造成岩体破碎，一 万方数据 第4 期孙宝忠遥感在内昆线新寨雕道工程地质环境评价中的运用9 5 是降低围岩类别，二是易于积水，从而使工程地质 条件变差。 岩溶突水是最突出的工程地质问题．遥感判释 认为岩溶水富水带以旧司段、粱山组碎屑岩为界， 被分割成三条岩溶富水区域。按岩溶发育情况分 析，执地表岩溶发育密度看，栖霞、茅口组灰岩和上 司段、摆佐组、中石炭统、上泥盆统灰岩岩溶漏斗、 落水洞发育。隧道通过这三个岩溶富水区时，岩溶 突水致灾的可能性较大。尤其打穿梁山组碎屑岩层 时，突水致害的可能性更大。箐门背斜的北倾伏端 挖飘冲一带为地下水汇集地带，很可能发育有地下 大溶洞，或地下暗河；在申家湾一带的茅口组 P 。。 、栖霞组 P l 。 地层中发育有顺地层走向的地 下暗河。从漏斗及岩溶泉出露标高分析，垂直岩溶 发育带基本上位于20 5 0 ～21 2 5n l 之上，发育以 漏斗、落水洞为主的岩溶形态．岩溶水季节性强，动 态变化大。水平岩溶发育带大致在20 5 0 ～21 2 5m 以下，发育以水平管道系统为主的岩溶形态，岩溶 地下水丰富，而隧道路肩标高为19 4 0I T s ，若进入 该带有可能遇岩溶突水灾害。隧道在F ，、F z 断裂带 附近有可能遇到涌水，施工时应预防其危害。 旧司段、粱山组是二套含煤碎屑岩的软弱岩 组。隧道斜穿该岩组均有围岩变形和瓦斯突出的可 能性，尤其是沿旧司段煤系地层不仅有大小崩塌、 滑坡、岩堆十分发育，而且浅层采煤点星罗棋布，边 坡工程地质条件更差，隧道瓦斯突出致灾的可能性 更大。箐门背斜南东翼旧司段由于岩质软弱且夹煤 层对隧道进口前展线、进口及洞身有严重影响。隧 道洞身在穿坡煤系地层段，由于岩质软且岩石破 碎，加之局部地段采空，使得围岩类别降低。因此应 按瓦斯设防段设计及施工，施工时应预防塌顶和围 岩变形，加强衬砌。 三条方案隧道工程地质条件相似，工程地质条 件均很差。隧道方案1 、方案2 穿越箐门背斜北倾 伏端地下溶水强富水区且穿越新寨断裂沟时浅埋， 存在大量隧道涌水及塌顶的危害，工程处理极为困 难。隧道方案3 以深埋形式穿新寨断裂沟，可显著 减轻地表水及塌顶的危害，较为合理。 A P P L I C A T I o No FR E M O T ES E N S I N Go NE N V I R o N M E N T A L E V A L U A T I o No FE N G I N E E R I N GG E o L o G YF O RX I N Z H A IT U N N E L I NN E I K U NR A I W A Y S U NB a o 。z h o n g P r o f e s s i o n a lD e s i g nI n s t i t u t eo fM O R ，B e i j i n g1 0 0 0 2 0 A b s t r a c t W i t hs y n t h e t i ca n d a n a l y t i c a l m e t h o do fg e o l o g y ，g e o m o r p h o l o g y ，b y d r o l o g ya n d e n g i n e e r i n gg e o l o g y ，t h ea r t i c l em a k e su s eo fs a t e l l i t ea n d a e r o n a u t i cr e m o t ed a t at oa s c e r t a i nt h e g e o l o g i c a ld i s a s t e r s ，s u c ha sl a n d s l i d e ，c o l l a p s e ，r o c kh e a p ，f u n n e l ，e t c ，i nX i n z h a it u n n e li nN e i k u n r a i l w a y ；e v a l u a t i n gi t se n v i r o n m e n to fe n g i n e e r i n gg e o l o g ya n dp r o v i d i n gb a s i so f r a t i o n a ld e s i g na n d c o n s t r u c t i o nf o rt h et u n n e l ．T h ew a yo fo u rw o r ki nt h ea r t i c l eh a sg e n e r a ls e n s ef o rs t u d y i n g e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a le n v i r o n m e n to far e g i o n ，e s p e c i a l l yi na r i v e rv a l l e y ，i nw h i c ht h eb a s i cw o r ki s w c a k ．n a t u r a lc o n d i t i o ni sa d v e r s ea n dg r o u n dw o r ki sd i f f i c u l t ， K e y w o r d s r e m o t es e n s i n g ；e n g i n e e r i n g ；t u n n e l ；g e o l o g i c a ld i s a s t e r 万方数据