后云台山隧道围岩不利结构面组合及防控措施

摘　要：后云台山隧道围岩地质复杂，特别是在Ⅲ、Ⅱ级围岩中，节理、片理较发育，绿片岩夹层频繁出现且具有不确定性和不连续性，各种主要结构面相互切割构成围岩不利结构面组合现象较多，给开挖带来不同程度的危险，针对这种情况，对各种围岩不利结构面组合进行了详细的分析和判断，并采取了有效的防控措施，很好的预防了不利结构面组合对施工造成的危险，确保了施工安全。

关键词：地质复杂；不利结构面组合；防控措施；施工安全

1  工程简介
1.1 工程概述
　　后云台山隧道位于连云港港区东南部，穿越后云台山，地貌单元为云台山区，地势起伏较大，局部发育冲沟。路线起自老港区以东约500m处，即在841隧道东侧。路线下穿中山路后，穿越后云台山，在船山瀑布西侧出后云台山。后云台山隧道左右线长度分别为3745m和3730m，隧道最大埋深393m，属特长隧道。
1.2 工程地质
　　隧址区第四系全新统坡积物，土性为可塑～硬塑状亚粘土层，含少量砾石，局部夹碎石或滚石，薄层状分布，层厚0.5～4.2m；下伏基岩大多裸露或浅埋，基岩为中～晚元古代海州群云台组区域变质岩。主要岩性单一，以变粒岩为主，该岩为硬质岩，软化系数为0.84～0.90。此外在部分地段见绿片岩，绿片岩抗压强度较变粒岩低， 隧址区岩层产状均向南东方向倾斜，倾角21.6～32°，地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。
2  岩体结构面
　　存在于岩体中的各种地质界面（结构面）包括：各种破裂面(如劈理、节理、断层面等)、物质分异面（层理、层面、沉积间断面、片理等）、以及软弱夹层或软弱带、构造岩、泥化夹层、充填夹泥（层）等，所以“结构面”这一术语，具有广义的性质。按地质成因，结构面可分为原生的、构造的、次生的三大类，本隧道主要出现的结构面有：绿片岩夹层、片理、节理、构造擦面。绿片岩夹层、片理属于原生结构面中的变质结构面；节理、构造擦面属于构造结构面。
2.1 绿片岩夹层-Jc
　　绿泥石片岩易风化且遇水易软化而形成软弱夹层（绿片岩夹层），绿泥石片岩属于变质岩，是在变质过程中形成的片状岩。在地下水活动较频繁地段，其强度和摩阻力甚低。
　　本隧道绿片岩夹层出现较频繁，相邻两夹层出现的最短距离为42m （YK3+354绿片岩夹层厚50cm，YK3+312绿片岩夹层厚30cm），绿片岩夹层主要分布在Ⅲ级和Ⅱ级围岩中，厚度为10cm～100cm，薄层状，较光滑，强度低，偶时中间夹有白色或粉红色石英。
2.2 节理-J(Joint)
　　节理也称裂隙，是沿断裂面两侧的岩层未发生位移或仅有微小错动的断裂构造。节理在岩石中广泛分布，因为岩石在漫长的地质年代里经历了各种各样的地壳运动，所以几乎不存在无节理的岩石。
　　本隧道节理较发育，在节理发育地段，平均每循环有2～3条/组主要节理，偶见的断续节理更见频繁，节理主要从右侧拱墙（面对掌子面，下同）部位斜向上延伸至左侧拱部，倾角主要为30°～45°，时有倾角较大的节理出现（ZK3+271～ZK3+244段），倾角为80°～90°，基本与隧道中线平行，易与拱部片理相互切割构成不利结构面组合。此外，环向节理(Jh)较多，也为本隧道围岩的一大特征，一般倾角较大，与掌子面基本平行，在环向节理出现频繁地段，节理纵向间距约为2.5m～3m, 即平均每循环1～2条环向节理，两条节理有时基本平行，有时切割，且与拱顶偶见断续节理时有切割而构成不利结构面组合。
2.3 片理-S（Schistosity）
　　片理是变质作用过程中矿物走向排列形成的结构面。
　　本隧道片理出现也较频繁，从隧道顶部向掌子面延伸，主要分布在掌子面中下部，但分布在拱部或掌子面中上部时较为危险，易与夹层或节理构成不利结构面组合。片理贯穿整个掌子面，一般从右侧拱墙斜向上延伸至左侧拱部（基本同节理倾向），最后下移至掌子面左下角部位，片理厚度为50cm～150cm，层厚一般为5cm～20cm,多呈光滑连续，较为破碎，部分张开0.1～0.5mm。
2.4 构造擦面-Sl(Slckenside)
　　构造擦面是节理岩面较大的一种节理，构造擦面岩面较光滑，不易与周围岩体形成共同受力体，即构造擦面是个独立的岩体。
　　构造擦面在本隧道中也时有出现，分布在隧道拱部易与其它结构面相互切割构成不利结构面组合，后云台山隧道左线ZK3+246处的一较大构造擦面，其垂直隧道方向，成为中上部掌子面。后云台山隧道右线YK3+312处的构造擦面，分布在拱部右侧，与刚揭露出的绿片岩夹层相互切割，致使切割下方岩石掉落。
3  不利结构面组合形式
　　通过上述对本隧道出现的主要结构面的描述及综合本隧道其它已出现过的不利结构面组合，大致可以分为由绿片岩夹层构成的不利结构面组合和结构擦面构成的不利结构面组合两种，其中绿片岩夹层构成的不利结构面组合分布较多。
3.1 绿片岩夹层构成的不利结构面组合
　　（1）Jc-S组合：片理S分布在绿片岩夹层Jc下方，使下方岩石整体性较差，容易掉落。拱部左侧部位掉落体积较大，右侧拱肩部位掉落体积较小或不掉落；随着夹层和片理的向前延伸，在后续开挖过程中左侧部位掉落体积减小，直至夹层不影响隧道开挖的安全。