地质构造与岩溶关系研究论文

晋城矿区陷落柱的出现不是孤立的地质现象，而是整个华北地区岩溶陷落柱发育区的一个组成部分。在华北陷落柱的三大发育带中，晋城、长治、阳泉等一线同属第二带——太行山西坡带。虽然其发育程度比第一带（汾河沿岸带）弱，但其成因是相同的。陷落柱的分布与构造应力对岩层的破坏作用有着十分密切的关系。因此，构造应力场的恢复和研究对探讨陷落柱发育和展布特征有着十分重要的意义。

本区段构造应力场的分析

从本区所处的大地构造位置来看，它位于太行山隆起的西部。根据前人分析，太行山是继中生代构造隆起的新构造拱形隆起区，伴有一系列北北东向构造。

主要构造线方向是北北东向：西部边界断层的走向是北北东向，且为逆冲断层；褶皱的轴向是北北东向，并构成一系列相间平行排列的背向斜。这样的构造格局，明显显示出区域性水平挤压的特征，挤压的方向是与主要构造线相垂直的北西西—南东东向。在该区段进行野外实地节理观测与研究的结果，与上述判断是一致的。

在野外陷落柱揭露区附近选择四个观测点，对节理进行了统计。根据野外观测的岩层露头可见，岩层节理十分发育。从剖面上看，节理在近水平的岩层中均为垂直节理，平面上则多呈X型网格状，且以构造节理为主。

对四个观测点上400条节理的观测资料，进行整理后的结果表明，本区节理在走向上具有明显的方向性，如图5-4、表5-1所示。

图5-4地层节理走向玫瑰花图

表5-1凤凰山矿野外节理观测统计

经归纳整理，本区节理的主要走向可分成如下几组：

（1）NEE向组：走向50°～80°，平均65°。该组节理全区普遍发育，节理面平直光滑，延伸较远，具有压扭性特征。

（2）NNW向组：走向330°～350°，平均340°。该组节理与NEE向组同时出现，节理面较为平直，局部有拉开现象，呈张扭性特征。

（3）NWW向组：走向270°～280°，平均275°。该组节理发育程度不及前两组，节理面略为弯曲，延伸不远，节理间距较大，有张扭性特征。

此外，还有NNE向组，但在本区不甚发育。

上述各节理组中，NEE向组和NNW向组为平面X型剪节理，组成明显的共轭节理系统，这是本区节理发育的主要方向。

鉴于本区岩层近于水平，上述共轭剪节理走向夹角的平分线则为主应力轴方向，且也为水平方向。结合本区构造图反映出的主要构造线方向分析可见，本区构造应力场的主压应力为北西西—南东东方向，主张应力为北北东—南南西向，中间主应力轴应为铅垂线向。

据此可解释本区的构造关系如下：北西西—南东东向水平侧向挤压力为本区的主导构造力，在主压应力作用下形成北北东向褶皱和逆断层，同时产生北东东和北北西向的主要剪切断裂系统，也是本区断裂构造的主要走向。

陷落柱的发育分布与地质构造及地貌形态的关系

（1）断裂构造制约着陷落柱的发育程度和展布方向

断裂构造（包括断层和节理）既是岩溶洞穴形成时期地下水的通道，又是覆岩破裂塌陷的必要条件，因此断裂构造对陷落柱的形成具有双重影响。断裂密度、性质和展布状态影响着陷落柱的发育和分布趋向。

由图5-3可见，已揭露的陷落柱主体集中在朝NNW向延伸的两大条带中，在NEE（或NWW）方向上也有相联系的趋势，且具有网络状分布特征。陷落柱长轴的主要方向也是NNW向（平均331°）。联系到节理统计结果，本区主要断裂构造走向同样是NNW和NEE向，这正说明了陷落柱的发育与断裂构造之间的内在联系。至于陷落柱在NNW向占优势，可认为与同方向断裂构造的张扭性力学性质有关。

另外，理论研究和实际资料都表明，断裂构造往往具有等间距性，可以推断，在已知陷落柱发育带的两侧等距处也可能出现另一发育带。

（2）背、向斜轴部是陷落柱的可能发育部位

在岩层发生变形褶曲的过程中，背斜上部拱弯的张应力，向斜轴部的挤压应力造成背、向斜轴部断裂，使岩层易于破坏和塌陷，这给陷落柱的形成提供了条件。图5-3中已揭露的陷落柱大多位于背、向斜轴部，就是例证。

（3）陷落柱与地貌的关系

根据其他矿区陷落柱出现的规律，如太原西山煤田，陷落柱的发育与地貌有一定的联系，特别是与沟谷、低地有关，陷落柱常常沿沟谷出现。究其原因：其一，与断裂构造有关，沟谷往往是断裂在地表的反映，而陷落柱与断裂构造间的密切关系，表现在地表则为与沟谷之间的联系；其二，与沟谷低地的应力卸荷有关，沟谷低地是岩层上部遭受侵蚀的结果，侵蚀卸荷造成水平应力分量增大，岩层不稳定而易于塌陷。

工程地质是一门认知工程-地质相互作用规律和过程的科学,它的使命是保障人类工程活动的安全。下面是我为大家整理的工程地质论文，供大家参考。

工程地质论文 范文 一：隧道工程地质雷达检测分析

【摘要】通过实际工程应用，介绍地质雷达的特点、原理和探测解析 方法 ;在隧道工程的超前地质探测预报以及隧道结构检测的应用中，证明了地质雷达的实用性、先进性及其实际应用中的重要作用。

【关键词】公路隧道;地质雷达;检测;超前预报;应用

1、工程概况

小北山二号隧道为长隧道，按左、右线分离布设。左线隧道起讫里程ZK19+571～ZK21+091，长1520m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高，坡高～，隧道最大埋深约209m。右线隧道起讫里程ZK19+599～ZK21+081，长1482m，揭阳端洞口采用削竹式，洞口设计标高，惠来端洞门采用削竹式，洞口设计标高，坡度～，隧道最大埋深约212m。隧道位于丘陵地区，山体地形陡峭，山体植被较发育，山体发育花岗岩孤石，大小不一。隧址区基底主要为燕山期花岗岩，局部见辉绿岩岩脉，覆盖层由粘土、全～强风岩组成，基岩由中~微风化岩组成。隧址区地下水类型主要为 潜水 ，含水层主要为第四系松散层的孔隙及中～微风化岩的风化裂隙。

2、地质雷达的发展及其应用

随着社会的高速发展，有很多的方便加上很多的仪器可以在岩土勘察中使用，重要的方法有弹性波法及其电磁波法。在实际工程当中经常使用的电磁波法就是地质雷达，隧道地震探测仪比较适合远距离宏观的地质问题探测;并且地质雷达方法可以结合高频电磁波而进行非常快的无损伤探测，因此频段非常高的话可以在隧道结构当中进行检测。公路的隧道工程埋深、规模以及数量随着时间的增加而不断地变多，而在施工的过程当中也遇到了很多复杂的工程地质条件。虽然说在设计以前都作了非常详细地质勘察，但是在隧道实际的开挖施工当中，还会有非常多的问题发生的。从这些方面就可以很好地说明，在隧道施工过程当中的围岩稳定性状况以及一些掌子面前方的实际情况，并且做出及时地超前预报。当隧道发生一些事故或者竣工以后，应该结合现行的规范上面要求以及隧道本身的结构特性，不但应该在隧道的表面进行观测以及净空断面进行测量，需要的时候还应该采用地质雷达进行一些更深入的检测，例如围岩的密实完整稳定的情况、钢拱架的分布情况、有无离析以及蜂窝麻面、衬砌混凝土的均匀一致性以及相对应的完整性以及衬砌有效厚度等等。经过实际的情况可以证明，地质雷达技术可以在隧道的施工当中作出非常详细的超前地质预报。现在，地质雷达检测技术已经发展到了单点探测以及连续探测的实时自动成图。而国外的国家探地雷达基本上是单脉冲雷达，其工作的频率在50到2G赫兹，最为代表性的国家是美国和加拿大。我们国家所生产的一系列地质雷达，结合地下工程的超前预报的特点，采用的是脉冲调制式，这个的探测距离非常大，而且分辨率也非常高，其工作的频率大约在160到220兆赫兹，其探测的距离可以达到40到60米，可以很好地适应超前地质预报以及部分的工程检测。

3、探测的原理以及方法

结合设计的图纸以及设计的任务书按照规定进行开展地质超前预报的工作，其预测应该是沿着隧道纵向三十米的范围以内对一些不安全的地质问题进行检查，对前面的地层岩性变化以及水文地质特征(软弱岩层的分布、断层发育及其影响带、水的赋存情况等)进行探测，对隧道围岩的级别进行分析，并列出一些施工的建议，确保隧道施工的安全，减少一些不必要的损失，为动态的设计提供所需要的地质参数，从而可以更好地为隧道施工进行服务。本次的地质预报使用的是地质雷达系统，运用了空气耦合型100兆赫兹的天线，结合探测的前方岩石的特点以及现场施工的条件，对距离30米左右进行详细地探测。而这次预报的工作面位于ZK19+735里处的地方，使用一些点测的方式，使用一系列的方法对工作面的正前方进行详细地预测。

4、数据的处理以及得出来的结果

对实际测量出来的资料用一系列的软件进行处理分析，再结合现场的岩性所具体的实际情况，选择一个比较适合的相对介电常数，进而得出来一些成果，在成果的解释当中，开始的时候，假如发现了有非常明显的反相位反射波组出现的话，就应该岩性变坏的一个表现;假如发现了有非常明显的正相位强波反射波组出现的话，就应该是岩层岩性变好的一个表现，结合反射波反射强度的实际大小就可以区分反射界面前方介质的一系列的特征。依据雷达数据处理结果并结合地质资料分析得出以下预报结果：(1)掌子面为强风化花岗岩，上方自稳能力差，中部伴随严重掉块，局部潮湿明显，推断围岩级别为Ⅴ级。(2)掌子面右侧前方4~10m(ZK19+739~ZK19+745)区域反射信号强烈，同相轴紊乱，推测此区域与掌子面情况类似，有明显破碎带，围岩完整性差，推断围岩级别为Ⅴ级。(3)掌子面前方10~15m(ZK19+745~ZK19+750)区域反射信号衰退稳定，同相轴平稳但仍存在断开处，推测此区域岩性略微好转，但依旧破碎且含水，推断围岩级别为IV级。(4)掌子面前方15~30m(ZK19+750~ZK19+765)区域信号较弱，加大增益后发现同相轴较为连续，推测此区域岩性好转，级别应为IV级。依据结果给出的建议：(1)ZK19+735掌子面围岩为强风化花岗岩，自稳能力差，局部潮湿明显，中部掉块严重，应严格控制进尺，加强支护，预防坍塌。(2)掌子面前方10m区域围岩与掌子面情况相似，稳定性差，破碎带明显，容易坍塌。严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。(3)掌子面前方20m区域后，岩性有所好转。建议采用上下台阶方法，并严格控制进尺，及时做好初期支护工作并保证强度，防止掉块与坍塌，同时做好排水工作。

5、结束语

地质雷达在隧道工程施工或者是后期的运营过程当中，可以很好地对工程的质量进行详细地检测，可以更严格地控制工程的质量，更好地检查工程的缺陷。假如说天线的频率特性以及工作的方法有一定的影响，而地质雷达在对介质参数的探测当中，还存在很多的争议，那么经过不断地完善以及发展，地质雷达在隧道工程检测当中一定有一个非常重要的角色。综上所述，应用地质雷达在地质超前预报当中可以精准地探测预报隧道施工当中危害的工程施工安全的相关地质灾害。而地质雷达可以探测出来隧道的结构中重要的施工缺陷，可以为有问题的隧道提供一些非常可靠的依据，这样就可以提高工作的效率，并且节省一些资金。

工程地质论文范文二：福仁山隧道工程地质研究

【摘要】福仁山隧道是中国水电十四局承建的西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段的一座典型隧道工程。该隧道地处秦岭南麓低中山区，位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，内部组成与构造变形十分复杂，工程地质现象较为特殊，具有一定的研究意义。

【关键词】福仁山隧道;工程地质特征;地质构造

1福仁山隧道工程概述

目前在建的西成客运专线按国铁Ⅰ级、双线建设，设计时速250公里每小时，功能以客运为主，从西安出发，穿越秦岭经陕西汉中、翻越米仓山进入四川境内，经四川广元至江油与绵成乐客运专线相接直抵成都，预计线路通车后，将大大缩短西安到成都的直线距离。从西安到汉中仅需1小时、到成都需3小时。该项目由西安至四川江油段和成绵乐城际铁路两段组成，全长660公里，项目投资估算总额约为688亿元。西成客专陕西段全长公里，建设工期5年。中国水电十四局负责西成铁路西安至江油段(陕西境内)站前工程XCZQ-5标段，正线全长。该标段主要包括：罗曲隧道进出口路基工程，隧道工程4座(包括部分得利隧道6330m、福仁山隧道、罗曲隧道、范家咀隧道)总长度，桥梁3座(金水河特大桥、酉水河大桥、金龙河大桥)总长度。福仁山隧道地处秦岭南麓低中山区，隧道范围平均海拔1200m，最高海拔为，洞身地表起伏较大，地表自然坡度为30°~40°，分布有众多基岩“V”形侵蚀谷，多为南北展布，隧道区域山高坡陡，基岩裸露，沟壑纵横，地形复杂，植被茂密。隧道起讫里程为DK159+。进口位于金水河牛角坝，出口位于酉水河宋家堰，最大埋深929m，最小埋深46m，洞身均位于直线以上，隧道以3‰上坡进洞至DK162+900后以8‰下坡出洞。进口位于金水河右岸坡地上，隧道中含有一座斜井，为本标段重点控制隧道。本隧道建筑限界采用《高速铁路设计规范》(TB10621—2009)中规定的限界尺寸，隧道内采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道内线间距为.曲线上隧道衬砌内轮廓不加宽，施工针对围岩情况采取短进尺、分部开挖和初期支护，二次衬砌及时跟进，以确保施工安全。

2沿线气候条件

本区域为亚热带湿润季风气候，特点是温暖湿润，四季分明，降水量多集中在夏秋季节，常有暴雨灾害，年平均气温℃，极端最高气温℃，极端最低气温℃，年平均降水量，年平均蒸发量，最大积雪厚度4cm。

3工程地质特征

地层岩性

隧道通过的地层主要有第四系全新统(Q4)，志留系下统(S1)，元古界中上统(Pt2-3)及太古界(Ar)的构造岩类。(1)第四系全新统(Q4)主要包括：膨胀土(Q4d19)、卵石土(Q4d17)、碎石土(Q4d17、p17)、块石土(Q4d18)，多为灰黄色，粒径小于或等于2-60mm的约占10%，大于60-100mm的约占25%，大于200mm的约占55%。(2)志留系下统(S1)：片岩夹大理岩(S1Sc+Mb)，大理岩(S1Mb)、片岩(S1Sc)、主要为灰黄青灰色变晶结构，片状块状构造。(3)元古界中上统(Pt2-3)：变粒岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，大理岩夹片麻岩(Pt2-3Mb+Mb)。多为灰褐色，浅灰色，风化厚度约为1-10mm。(4)太古界(Ar)：片麻岩夹大理岩(Pt2-3Gr+Mb)，灰褐色，浅灰色粒状变晶结构，块状结构，风化厚度2-8mm。(5)构造岩类主要包括：碎裂岩，多为青灰色、灰褐色，宽度约20-65m，工程地质较差。

地质构造

福仁山隧道位于商丹断裂带和勉略-巴山弧形断裂构造带夹持的南秦岭构造带，相当于秦岭造山带的蜂腰部位，隧道主体位于佛坪窟窿的南半部，历经多次地质构造活动的影响，其内部组成与构造变形十分复杂。目前已经发现的主要断层包括：f66、f67、f68、f69、f70、f70-1、f71、f71-1、f71-2，其中f66为逆断层，产状N65°-N80°W(65°-N75°)，破碎带宽约为10-30m，断层带物质成分为碎裂岩，局部夹断层角砾岩，断裂带内部岩体较为破碎，隧道洞身通过地段为DK159+856~DK159+。f67为逆断层，产状N60°-N80°W(50°-N65°)，断裂带宽30~40m，内部成分为断层角砾，洞身通过地段为DK160+281~DK160+318。另外，隧道段还发育两处背斜及一处向斜，背斜核部洞身中心里程为DK165+543~DK169+062，岩体破碎，节理发育，向斜核部未穿过洞身，富水，岩体破碎，节理发育，由于隧道区各地质体的发育时代，构造运动强烈，区域性大断裂贯穿东西，发育数条低序次断裂，岩石节理裂隙较发育，分布较多节理密节带，岩体较破碎-较完整。

不良地质及特殊岩土

(1)隧道范围内不良地质为隧道进口处左侧分布的大理岩岩溶，岩溶现象主要发育在隧道进口左侧金水河右岸的大理岩中，以溶洞形式发育，溶洞直径约1-3m，可见延伸深度大于10m，不完全填充，充填物为角砾及杂砂土。(2)隧道范围内的特殊岩土为膨胀土，具弱-中等膨胀性。

4工程设计情况

针对福仁山隧道地层岩性多样、地质构造复杂、不良地质现象多发的工程地质特点，施工单位在详细的实地勘察和室内研究的基础上，制定了较为科学合理的设计方案：(1)洞口工程采用斜切式洞门，并设置明洞段，出口采用倒斜切式洞口边仰坡设置截水天沟，边坡采用锚网喷支护。(2)洞身工程隧道内部采用“通隧(2008)0201”中的衬砌内轮廓，轨面有效面积为92m2，隧道采用复合式衬砌，初期支护采用喷锚支护设置喷混凝土，锚杆，钢筋网，钢架，二次衬砌等，各衬砌类型预留变形量，特殊地形地质地段对支护 措施 采用管棚，小导管等措施进行了加强。

参考文献：

[1]王毅才.隧道工程[M].北京：人民交通出版社,2013.

[2]兰州铁道学院.隧道工程[M].北京：人民铁道出版社,1977.

[3]张咸恭.工程地质学[M].北京.地质出版社,1983.

[4]高速铁路设计规范(TB10621—2009)[S].2009.

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岩溶与构造的关系，直接表现为主要岩溶形态都是岩溶水沿导水构造空间溶蚀、侵蚀扩大的结果。其中有溶蚀扩大而成的各种负向形态，有因侵蚀切割和溶蚀而形成的各种正向形态。由于破裂构造连通性的不同和岩溶水质的差异，不是所有的构造缝、隙都随溶蚀扩大形成岩溶空间，只有那些连通性好的缝、隙，同时为具有侵蚀性能的岩溶水所流经，产生不断的溶蚀、侵蚀作用，才能造就千姿百态的岩溶形态。若在岩溶作用过程中，岩溶水趋于饱和而产生沉淀，或溶蚀速度小于沉淀速度，则导水空间渐被充填堵塞，岩溶水流动受阻，岩溶作用渐趋减弱直至停滞。此后，新的岩溶作用即有赖于再次构造运动的破坏，恢复构造缝隙的连通性，才能使岩溶作用再获生机。因此，地壳多期的活动，有助于岩溶作用持续或断续地进行。新构造形迹在找水中有重要的意义，其原因之一就是由于该时期发育的断裂、裂隙系统近期仍有活动，又未被充填愈合，而具有较好导水性能。

岩溶作用除受构造因素制约外，还受到地层岩性、水文地质，气候、生物等因素的制约，但这些因素又往往与不同地史时期的地质构造事件紧密相关，并受其形成的构造形迹的影响。如因构造作用而产生的岩性的变化；因构造条件的改变使地形改观而形成新的水文地质格局；因构造变动使自然环境转变而导致气候、生物产生水平和垂直分带现象，所有这些，对岩溶作用均有深刻的影响。

构造控制岩溶发育的这一关系，反映两者在空间分布和形成时间（时序关系）的规律性[1]，并通过构造特征、岩溶形态、岩溶沉积及堆积物加以体现。空间上的构造控制特征不但反映在岩溶个体形态方面，同时也反映在岩溶组合形态特征上，如峰丛洼（谷）地多与地壳上升导致潜水面的下降和包气带的增厚，岩溶水沿陡倾角的断裂、裂隙向下不均匀的渗透，造成不同程度的溶蚀分割有关；峰林平原则常因区域相对下降，形成构造汇水区，发育地表及地下水系，由流水岩溶作用而成。岩溶断陷盆地和岩溶断块山地成因的构造控制更是显而易见。此外，关于岩溶形态的空间排列特征，常受构造制约而具方向性、等距性、成层性等[11]。

时间上的控制规律反映在时期不同、地质构造性质不同和由此引发的其他因素更不同，其对岩溶作用的影响也不同。如不同时期的古岩溶环境，无论是在地壳结构、水圈、气圈的组成都有不同，因而各时期岩溶的成生发展都不会是千篇一律或作简单的重复。由此可见，“岩溶旋回”的提法似有不妥，而应用“岩溶阶段”似更为合适。

地史说明，自元古代至中、新生代曾有多期次的构造运动，其间有时间长短不一的沉积间断期，形成相应的大陆地形，在可溶岩地区即发育岩溶地貌。由于各期次构造运动性质不同，岩溶环境差异颇大，且岩溶作用时间长短也不一，从而造成各阶段岩溶化地块的组成、结构、相关关系等彼此差异相应较大。我国南方岩溶地区由于古生代的构造运动多属振荡造陆性质。碳酸盐岩中未能形成连通性良好的导水构造系统，或只孕育地带性、局部性的储水或导水带空间。因此，尽管一些地区的间断期较长，但终因构造及岩溶发育条件的欠缺，而难以形成如近代所见的地表及地下的各类完整岩溶系统。地表仅以发育溶蚀分割不大的丘丛洼地为主，地下洞穴系统发育不完善。中生代期间，普遍经历了印支期和燕山期的造陆、造山运动，碳酸盐岩受褶皱、断裂破坏，形成连通性良好的导水构造，在适宜的岩性、气候条件下，岩溶向纵深发展。特别是到晚白垩世，由于断块的升降，岩溶区内大小盆地相继形成，随着盆地边缘地块的上升和盆地内部的下陷，上升区峰、洼向纵深发展而由丘丛向峰丛演化，同时发育一定规模的洞穴系统。下陷区则成为溶蚀残余及侵蚀崩塌物的沉积、堆积场所。一些岩溶型矿床也以充填洞穴型或岩溶交代型等产出，反映当时岩溶作用具有多种形式。晚白垩世以后，早、中始新世间和渐新世与中新世期间，地壳运动又趋于激化。直到中新世至全新世，地壳趋于相对稳定，以差异升降运动为主，有利于各类岩溶系统的配套、完善。在前期峰丛地貌及洞穴系统的基础上，在构造汇水地带，由于流水岩溶发育，局部分化形成峰林地貌，除于残峰的中上部尚保存不同特色的洞穴系统外，局部尚发育较均一的、地下水切深较小的由洞、缝、隙组成的地下水文网。在继承性发育的峰丛区，则以形成完整的洞穴系统，并组成多级跌水的地下水文网为特征。

纵观岩溶体系的发育历史，认为我国南方岩溶地貌主要发育在强烈的地壳运动上升时期，岩溶作用以塑造峰体（群）及形成洞穴、洼（谷）地等改造作用为主；而在相对稳定（宁静）时期，岩溶作用以继承改造峰体（群），完善洞穴系统以及形成岩溶建造作用为主。因此，燕山晚期（以晚白垩世为主）和喜马拉雅晚期（新近纪末至第四纪初），是地史上的两个主要岩溶体系配套发育完善时期。