地質(zhì)素描法是對掌子面及附近洞壁地層巖性、巖層產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理裂隙、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、完整性程度、溶洞、地下水情況等進(jìn)行描述并繪制成圖表分析判斷前方地質(zhì)情況，它是施工階段地質(zhì)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。

一、地質(zhì)素描的主要內(nèi)容

(1)地層巖性。地層時(shí)代劃分、巖組劃分、巖石劃分、巖體性態(tài)、切割程度、圍巖等級等。

(2)斷層。斷層性質(zhì)、位置、產(chǎn)狀、破碎帶寬度及構(gòu)造巖劃分，斷層巖體的圍巖級別劃分及穩(wěn)定性評價(jià)，是地質(zhì)素描的重點(diǎn)。

(3)貫穿性節(jié)理。產(chǎn)狀、密度、寬度、延伸情況、節(jié)理面特征、力學(xué)性質(zhì)。分析判斷組合特征、巖體完整性程度，控制局部塌方的構(gòu)造內(nèi)因。

(4)地應(yīng)力。高地應(yīng)力顯示性標(biāo)志(巖爆、軟弱夾層擠出，探孔餅狀巖心等現(xiàn)象)及其發(fā)生部位。

(5)特殊地層。煤層、瀝青層、含膏鹽層和含黃鐵礦層單獨(dú)素描。

(6)巖溶調(diào)查。巖溶規(guī)模、形態(tài)、位置(洞體里程)、所屬地層和構(gòu)造部位、充填物(成分、狀態(tài))、洞體展布的空間關(guān)系。

(7)有害氣體存在情況。

二、地質(zhì)素描記錄格式

地質(zhì)素描采用的記錄格式如表6-2所示。

三、地質(zhì)素描法的應(yīng)用

(一)巖層巖性、層位預(yù)測

在掌子面和隧道兩壁出露的巖層與地表某段巖層證為同一和確認(rèn)標(biāo)志層的前提下巖層進(jìn)行對比，用地表巖層的層序預(yù)測掌子面前方將要出現(xiàn)的巖層。關(guān)鍵是確認(rèn)標(biāo)志層，重點(diǎn)是斷層、巖性分界面。

(二)不良地質(zhì)體延伸預(yù)測

在長期超前地質(zhì)預(yù)報(bào)得出的不良地質(zhì)體厚度的基礎(chǔ)上，依據(jù)掌子面已揭露的不良地質(zhì)體的產(chǎn)狀和單壁始見的位置，經(jīng)過一系列的三角函數(shù)運(yùn)算，求得條帶狀不良地質(zhì)體在隧洞掌子面前方延伸和消失的位置。關(guān)鍵技術(shù)是正確的三角函數(shù)運(yùn)算。

在水平比例尺與垂直比例尺相同的條件下，斷層、巖性接觸面等條帶狀不良地質(zhì)體視傾角與真傾角轉(zhuǎn)化公式為：

tanβ′=tanβ×sinα (6-1)

式中：β′、β、α分別為洞身軸線上的視傾角、接觸面真傾角、接觸面走向與洞身軸線的夾角。

(三)不良地質(zhì)前兆預(yù)測

在隧道掘進(jìn)過程中，在出現(xiàn)斷層破碎帶、溶洞、暗河、巖溶陷落柱和洞穴淤泥帶之前，一般都會(huì)出現(xiàn)各自明顯的或不明顯的前兆標(biāo)志，這些標(biāo)志的出現(xiàn)常常預(yù)示前述不良地質(zhì)體已經(jīng)臨近了。因此，不良地質(zhì)前兆預(yù)測有助于掌子面前方不良地質(zhì)體性質(zhì)的鑒別，更有助于對不良地質(zhì)體臨近的判斷。主要不良地質(zhì)的前兆標(biāo)志為：

(1)斷層破碎帶前兆標(biāo)志。節(jié)理組數(shù)急劇增加，多達(dá)10～12組;巖層牽引褶曲、牽引褶皺或砥柱水平的小型帚狀構(gòu)造和反傾節(jié)理的出現(xiàn);泥巖、頁巖等隔水巖層明顯濕化、軟化;巖石強(qiáng)度的明顯降低和壓裂巖、壓碎巖的出現(xiàn)等。

表6-2施工階段圍巖級別判定卡及地質(zhì)素描表

備注：巖性指標(biāo)欄巖石力學(xué)強(qiáng)度、指標(biāo)變形必要時(shí)做。

(2)溶洞、暗河和淤泥帶的前兆標(biāo)志。主要是鐵銹染裂隙或有水、無水小溶洞的頻繁出現(xiàn)。對于大溶洞來說，還常常出現(xiàn)夾泥裂縫或小溶洞;對于暗河來說，小溶洞還常常含有河沙，鉆孔中的涌水量劇增且夾有泥沙和小礫石;對于稀釋的淤泥帶來說，鉆孔中的涌水量劇增且渾濁，常常夾有大量泥砂和棱角尖銳的小碎石。

(3)巖溶陷落柱的前兆標(biāo)志。非斷層破碎帶但出現(xiàn)巖層內(nèi)傾牽引現(xiàn)象或內(nèi)傾小斷層;導(dǎo)水巖溶陷落柱可使周圍巖層潮濕或泥化，周圍巖層常常發(fā)生疏松、變暗等氧化現(xiàn)象。

(4)施工塌方的臨近前兆標(biāo)志。頂板巖石開裂，裂縫旁有巖粉噴出;支撐拱架變形或發(fā)生聲響;拱頂巖石掉塊或裂縫逐漸擴(kuò)大。

四、地質(zhì)素描法的適用性

(1)地質(zhì)素描資料是隧道施工地質(zhì)超前探測的基礎(chǔ)資料，隧道施工應(yīng)全程實(shí)施，即每個(gè)施工掌子面應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)素描，每個(gè)施工循環(huán)進(jìn)行一次地質(zhì)素描。

(2)地質(zhì)素描適應(yīng)隧道近距離施工地質(zhì)超前探測，對具有標(biāo)志層的巖層層位、斷層、巖性分界面及巖溶發(fā)育可能位置進(jìn)行施工地質(zhì)超前預(yù)測。

(3)地質(zhì)素描需有經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)人員進(jìn)行施作。

(4)在掌子面處沒有出現(xiàn)跡象的地質(zhì)災(zāi)害不能預(yù)報(bào)，對于前方潛伏的斷層、節(jié)理破碎帶不能預(yù)報(bào)，在地層巖性變化極為復(fù)雜(如強(qiáng)烈褶皺地層)的隧道預(yù)報(bào)的難度很大。

五、地質(zhì)素描法實(shí)例分析

龍麟宮隧道DK231+807掌子面為泥質(zhì)白云巖，在掌子面離隧底5.7m處有一順層的含泥裂隙夾層，如圖6-3所示。巖層產(chǎn)狀232°∠20°，洞身走向?yàn)楸?09°。tanβ′=tan20°×sin23°，β′=8.09°，H=5.7/tan8.09°=40.1(m)。經(jīng)計(jì)算該含泥裂隙在掌子面前方40m處延伸到洞外。

圖6-3龍麟宮隧道DK231+807地質(zhì)素描圖