方斗山特长隧道工程地质初勘报告
一、前言
（一）任务由来及工程概况
石柱——忠县高速公路是国家“三纵三横”主干公路规划建设中沪蓉国道主干线的一段，起于石柱与湖北省利川县交界的分水岭，止于忠县，横穿两县之屏障方斗山，全长约70km，本段公路业主为重庆市交通委员会，勘察设计任务由重庆市交通科研设计院（以下简称“甲方”）总承包。方斗山特长隧道为本段高速公路的控制性工程，由重庆交通科研设计院承担勘察和设计，四川煤田地质一三七总公司（以下简称“我公司”）则承担了方斗山特长隧道初步设计阶段的勘察任务。
方斗山特长隧道为越岭隧道，横穿方斗山脉中段，隧道进口位于石柱县双笕，出口位于忠县金竹铺，设计行车速度80km/小时，为双向4车道分离式隧道。左洞进口段纵坡为+0.400%，出口段为-2.10%，左洞里程K55+420～K63+010m，长7590.00m，设计进出口高程分别为612.77m和492.24m，变坡点位于K56+974.33m处。右洞里程K55+250～K63+040m，长7790.00m，设计进、出口高程分别为612.09m和491.24m，变坡点位于K56+974.33m处，进口段坡率精品文档
+0.40%，出口段坡率-2.106%，隧道最大埋深约800m。该隧道方案
为原推荐方案，另有一比较方案位于此方案北2km的石岭场至忠县万槽镇麻地湾一带，由于地下溶蚀洞穴复杂，煤矿采空区宏大等地质环境原因，该方案与推荐方案几乎无可比性，因此，此次只作一个方案的勘察。我公司接受勘察任务后，于2004年3月23日会同甲方人员进入现场进行地面踏勘，共同制定了初勘方案。
（二）前人工作成果及利用
前人在隧址区一带曾以基础地质和探矿为目的，先后开展过区域地质、区域水文地质普查和煤田勘探。
此次隧址工程地质勘察中主要收集到一九六三年三月由四川省煤炭工业厅煤田地质勘探公司编制的《石柱、忠县方斗山煤田万槽矿区地质普查报告》、一九八0年四川省地质局1:20万《忠县幅区域地质调查报告》和一九八一年由四川省地质局完成的1:20万《忠县幅区域水文地质普查报告》等资料，以上资料虽然有鲜明的目的和侧重，但在地质构造、地层岩性、地形地貌、水文地质条件等方面都不失使用价值和指导意义。
（三）勘察目的任务
根据重庆交通科研设计院提供的《方斗山特长隧道工程地质勘察初步作业指导书》，此次勘察的目的是：通过资料收集、分析和多种勘察手段，基本查明隧道进、出口的稳定性、适宜性，洞身段岩溶发
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育特征，岩溶水的赋存状况和煤矿开采现状及采空区范围等环境工程地质条件；分段评价围岩特征及稳定性，并对隧道方案进行工程地质评价比选，确定隧道方案，为初步设计阶段设计提供地质依据。
此次勘察的主要任务是：
1、全面收集隧址区的区域地质、水文地质及1993年至2003年的气象、水文资料；系统收集有关的地应力、岩爆、大变形以及涌、突水等方面的环境工程地质资料；全面收集方斗山地区煤田开采现状的资料和隧址区采矿、采矿权、采空区及煤田勘探资料。
2、实测隧址1:2000工程地质纵断面图，基本查明隧址区地层层序、地层岩性、岩体结构、岩石矿物特征、化学成分、出露、分布状态及厚度等。
3、填绘1:2000工程地质图，基本查明隧址区褶皱的位置、产状、规模及展布特征；基本查明隧址区断裂构造的类型、数量、规模、产状、构造岩特征及导水性等。
4、在利用已有煤田勘探资料和进行隧址工程地质测绘基础上，按初勘要求，在隧道进出口和洞身布置有限的工程地质钻孔，揭露隧址区深部的地质构造、岩性特征、岩溶发育程度、岩溶化岩体分布状况及水文地质条件等。
5、通过工程地质钻孔在洞身段等有计划地采集岩体样品试验和进行声波测井，基本查明隧址区岩土体的物理力学指标及参数。划分精品文档
隧道围岩类别，评价洞身稳定性。
6、通过1:25000区域水文地质测绘，基本查明隧址区岩溶地貌特征、溶蚀现象的类型、数量、规模，岩溶发育的地层层位、分布范围、高程、岩溶泉、出露特点及规律，基本查明隧址区不同时代可溶性碳酸盐岩的岩中溶裂隙水，溶洞水的水质、水量，以及地下水的补给、迳流、排泄特征和侵蚀性。
7、通过资料收集、现场观测及工程地质钻探查明含煤地层的成层特征、埋藏深度、层位、层数、厚度以及与隧道的空间关系，掌握压煤，穿煤状况。基本查明隧址区老窑、废窑和生产井的规模、分布、深度和现状以及采空区范围等。
8、通过资料收集，采样化验、现场测试，查明隧址区有毒、有害和可燃气体的类型、成分、浓度及危害性。
9、有条件情况下进行地应力测试，评价岩爆、大变形等工程地质问题。
10、编制1:10000环境工程地质图，进行岩溶水源、突水、突泥现象，煤矿采空状况及影响有毒有害气体溢出等环境工程地质问题评价。
11、基本查明隧道进、出口的工程地质条件及水文地质条件、不良地质现象的类型、规模及危害性，对洞口仰、边坡稳定性和适宜进行评价。
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12、调查、选择合适的隧道施工弃土场，并作相关的环境工程地质评价。
13、编制方斗山特长隧道工程地质初勘报告，同时对详勘工作及隧道通风斜井、竖井开凿位置等的工程的地质条件提出建议。
（四）勘察执行的标准
1、《公路勘测规范》（JTJ061—99）； 2、公路隧道勘测规程；
3、《公路土工试验规程》（JTJ051—93）； 4、《公路工程地质勘察规范》（JTJ064—98）； 5、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024—85）； 6、《公路工程石料试验规程》（JTJ054—94）； 7、《建筑抗震设计规范》（GB50021—2001）； 8、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）； 9、《铁路工程物理勘探规程》（TB10013—98）； 10、建设部15号文《建设工程勘察质量管理办法》； 11、国务院令第349号《地质资料管理条例》。
（五）勘察情况及完成工作量
本次勘察始于2004年4月中旬，4月下旬在系统地收集了隧址区已有区域地质及煤田地质勘探资料并经充分研究、分析的基础上开展了现场踏勘，且根据重庆交通科研设计院提供的《石忠路方斗山特精品文档
长隧道初步勘察作业指导书》编制了《勘察大纲》，并根据隧址区地质构造及岩溶发育特点等工程地质条件，于2004年5月4日在隧址区开展了大、中比例尺的工程地质、水文地质测绘和深孔钻探工程，经勘察设计双方共同优化，暂布设工程地质勘探钻孔七个，勘探线26条，结合工程地质测绘、钻探同步进行了物探、岩土测试、水文地质试验等。隧址区工程地质条件及水文地质条件复杂，西段碳酸盐岩溶地层岩溶发育，施工条件十分复杂，ZK5、ZK6号孔钻进中因遇溶洞充填物垮塌而多次发生埋钻事故，经采用扩孔下套管、水泥封孔段后重新钻进等各种手段和方法反复处理，ZK5号孔仍无法钻达设计孔深，经甲方同意提前终孔，ZK6号孔钻进至井深527.83m亦因同样原因无法往下继续钻进，现采用各种方法和手段反复处理孔故时间已将近一个月，孔内仍未正常，目前仍在处理当中。截至2004年7月26日，除深孔ZK6仍在继续进行钻进外，其余的钻孔施工及其它野外地质工作已陆续完成，此次勘察完成的主要实物工作量见表1—1。
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隧道初勘工作量统计表
表1—1 工 作 内 容 单 位 工作量 备注 1:2000隧道地质纵断面测量 m/条 16180/2 工程 1:200洞口地质纵断面测量 m/条 1600/4 1、室内岩石试验测量 1:200洞口地质横断面测量 m/条 2340/21 项目包括物性、天然饱钻孔及重要地质控制点定测 个 35 和抗压强度、变形、抗1:1万环境工程地质测绘 km2 80 剪、抗拉强度。 地面1:2.5万水文地质测绘 km2 140 2、煤层与瓦斯测地质1:2000工程地质测绘 km2 3.2 试试验项目现场部分测绘 1:2000隧道地质纵断面 km/条 16.17/2 包括钻孔煤心解吸、钻1:200洞口地质纵断面 km/条 1.6/4 孔煤心脱气、采取煤钻 探 m/孔 1945.33/7 样、煤矿现场及资料调声波测井 m/孔 890.35/6 研，室内部分包括：煤井径 m/孔 1189.25/4 的工业分析、瓦斯吸附视电阻率 m/孔 749.20/4 常数、煤样真视密度、物探γ测试 m/孔 2556.8/4 煤尘爆炸危险性、煤的测井 地温测试 m/孔 2573.10/4 自燃倾向性、瓦斯放散自然电位 m/孔 786.00/4 初速度、煤的坚固性系井 斜 m/点 1286/32 数。 地面物探 m/条 2105/10 水文抽水试验 段次/孔 1/1 地质注水试验 段次/孔 9/5 试验 放水试验 层/孔 1/1 室内岩石试验 组 21 水质简分析 组 5 分析 侵蚀性CO2分析 组 5 （六）勘察工作质量评述
此次勘察我公司共投入工作人员近百位，其中高级工程师3位，工程师6位，技师3位，投入各种设备20余台套，并尽可能地采用先进有效的仪器设备。勘查工作依照相关规范、规程、《合同》及《勘查大纲》等的要求执行。 精品文档
1、工程地质及水文地质测绘 （1）1:2.5万水文地质测绘
隧址区由多个独立的水文地质单元组成。此次工作有针对性收集、利用已有的区域水文地质和煤田地质勘查资料，经综合分析研究，并在进行逐个现场核实、调查基础上，系统地开展了地表迳流，岩溶大泉、地下暗河出口位置、标高、水量、水温等的观测、记录。为研究岩溶地下水的补、迳、排条件，对各个完整独立的水文地质单元进行评价。此次重点对溶蚀槽谷、岩溶洼地、漏斗、落水洞、竖井等分布范围、规模、形态特征逐一进行了观测，调查各类岩溶点32个，泉井、溪沟24处，并圈定了隧址区岩溶地貌第四系覆盖层分布范围和面积，为控制岩溶水赋存分布规律创造了条件。此次区域水文地质测绘范围北至鱼池和万槽镇，南至大歇镇和小龙洞一带，面积140km2。区域水文地质测绘工作用图采用1:10000航测数字化地形图，定点观测采用半仪器法（罗盘、皮尺、高程仪）定位上图。观测点要求统一编号，描述清楚，记录齐全，室内最终编制的1:25000水文地质图精度符合设计要求，能满足对隧址区可溶岩岩溶裂隙水，碎屑岩裂隙水等的专门水文地质评价。
（2）1:1万环境工程地质测绘
通过资料收集、利用、结合1:25000水文地质测绘成果和1:2000工程地质测绘中岩体岩溶化程度等测绘资料，系统地对隧址区的地质环境、水文地质条件、岩溶地质特征以及与人类活动相关的煤矿开采
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现状，采空区分布以及瓦斯等有毒有害气体埋藏条件进行控制。该项工作基本上达到了编制隧址区环境地质图需要，满足了本阶段对环境工程地质条件的评价的要求，达到了能较准确地预测突水、突泥、压煤以及评价瓦斯等有毒有害气体的影响和危害的目的。1:10000环境工程地质测绘及编图范围为南起大歇镇、北至万槽镇、西达金竹铺、东至龙沙场，总测绘面积80km2，矿井调查8个，各类地质控制点325个。
（3）1:2000工程地质测绘
严格遵照《公路工程地质勘察规范》（JTJ064—98）规定，并在1:10000环境工程地质测绘的基础上，沿隧道轴线左、右各100m范围内以工程地质岩段为填图单元进行详细分层、划分工程地质岩段界线；通过工程地质测绘定点控制了隧道轴线两侧200m范围内的地形地貌、地层岩性、地质构造及不良地质现象等；通过资料收集、现场观测查明隧址区范围内煤层采空区的分布特征；通过对井泉的出露条件控制，掌握含水岩组类型，地下水补给、迳流、排泄条件等水文地质特征；通过上述工作基本上达到了对隧址区围岩类别特征的掌握，达到了对隧道主要环境工程地质条件及隧道进、出口的稳定性，适宜性控制，实现了进行1:2000工程地质测绘的目的，为提供初步设计阶段所需工程地质资料创造了条件。本次勘察测绘面积3.2km2，调查各类地质控制点237个（见表1－2），以岩性层划分填图单元，且各点均采用现场定点观测描述上图，主要岩段界线采用全站仪测量控精品文档
制，精度达到1:2000比例尺测绘的精度要求。
工程地质、水文地质及环境地质
调查、测绘观测点统计表
表1－2
地质产状节理裂隙岩溶泉水溪沟矿井断层点不良地（个） （个） （个） （个） （段） （个） （个） 质（处） 484 78 32 20 4 8 19 4 2、工程地质钻探
方斗山特长隧道隧址区区域地质、水文地质环境复杂，工程地质钻探难度很大，为确保勘察质量和效果，避免盲目造成人、财、物及时间的无效投入，此次首先注重了勘察方案的确立。经我公司与重庆交通科研设计院反复研究，确定了勘察阶段的勘探工作量和勘察钻孔的具体目的，为保障工程地质钻探质量提供了前提。初勘阶段工程地质钻探的孔位、目的列表于后（表1—3、附表1）。
工程地质钻探方案及钻孔位置确定后，我公司先后出动1000型钻机2台套，XY-4钻机2台套，XY-2钻机2套，100型钻机2台进场展开施工。
钻探施工设备于2004年4月10日进场，经十余日施工用水管道铺设和机器安装布置，ZK4号钻孔于4月25日率先开孔，其它钻孔陆续转入施工，全部初勘钻孔于2004年8月5日结束，在施工的7个钻孔中，除ZK6号孔目前（井深547.83m）仍在施工中，ZK5号孔因于孔深547.26m处遭埋钻事故，虽经反复努力处理仍未达到设计终孔孔深外，其余钻孔均按原设计要求施工竣工。但由于隧道左、
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右轴线洞底高程近期（8月9日）发生变更，使ZK1、ZK2、ZK3、ZK4号钻孔出现未能控制到隧道洞底之下3～10m的情况（见1－4），上述钻孔虽未能达到更改后隧道洞底的控制深度，但差值不大，已基本达到了钻探的目的，能满足使用要求。
隧道初勘钻孔布置表
表1—3 勘 察 孔 位 置 地面 路面 设计 阶 (m) 标高 标高 孔深 地 质 目 的 段 号 (m) (m) (m) 揭露、探明进口段地质构造特征ZK1 K55+878.00中心 674.50 621.50 58.00 及采样试验评价围岩工程地质特征及稳定性。 揭露、探明侏罗系（J）等碎屑岩ZK2 K56+421.00中心 759.70 620.70 144.00 的工程地质特征，采样试验，了解含水岩组的透水性和富水性等。 揭露、验证须家河一段煤层及巴ZK3 K58+254.00中心 998.90 619.20 392.00 东组软弱围岩工程地质特征及含岩组初 的透水性和富水性等。 揭露、验证巴东组一段围岩工程勘 ZK4 K58+657.00中心 871.50 608.30 278.00 地质特征及F4断层等的透水性和富水性。 揭露、验证F3、F2断层性状、岩ZK5 K60+094.00中心 1346.90 569.30 790.00 体岩溶化程度及围岩的透水性和富水性。 揭露、验证F1断层性状、岩体岩ZK6 K62+099.00中心 1198.80 542.10 670.00 溶化程度与龙潭组煤系地层的分布及水文地质特征。 ZK7 K62+883.00中心 555.40 493.70 72.00 揭露、探明出口段围岩岩溶化特征、岩体工程地质特征及稳定性。 精品文档
完工钻孔孔底高程、原设计
洞底高程及现设计洞底高程对照表
表1-4 原设计洞底高程 现设计洞底高程 孔号 （m） （m） 孔 深孔底高程与现 洞底高程差值 左洞 右洞 左洞 右洞 孔底高程 （m） ZK1 640.38 640.47 613.19 613.26 60.10612.16 +1.03 ZK2 644.72 644.79 616.66 616.72 144.79616.73 +0.01 ZK3 616.43 616.53 591.53 591.60 384.42605.74 -14.14 ZK4 605.62 605.71 582.97 583.04 277.88594.50 -11.46 547.26ZK5 566.69 566.78 552.15 552.22 801.11 (提前终孔) 547.83ZK6 540.67 540.76 531.56 531.63 677.00 (正在施工) ZK7 493.14 493.23 493.95 494.02 73.00480.83 +13.19 本次钻探采用机械式回旋钻进，全孔取芯，钻孔施工一般采用φ150mm开孔，钻至完整基岩后下φ146mm套管护孔，随后再用φ91mm孔径钻至设计孔深（ZK6号钻孔因孔内事故，采用φ91导管护壁后，只得用φ75mm钻具钻至设计孔深），采用金钢石或合金钻探工艺，煤层及三叠系巴东组（T2b）页岩、粉砂岩等软弱岩层均采用仿美式双层采煤管。每钻进100m均进行钻具丈量并合理平差，按规定进行了孔斜测量且符合要求，岩芯均按顺序装箱编号，照相并及时鉴定及采取试验样品。钻孔竣工后就地掩埋岩芯，所有钻孔均采用
水泥沙浆封闭，钻探工程总体质量良好，达到了初勘目的。
钻探编录严格按《作业指导书》和《大纲》执行，严格要求钻探
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编录做到及时、准确，内容齐全详细，较好的完成了对岩体特征、地质构造、深部岩体溶化状况的控制。钻探采用孔径适中，满足各类样品采取和物探测井，水文地质试验等工作。施工中钻探土层均采用无水钻进，抽水试验钻孔基岩采用清水钻进符合工程地质钻探要求，土层采取率大于85%，断裂破碎及岩溶破碎带采取率大于65%，完整岩石采取率达80%。钻进过程中进行了回次水位观测，遇漏水、涌水、掉块、卡钻、摔钻等特殊现象停钻观测并记录，钻探工程所获深度、地质资料可靠、翔实。
3、物探测井
为加了强对隧道围岩岩性、裂隙、破碎带强岩溶化段及水文地质特征等的控制，除对洞口ZK1和ZK7号孔只作岩体波速测试外，其余洞身段施工的ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK6号孔均作了物探综合测井（内容包括声波、视电阻率r测井、地温、井径等），所有工作均严格按物探规程操作，物探测井的控制内容及精度满足勘探要求。测井试验成果详见物探测井报告。
4、煤层瓦斯测试
由于所施工的ZK6号钻孔未能揭露到煤层，因此在隧道轴线附近的茶园煤矿标高540m和380m的西、东翼工作面各采取一件煤层煤样进行试验，测试瓦斯等有毒有害气体等组成，样品现场密封送“重庆市煤炭科学研究院”进行全煤与瓦斯等多项参数测试，测试成果能有效代表洞轴线一带煤层的煤质与瓦斯性状。 精品文档
5、水文地质试验
此次勘察除对每个钻孔按要求进行了简易水位观测外，对ZK4号涌水钻孔还作了涌水量动态观测、水头高度测量等水文地质试验工作；对水位埋深大，贫水的进、出口段和洞身段钻孔，此次分别进行了分段式全孔注水水文地质试验；对在水位埋深有限，具一定富水性层位中布设的勘察钻孔均进行了分层水文地质抽水试验，有效地获得了隧址区部分层位的水文地质参数。（见表1—5）对抽水试验钻孔及煤矿井巷（茶园煤矿T1j和T1d）主要泵点及地表水分别采集水样进行了水质分析，分别收集了不同类型的地下水对砼的腐蚀性和施工用水的适宜性水质资料。
钻孔抽（注）水试验一览表
表1—5 钻孔试验段 抽（注）单位涌(注)渗透 影响 编号 井深 厚度 水流量 水 流 量 系数 半径 试验段 (m) (m) (升/秒) (升/秒.m) (m/d) (m) 岩 性 备注 ZK1 60.10 13.75 0.9650 0.5514 3.5272 32.87 砂岩 注水 ZK2 144.79 32.30 0.2301 0.09791 0.2294 11.26 砂岩 抽水 ZK3 62.10 12.10 1.0556 0.1730 1.2327 67.73 砂岩、泥0.4573 2.6718 38.41 灰岩 注水 394.42 15.31 1.0749 ZK4 277.88 62.57 3.3889 0.3290 0.5353 75.36 灰岩 放水 199.36 19.59 0.8989 0.1558 0.7381 49.57 ZK6 289.69 16.30 0.9717 0.1917 1.0616 52.24 灰岩 注水 366.97 18.62 1.6678 0.2761 1.3660 70.59 ZK7 73.00 21.30 0.8511 0.2800 1.2350 33.78 灰岩 注水 精品文档
6、岩土测试
为查明不同岩性，不同地层的岩石物理力学性质，获取围岩物理力学参数，本次勘察在钻孔中洞身深度附近采取代表性岩芯样品共21组计252件，送“重庆岩土工程检测中心”，进行物理力学试验，样品的采取严格按相关规程规范执行。测试成果详见岩石检测报告。
7、工程测量
根据设计院提供的1:2000路线平面图及控制点成果作为起算数据，用全站仪由控制点发展下一级支点到进、出口或设计钻孔附近，再以极坐标法对钻孔进行定测。实地放测隧道轴线和纵横剖面，实测井巷位置及重要地质点，成果精度达0.01m，满足初勘图件精度要求，测量成果详见附表2。
8、资料收集
隧址区区域地质、水文地质研究程度较高。此次勘察主要收集了四川省地质局107队1980年编制的1:20万《忠县幅区域地质调查报告》，208队于1981年编制的《区域水文地质普查报告》和四川煤炭工业厅煤田地质勘探公司135队1965年完成的《石柱、忠县方斗山煤田万槽矿区地质普查勘探报告》，以上报告不仅反映了勘察区的区域地质、水文地质和煤田地质规律，而且还指导了区内茶园、忠县等煤矿的开采，资料真实、可靠。
此次工作还收集了石柱气象局1993～2003年石柱县一带相关的精品文档
气象资料。包括降雨量、风向、气温、寒期、雾日，为隧道施工、评价地下水的补给条件提供了较为准确的资料。
二、隧址区工程地质条件
（一）位置、交通
方斗山特长隧道隧址位于重庆市石柱土家族苗族自治县大歇镇双笕村与万槽乡大竹村之间，由东往西横穿方斗山脉中段，地理座标为东经108°06′～108°10′，北纬30°06′～30°12′。隧道进口距双笕村石（柱）忠（县）二级公路约500m，距石柱县县城约15km，隧道出口附近有老石柱——忠县公路（碎石）通过，距石柱约40km。隧址区洞身段也有乡村公路通达，交通较为方便。见（图2—1）
（二）地形、地貌
方斗山特长隧道由东至西穿越方斗山山脉中段，方斗山脉走向呈北东——南西，山脉全长愈140km，山体宽一般4.00～6.00km，山脊高程一般为1600.00～1650.00m，方斗山主峰高程1680.30m。方斗山属条形低中山，具构造剥蚀——溶蚀地貌特点。方斗山山脊一带保留有川东平行岭谷地形地貌特征，方斗山山脊东侧及西部坡脚平行山脉走向发育有长数公里至数十公里长条形溶蚀槽谷，溶蚀槽谷分别分布于1500.00～1550.00m和1300.00～1350.00m和500.00～600.00m等高程一带，槽谷底部平缓开阔，串状分布有溶蚀洼地，落水洞、竖井等岩溶形态和景观。方斗山山体两侧坡麓自然斜坡陡峻，坡角
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一般达25°～30°；方斗山除西侧坡脚仍发育有溶蚀槽谷外，两侧坡脚地形破碎，常为地下水的集中排泄带和地表冲沟源头。见（图2 —2）
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2—1 交通位置图
方斗山西濒长江，在方斗山至长江河谷的相邻地段以丘陵为主，具有构造剥蚀——侵蚀地形地貌特征。该区丘陵以中丘、深丘为主，丘顶高程350.00～500.00m，丘间冲沟发育，切割深度较大，相对高差150.00～200.00m。
方斗山以东属构造剥蚀——侵蚀低山地貌区，山脊高程1000.00～1100.00m，龙河支河在隧址区高程一般为600.00～620.00m，相对高差达400.00～500.00m。方斗山特长隧道进口段和部分洞身均布设于上述低山区，而特长隧道出口则位于方斗山西坡坡
脚地带。
图 精品文档
（三）气象、水文
隧址区属亚热带湿润季风气候区，多雨，多雾，寒冷、山区立体气候显著，区内雨量充沛，四季分明，具冬冷、夏热、秋凉，冬有寒雪的季节特征。据石柱气象资料表明，1993～2003年历年日最大降雨量165.7mm，月最大降雨量552.4mm，降雨主要集中在4～6月份，年平均降雨量1052.7mm，最大年降雨量1701.2mm，历年主要风向为东南向，历年平均气温16.4℃，月最高气温40.2℃，日最低气温-4.7℃，月平均最低气温12.7℃，月平均最高气温22.3℃。历年平均雾日数12天，年平均无霜期279天。
区内水流属龙河水系，其支流碑记沟在隧址K55+250～K58+100与隧道左洞近似平行发育，蜿蜒曲折，由北向南于双笕村流入菜地坝河，汇入龙河，全长3.85km，流域面积约4.5km2
，本次勘测流量172800m3
/d，平均水力坡度12.5%，局部地段见跌水，据访溪沟水源主要用于当地农田灌溉及大歇乡居民饮用水。
（四）地层岩性及主要矿产
1、地层岩性
按1978年“西南地层表四川分册”地层划分意见，隧址区在地层分区上属四川盆地分区万洲小区，出露及埋藏的地层为古生界二叠系中、上统（P2-3）至中生界侏罗系沙溪庙组（J2s）的浅海相、内陆河湖相的碳酸盐岩类和碎屑岩系，而区内第四系不发育，仅零星分布，厚度一般小于10m。见（表2—1） 精品文档
方斗山隧道隧址区地层简表
表2—1 界 系 统 组 段 代号 厚度 （m） 岩 性 简 述 新 第 全 生 四 新 Q4col+dl 0～10m 亚粘土、砂土、块石土，石质为页岩、界 系 统 Q4el+dl 砂岩、灰岩 沙溪庙组 J2s 泥岩、粉砂质泥岩、岩屑长石砂岩、英砂岩 中 四段 J2x4 粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩 J统 新田三段2x3 粉砂质页岩、粉砂质泥岩、石英细砂岩 侏 沟组 二段 J2x2 页岩、石英粗砂岩细砂岩 罗 一段 J2x1 泥岩、石英细砂岩、石英粉砂岩 大安寨系 J钙质泥岩、页岩、粉砂质泥岩、夹薄层生物1-2z3 中 段 碎屑灰岩 下 自流马鞍山J1-2z2 统 井组 段 泥岩、页岩、粉砂岩、细砂岩 东岳 庙段 J1-2z1 紫红色泥岩、页岩、底部为介壳灰岩 下 珍珠中 统 冲组 J1z 泥岩、页岩、石英粉砂岩、石英砂岩 上 须家 统 河组 T3xj 长石石英砂岩、岩屑砂岩 灰质页岩、砂岩夹煤线 生 三段 T 中 巴 2b3 页岩、粉砂岩 统 东 二段 T2b2 泥岩、泥质粉砂岩 界 组 三 一段 T2b1 页岩、泥灰岩、灰岩、白云质灰岩 嘉 四段 T1j4 角砾状灰岩、白云质灰岩 叠 陵 三段 T1j3 灰岩、白云质泥岩 下 江 二段 T1j2 泥岩、白云质灰岩、角砾状灰岩 系 组 一段 T1j1 泥质灰岩、白云质灰岩 四段 T1d4 泥岩、白云质灰岩、白云质泥岩 统 大 冶 三段 T1d3 灰岩夹页岩 组 二段 T1d2 灰岩、含泥质灰岩、泥质灰岩 一段 T1d1 页岩、泥质灰岩及灰岩 二 上 长兴 组 P3c 灰色、深灰色，灰岩、含燧石结核灰岩 叠 龙潭 燧石灰岩、钙质页岩、铝土质页岩及煤层 统 组 P3l 系 中 茅口 统 组 P2m 灰岩、燧石灰岩 精品文档
经实测隧址区地层剖面，隧址区地层岩性由老至新分述于后如下：
（1）二叠系（P） ①茅口组（P2m）
下部为深灰色厚层状微晶灰岩、生物碎屑灰岩、夹有机质页岩；中部为灰～浅灰色厚层灰岩、含燧石结核或条带；上部为灰色厚层灰岩、生物碎屑灰岩，含有机质。全组厚311～344m。
②龙潭组（P3l）：为灰、深灰色、灰黑色钙质页岩、页岩及燧石灰岩，底部为灰、灰白色铝土质页岩，该层富含黄铁晶粒及结核，其上为全区唯一可采的K1煤层，煤层厚0.18～1.38m，平均厚0.61m。全组厚35～64m。
③长兴组（P3c）：下部为灰、深灰色薄～中厚层灰岩，含燧石结核或条带；中部为灰、浅灰白色中厚层含燧石结核灰岩，夹生物碎屑灰岩，上部为深灰色、黑色薄～中厚层状灰岩，含大量燧石结核。该组厚160～320m。
（2）三叠系（T） ①大冶组（T1d）
四段（T1d4）：为紫红色泥岩、泥质灰岩及白云质泥岩，东翼厚33.00m，西翼厚30.00m。
三段（T1d3）：为灰、浅灰色厚层状灰岩夹白云质灰岩，局部夹精品文档
鲕状灰岩及少量页岩，东翼厚265.50m，西翼厚152.11m。
二段（T1d2）：为浅灰色薄～中厚层状灰岩、含泥质灰岩，偶夹少量页岩，东翼厚83.00m，西翼厚89.00m。
一段（T1d1）：为灰色、黄灰色及深灰色页岩、有机质页岩、薄层泥质灰岩及灰岩，东翼厚23.00m，西翼厚24.00m。
②嘉陵江组（T1j）
嘉陵江组地层厚500～1050m，根据岩性组合特征可为四段： 四段（T1j4）：灰、浅灰色厚层状角砾状灰岩及白云质灰岩，局部夹鲕状灰岩及薄层白云岩，东翼厚171m，西翼厚140m。
三段（T1j3）：以灰、浅灰色厚层灰岩为主，夹白云质灰岩，东翼厚617.00m，西翼厚206.00m。
二段（T1j2）为浅灰、灰色厚层状灰岩及白云质灰岩组成，夹不规则次生角砾状灰岩（盐溶角砾岩），东翼厚265.00m，西翼厚181.00m。
一段（T1j1）：为灰、浅灰色泥岩、泥质灰岩及白云质泥岩，东翼厚443m，西翼201.00m。
③巴东组（T2b）
三段（T2b3）：为灰绿色、黄灰色页岩，泥质灰岩，厚30～95m。二段（T2b2）：为紫红色泥岩，夹灰绿色泥质粉砂岩、薄层状砂岩，厚100～162m。
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一段（T2b1）：为灰、黄灰色夹灰绿色页岩，间夹黄灰色薄至中厚层状泥灰岩，厚120～170m。
④须家河组（T3xj）
上部为一套灰色、黄灰色，中～巨厚层状长石石英砂岩、岩屑砂岩，夹三层薄层状页岩夹铁矿透镜体，厚1～1.50m。底部为黑色灰质页岩、灰色、黄灰色粉砂质页岩夹煤线，厚12～27m，钻孔ZK3揭露。该组厚230m。
（3）侏罗系（J） ①珍珠冲组（J1z）
为紫红色、灰绿色、黄灰色等杂色泥岩、砂质泥岩夹浅灰色、黄灰色中至厚层状细至中粒岩屑石英砂岩夹泥岩、砂质页岩，该组厚度200～210m。
②自流井组（J1-2z）
大安寨段（J1-2z3）：由灰、深灰色，局部为紫红色钙质泥岩、页岩、粉砂质泥岩组成。底部夹二层黄灰色生物碎屑灰岩，厚0.7～1.50m，本段总厚69～71m。
马鞍山段（J1-2z2）：主要由紫红色、灰绿间夹少量紫灰色泥岩、页岩组成，夹少量粉砂岩、细粒砂岩，本段厚50～77m。
东岳庙段（J1-2z1）：主要由灰、深灰色泥岩、页岩组成，夹介壳灰岩及泥质灰岩，本段厚20～40m。 精品文档
③新田沟组（J2x）
该组厚253～317m，根据岩性组合特征可划分四个岩性段： 四段（J2x4）：以黄绿色为主，夹紫红色粉砂质泥岩、粉砂岩，细砂岩，含钙质粉砂岩团块结核。
三段（J2x3）：为黄绿色，深灰～灰黄色，粉砂质页岩、粉砂质泥岩、石英细砂岩。
二段（J2x2）：为灰绿、灰黄、深灰色页岩、夹石英粗砂岩、细砂岩。
一段（J2x1）：为紫红色、黄绿色泥岩，含钙质团块，夹薄至中厚层状石英细砂岩、石英粉砂岩。
④沙溪庙组（J2s）
根据岩性组合特征该组一般可分上、下两个岩性段：
上段以紫红色、棕红色泥岩、粉砂质泥岩为主，夹灰、灰绿色，厚至巨厚层状岩屑长石砂岩及岩屑长石石英砂岩；含大量钙质团块及结核，隧道进口主要穿越该组底部，钻孔ZK1有揭露。本段厚1551～1606m。
下段（J2xs）：以紫红色泥岩及粉砂质泥岩为主，夹灰、灰绿色，中至厚层中～粗粒岩屑长石砂岩、长石砂岩及长石石英砂岩。底部为一层厚约5～9m的砂岩，俗称关口沙岩，顶部为黄灰色叶肢介页岩，为区域性标志层，本段厚459～502m。钻孔ZK2有揭露。
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（4）第四系（Q）
主要由冲洪积层（Q4al+pl）、坡残积（Q4el+dl）、崩坡积（Q4col+dl）等成因类型的块石土、碎石土、亚粘土和卵石土组成。单层厚度小于10m。坡残积沿隧道轴线均有分布，范围较广，在溶蚀槽谷中相对较集中。崩坡积主要分布于方斗山两侧斜坡及坡脚一带，而冲洪积则集中分布于隧道附近的沟谷之中。
2、隧址区主要矿产
方斗山隧道隧址区矿产以煤为主，主要赋存于二叠系上统龙潭组（P3l）中，共一层（K1煤层），最厚达1.40m，平均厚0.61m。方斗山背斜西翼沿地层走向分布有小龙洞、茶园、龙洞等煤矿在对该层煤进行系统开采，仅茶园煤矿年产量就已达15万吨，是石柱、忠县地区的能源基地。三叠系上统须家河组（T3xj）下段局部含有煤线或薄层煤，但稳定性及连续性差，在隧址区不具开采意义。
此外，二叠系上统龙潭组（P2c）煤系中局部富集有黄铁矿、菱铁矿等伴生矿产，其中部分具工业的价值，但各矿对煤矿矿渣中的上述矿产回收利用。
嘉陵江组（T1j）一段，三段灰岩是生产水泥的良好原料，现隧址区方斗山水泥有限责任公司在大量开采该区嘉陵江三段灰岩生产水泥。
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（五）地质构造
方斗山特长隧道隧址区位于杨子准地台重庆台坳重庆陷褶束万州凹褶束的方斗山背斜构造带，方斗山背斜东部为石柱向斜，西侧则与丰都——忠县向斜相邻，方斗山特长隧道正好穿越上述方斗山背斜构造（见图2—3）。
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此次拟建的方斗山特长隧道横穿整个方斗山背斜，进口布设于侏罗系沙溪庙组（J2s）层位中，隧道自东向西对称地穿越了中生界三叠系（T）、古生界二叠系（P）的地层层位，隧道出口则布设于三叠系巴东组（T2b）地层层位中。隧址区除进口段近3000m地质构造带较为简单外，其余里程均处于方斗山背斜及伴生的断裂带集中展布区，区内构造次级断裂及低次序褶曲发育，岩层产状杂乱、岩体破碎、地质构造异常复杂。
1、褶曲
（1）方斗山背斜
为线状弧形构造，背斜轴线以北20°～40°东，局部北60°东方向延伸至长滩井以南，自然弯曲为北20°～80°东，至羊子嵌东精品文档
一公里消失在巴东组内，倾伏角19°，背斜构造在忠县幅图区内延伸长度为146km。背斜两翼岩层产状不对称，南段北西翼岩层倾角40°～60°，南东翼约70°～80°，局部近直立甚至倒转，背斜北段则转为北西翼陡，南东翼缓。隧址区内背斜轴部遭到F1断层（即1∶20万区域地质调查报告中所称的横梁子逆冲断层）的破坏。背斜轴部出露最老地层为古生界二叠系中统茅口组（P2m）地层层位，其两翼则依次出露为古生界二叠系上统（P3l）、三叠系下统（T1d），三叠系中、上统（T2+3）和侏罗系中下统地层（J1+2）。
该背斜轴面扭转，轴线弧形弯曲，枢扭起伏变化大，总体由南西往北东存在降低趋势，背斜具长轴状背斜特征，背斜构造轴受断裂构造改造显著。
（2）丰都——忠县向斜
位于方斗山背斜以西，全长40km，轴线走向N30°～40°E，北西翼倾角2°～70°，南东翼倾角3°～80°。向斜构造内主要出露中生代侏罗系（J）红色泥岩、砂质泥岩地层，整个向斜核部平缓开阔，而两翼靠近背斜部位则急剧变陡，北翼甚至倒转，向斜形态具厢形特点。
（3）石柱向斜
位于方斗山背斜以东，轴向以北30°～40°东方向延伸至马角
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嘴一带弯转成突向北西的弧形，再以北60°～70°东的方向经马头场至清水塘以北，使须家河组以上诸地层扬起。轴线略呈“S”形弯曲，忠县幅图区内长125km，核部最新地层，为沙溪庙组，两翼地层由中、下侏罗统及上二叠统组成。核部地层倾角一般4°～20°，北西翼倾角15°～78°，南东翼14°～68°，隧道穿越该向斜北西翼地层。
2、断裂构造
（1）F1逆断层（即1∶20万忠县幅区域地质调查报告中所称的横梁子逆冲断层）：位于方斗山背斜南段，隧址区内该断层位于方斗山山脊西侧瞎子坪、矮子坡、毛二坪、水马门一带，断层走向北 20°～40°东，倾向北西，倾角40°～50°，走向与方斗山背斜轴向吻合，延伸长约38km。断层下盘地层为二叠系中统茅口组（P2m）的灰色、棕灰色、灰黑色中厚层状灰岩，与上盘地层二叠系上统长兴组（P3c）的中厚层状燧石灰岩直接接触。地层断距约1100余米。隧道轴线在方斗山背斜构造近核部K60+977.67～K61+030.81m通过该断层。
（2）F2、F3层：为茶园一带由方斗山断裂构造（F1）分支派生出来的断裂构造，造成三叠下统（T1）地层层位出现重复，地表两断层下盘均为三叠系下统嘉陵江组（T1j）灰色中至厚层状石灰岩，白云质灰岩、岩溶角砾岩，而上盘则为三叠系下统大冶组（T1d）的紫精品文档
红色页岩、灰色泥灰岩、页岩。地层重复方式基本一致，地层断距300～900米，断层走向N60°E，与岩层走向约呈20°交角，断层面倾向东南。其中F3断裂带更系F2断层在茶店的分支断层，将大冶组（T1d）顶部紫色页岩断为二段。拟建的方斗山隧道轴线在方斗山背斜南东翼K59+903.83～K60+028.09m通过该断层。
（3）F4断层（干柏树逆断层）：断层位于方斗山麓坡脚，南自环大山起，向北经大茶园、干柏树止于长田坝，断层走向约N35°E，与岩层走向大致相同，断层面倾向东南，倾角40°～60°，断距约300～500m。下盘地层主要为三叠系下统巴东组（T2b）薄层泥灰岩、泥岩及页岩等，上盘为嘉陵江组（T1j）四段的灰岩，盐角砾岩等。隧道轴线在瓦厂处（K）通过该断层，该断裂带地下水丰富，有泉群成带分布。
3、节理
隧址区属地质构造影响显著地段，据实地节理测量点统计；区内构造裂隙发育，发育方向与构造线趋于一致，且于侏罗系沙溪庙组（J2s）和三叠系上统须家河组（T3xj）地层层位中最为普遍。区内常见有四组节理，间距一般0.2～0.5m左右，可达5～24条/m3，节理面多为平直、光滑状，开度1～3mm，少数＞5mm，延伸长在1～8m，个别达10m以上，大部分为泥质充填。
综合各节理点观测资料，区内主要四组节理为：
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J1组走向20～53°，主要倾向290～323°，倾角26～41°，节理间距0.30～1.00m，开度一般1～5mm，个别达8mm，多无充填，延伸多在3～10m，个别达20m。
J2组走向255～302°，主要倾向165～212°，倾角多在34～ 58°，少量80°，节理间距一般0.5～1.5m，开度1～6mm，个别达11mm，多无充填，部分见泥质、方解石充填，延伸长3～8m。
J3组走向192～214°，倾向102～124°，倾角33～53°，个别达76°，节理间距0.3～1.00m，开度1～5mm，无充填，延伸长3～15m。
J4组走向105～119°，主要倾向15～29°，倾角多在46～69°，少量为89°，间距一般0.50～1.00m，少量泥质充填，延伸3～20m。
钻孔揭露深部地层层位中节理数量相应减少，且多为方解石充填。区内岩体中除大型断裂构造外，层理面亦为主要控制性结构面，其中尤以侏罗系中下统自流井组东岳庙段（J1-2z1）和三叠系中统巴东组（T2b）第一段、第三段等页岩中层理面最为发育，岩体各向异性特征显著，对岩体完整性、均一性的影响十分突出。
（六）可溶性碳酸盐岩类及岩溶化特征
方斗山特长隧道隧址区可溶性碳酸盐岩类分布较广，岩溶发育，除岩溶对隧道稳定性有影响外，其中丰富的岩溶水产生的突水、突泥等灾害的影响也很突出，探明可溶性岩类岩溶化程度及规律在隧址工精品文档
程地质勘察中具有显著的地位和价值。
1、可溶性碳酸盐岩类的岩溶化特征
（1）可溶性碳酸盐岩类的组成、结构差异与岩体岩溶化程度 方斗山特长隧道隧址区可溶性碳酸盐岩类，集中分布于隧址K58+660～K63+040段，由老至新主要出露有古生界二叠系中统茅口组（P2m）、上统长兴组（P3c）、中生界三叠系下统大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1j）、中统巴东组一段（T2b2）以及侏罗系中下、下统自流井组大安寨段底部（J1-2z3）等，出露厚度4030m，约占隧址区穿越地层总厚度的52.4%。
区内的可溶性碳酸盐岩类主要为一套浅海相、滨海相和泻湖相的中厚层状灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩、泥质灰岩、泥灰岩以及含盐、含石膏组分的膏盐角砾岩等组成。由于它们在化学组份、矿物成分和岩层结构、构造等方面存在差异，因此，它们的可溶性和岩体岩溶化程度也存在着差别。
区内出露的三叠系下统嘉陵江组（T1j）第二、四段的膏盐角砾岩和三叠系中统巴东组（T2b）第一段中含有部分盐、石膏组分的岩体的溶解性相对较高，十分有利于产生溶蚀和岩溶现象，次为二叠系上统长兴组（P3c）和三叠系下统大冶组（T1d）的部分灰岩、白云质灰岩等层位。因此在上述地层层位出露区岩溶，溶蚀现象相对集中。如区内的鱼池——瓦屋、王家院子——茶店、万槽——江阳坝等溶蚀
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槽谷、及其中串状发育的溶蚀洼地、漏斗、落水洞及溶蚀残丘等均与上述层位中可溶性碳酸盐岩类的成分、结构分不开，而岩体的岩溶化程度和深度也较相邻地段的其它层位可溶性碳酸盐岩类的岩溶化程度高和岩溶发育的深度大，如相邻出露的古生界二叠系中、下统（P1-2）和三叠系（T）地层中仅部分中厚层状灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、生物碎屑灰岩等层位中见有部分溶蚀裂隙、漏斗、竖井、溶沟、溶槽及石芽等岩溶形态，其岩体的岩溶化程度和深度则远不及膏盐角砾岩等可溶岩层位的出露区。
（2）地下水活动对可溶性碳酸盐岩类岩溶化程度的影响 区内部分断裂带因岩体破碎有利于地下水进行垂直和水平运移，有利于地下水对岩体中的可溶盐成分进行溶解和溶滤，因此，隧址区断裂带内的可溶性岩体的岩溶化程度和深度也较相邻地段的可溶性碳酸盐岩溶化程度高，发育深度大。
如王家院子——茶店溶蚀槽谷展布的F3断裂带就发育了胡家——节槽——野猪凼地下水岩溶管道系统。它的发生、发展及分布特点都与该地段F3断裂构造带岩体破碎、有利地下水渗入、运动关系密切。
而隧道K58+657m段布设的ZK4钻孔，揭露到F4断裂带上盘的三叠系中统嘉陵江组(T1j4)第四段的灰岩、膏盐角砾岩层位时，由于裂隙发育和有利地下水活动和岩溶发育，以致钻孔揭露到相对丰富的精品文档
岩溶水，水头高出地面达12.04m，涌水量达300m3/d，不仅说明部份断裂带有利地下水活动，而且岩体岩溶化程度也相对较高。
在可溶性碳酸盐岩类与相对隔水层的接触带常常也是地下水运动相对强烈的地段，由于地下水自上而下存在沿隔水层底板集中运移的特点和规律，因此也有利于地下水沿上述接触带对岩体中的可溶盐成分进行溶蚀、溶解作用，以致这些地段岩体的岩溶化程度、深度也较相邻的可溶性碳酸盐岩类岩体高。
从上世纪六十年代，四川省煤炭工业厅煤田地质勘探公司在方斗山进行煤田地质普查中发现，方斗山西翼二叠系上统龙潭组（P3l）的铝土质页岩、碳质页岩夹煤层层位在区域内普遍遭到了地下水侵蚀，不少地区煤层已侵蚀饴尽，且在忠县一矿、茶园煤矿的煤矿开采中得到了证实。以上现象进一步证实了在漫长的地质历史中，于二叠系上统长兴组（P3c）中厚层状灰岩、白云质灰岩与下伏隔水底板龙潭组（P3c）煤系地层接触带有利地下水强烈活动下，以致区域内出现煤层遭到了普遍侵蚀的现象。从以上可溶岩溶化程度观察说明，二叠系上统长兴组（P3c）中下部可溶性碳酸盐岩体与龙潭组（P3l）接触带也是区域内岩体岩溶化较高的层位。
2、隧址区岩溶发育、分布规律及特征 （1）岩溶化岩体顺层发育规律
隧址区岩体岩溶化特征、规律与区域内可溶性碳酸盐岩与相对隔
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水层相间产出有密切联系，由于可溶岩含水层中的地下水在区域性侵蚀基面的制约下具有沿岩层走向顺层运动的水文地质规律，而方斗山特长隧道隧址区的断裂构造虽然相对发育，但著名的方斗山断裂（F1）等都与方斗山背斜构造等具有同向发育特征，断裂带对背斜构造中岩层的呈层结构和产状改变并不显著，因此，区内无论是可溶性碳酸盐岩层与非可溶性岩层之间，还是岩溶化程度较高的岩层与岩溶化程度较低的岩层层位之间的层序、展布特点均未受到较大改变或破坏。因此区域内岩溶化程度较高的三叠系下统嘉陵江组（T1j）第二段、第四段，中统巴东组（T2b）一段，和二叠系上统长兴组（P3c）下部等岩溶化岩体顺层发育、分布的特征十分明显。
同时由于隧址区的方斗山断裂带（F1）、F2、F3、F4等与方斗山背斜轴线发育方向具有同向特征，沿上述断裂带由于可溶性碳酸盐岩岩体破碎有利地下水沿断裂带运动，因此沿断裂带往往分布有强岩溶化岩体，如K60+100附近的王家院子——茶店的岩溶槽谷发育特征，受到F2断裂带控制就是例证。而K61+099m的ZK6号孔在孔深479.00～524.76m，揭露到的巨大岩溶洞穴也明显地具有沿岩层走向的顺层发育特征。
综上所述，在方斗山特长隧道穿越地段强岩溶化岩体沿岩层走向顺层发育的特点十分显著。 （2）岩溶发育的呈层特征 精品文档
方斗山特长隧道隧址区可溶性碳酸盐岩类在漫长的地质历史中，不仅经历了多次地质构造运动的改造，而且还在地壳上升运动中普遍经历不同地质历史阶段的溶蚀、剥蚀等地质营力的作用和改造。且在区域内发育分布了部分夷平面及相关的溶蚀槽谷等溶蚀、剥蚀现象，上述现象不仅记录了阶段性地壳上升运动历史，同时它们也揭示了隧址区岩溶发育阶段及岩溶发育规律。方斗山一带有规律分布的瓦屋——磨子坪（1500～1550m）、王家院子——茶店（1300～1350m）、龙王庙——干柏树（950～1050m）、万槽——江阳坝（550～600m）等溶蚀槽谷，它们在一定程度上代表了方斗山隧道隧址区在相关地文期中，地壳上升运动中的区域性特点和历史。其中1500～1550m、1300～1350m等高级溶蚀槽谷是较早地文期形成、发育的产物，近代它们随地壳上升运动，地下水活动主要表现为垂直运动，岩溶则以垂直的溶蚀现象为特征。而550～600m和950～1050m等低级槽谷中赋存、运动的地下水则受控于当代区域侵蚀基准面，地下水则以水平运动为主，因此区域内发育的水平溶洞、暗河出口等水平岩溶形态，经野外观测和ZK5号钻孔等实际测量，在方斗山东部地下水的水平循环带及地下水水位高程一般为910.00～950.00m，而西部则在450.00～500.00m一带，以上现象除与方斗山地区岩溶发育的呈层规律存在一致性外，也和低级夷平面内发育的地下水水平循环带的发育分布特征相吻合。
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此外，由于受长江三峡形成、发展的影响，致使区内的龙洞口——干柏树夷平面和万槽——江阳坝溶蚀槽谷等都遭到严重破坏，目前已失去了溶蚀槽谷等的整体特征。
（3）隧道西段（大桩号段）是岩溶及溶蚀现象集中分布区 方斗山特长隧道的走向与方斗山山脉走向近于垂直或大角度相交，隧道东段主要出露地层为侏罗系（J）的砂泥岩，而西段则以古生界二叠系（P）和三叠系（T）可溶性碳酸岩类为主。因此，隧址区段K58+660～K62+940m段是隧址区岩溶、溶蚀现象的集中分布区,隧道通过时往往会与地下发育、分布的各种规模的岩溶、洞穴、溶蚀现象不期而遇。
（七）主要地下水类型及地下水补给、迳流、排泄条件
1、地下水主要类型及含水岩组的富水性
根据调查，方斗山特长隧道隧址区主要赋存有碳酸盐岩类溶洞水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、基岩裂隙水等几种主要地下水类型：
（1）碳酸盐岩类溶洞水（Ⅰ）
碳酸盐岩类溶洞水，含水岩主要由岩溶化程度较高的古生界二叠系上统长兴组（P3c）底部及部分层位、中生界三叠系中、下统大冶组（T1d）顶部、嘉陵江组（T1j）第四段和巴东组（T2b）第一段等灰岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩、白云岩、泥质灰岩及含石膏的盐溶角砾岩等组成的溶洞水含水岩组成。上述含水岩组岩溶化程精品文档
度很高，溶蚀现象在地表以岩溶槽谷和串珠状分布的溶蚀洼地、落水洞、竖井等垂直溶蚀现象为特征，有利于降雨等进行渗入式或注入式补给。在深部则以网络状岩溶裂隙、岩溶管道以及巨大的溶蚀——侵蚀洞穴为主。地下水具有庞大复杂的运移赋存空间，地下水十分丰富，常以岩溶大泉、暗河出露地表，地表泉流量一般为10～100L/s。根据上述含水层地下水的总排水量和勘察钻孔水文地质试验所获成果（见表2—2），该含水岩组地下水富水性应为富水的。
（2）碳酸盐岩类裂隙岩溶水（Ⅱ）
赋存于方斗山山脉主脊一带，含水岩组主要由古生界二叠系中统茅口组（P2m）、上统长兴组（P3c）上部、三叠系下统大冶组（T1d）上部和下部、嘉陵江组（T1j）、第一、第三段、三叠系中统巴东组（T2b）第一段以及侏罗系中下统自流井组大安寨段底部（J1-2z3）等岩溶化程度相对较低的厚层状灰岩，生物碎屑灰岩、含燧石结核灰岩、白云岩等组成，碳酸盐岩类含水层组成。由于上述可溶岩含水岩组出露区溶蚀现象除地表的溶沟、溶槽、石芽等相对发育外，还可观测到部分零星分布的落水洞、竖井、溶蚀裂隙等岩溶垂直形态，地下水主要沿溶蚀裂隙接受渗入式补给，地下水获得的补给量受到了一定限制。该含水岩组地下水接受降水渗入补给后，往往沿溶蚀裂隙运移，地下水露头数量较少，泉流量一般为0.1～10.0L/s。经钻孔进行水文地质试验的结果表明（表2—2），此类含水岩组的富水性一般
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属弱—中等富水的。
方斗山特长隧道各地下水类型主要参数试验成果一览表
表2—2 主要水文地质参数 地下水类型 水文地质 水文地质试验水文地质试验试验方法 钻孔编号 层位代号 采用公式 K(m/d) R(m) 碳酸盐岩类注水试验 ZK5、ZK7 T1j4 1.235～152.131 33.78～61.67 K0.366Q2H溶洞水 潜水:HSlgr 碳酸盐岩类注水试验及裂隙岩溶水 放水试验 ZK4、ZK5、ZK6 P3c、T1j3、T1d2、T0.535～3.202 19.68～75.36 2b1 R=10sK 注水试K0.366Q2H碎屑岩类孔验及抽水试ZK1、ZK2、T2b2、T承压水: HSlgr2b3、0.229～11.26～ 隙裂隙水 验 ZK3 T3xj、J2s 3.527 67.73 R=10sK （3）碎屑岩孔隙裂隙水（Ⅲ）
赋存于方斗山东侧中低山区的中生界三叠系上统须家河组（T3xj）和侏罗系（J）的厚层砂岩体组成的含水岩组中，地下水主要接受降雨渗入式补给，并赋存于岩体的孔隙和裂隙网络中。由于含水层规模有限和受相对隔水层夹持，补给量受到了限制，地下水露头及涌水量一般有限，地下水露头的泉流量为0.01～2.0Ls，经钻孔水文地质抽水试验（表2—3）含水岩组富水性属弱富水—中等的。
此外，区内部分冲沟堆积层中还有少量的松散岩类孔隙水，由于对隧址环境水文地质意义有限，报告不予叙述。
方斗山特长隧道隧址区地下水主要有碳酸盐岩类溶洞水、裂隙岩溶水和碎屑岩孔隙裂隙水等地下水类型，水化学类型以HCO3—Ca·HCO3—Ca·Mg型水为主，矿化度一般为0.184～0.356g/L，PH值7.38～7.72、水温17～20℃，地下水一般不具侵蚀性（表2—3）。精品文档
但从ZK4采集的水样化验成果显示：三叠系中统巴东组（T2b）第一段的泥灰岩、膏盐角砾状灰岩中的地下水则具有SO4·HCO—Ca·Mg水的水化学特征，矿化度达0.593q/C、侵蚀性CO2含量达3.55mg/L，显微侵蚀性。上述水化学特征应与含水层等层位中分布有含石膏层或膏盐角砾岩成分有一定关系。
（4）相对隔水层
方斗山特长隧道隧址区的二叠系上统龙潭组（P3c）、三叠系下统大冶组（T1d）第一段、第四段、中统巴东组（T2b）第二、第三段、上统须家河组（T3xj）下部以及侏罗系中、下统（J1-2）的泥、页岩、煤系等因透水性差、层位稳定，均属相对隔水层。
此外区内地表水无侵蚀性CO2对混凝土无侵蚀性。
方斗山特长隧道地下水水质特征一览表
表2—3 地下水 侵蚀性 类型 水化学类型 矿化度 (g/L) PH值 总硬度 (mg/L) CO2 水温 (mg/L) 碳酸盐岩类溶HCO3—洞水 Ca·Mg 0.200 7.72 200.51 0 18℃ 碳酸盐岩类裂HCO3—隙岩溶水 Ca·Mg 0.184 7.38 184.26 0 20℃ 碎屑岩 HCO3—孔隙裂隙水 Ca·Mg 0.356 7.4 330.97 0 17℃ 2、地下水的补给、迳流、排泄条件 （1）地下水的分水岭位置及水文地质体系
方斗山主脉为一长条形山脉，其延展地带与方斗山背斜构造的展
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布区基本一致，方斗山特长隧道穿越的方斗山具有背斜隆起山的特点，同时断裂构造与背斜构造具同向微切层特征，断裂构造对背斜构造的形态特征破坏有限，区域内仍保留了地下水含水岩组与相对隔水层沿背斜核部向两翼相间出露分布的区域水文地质特点。因此，在自然状态下，各个含水岩组具有顺背斜两翼岩层产状产出，各含水岩往往组成具独立的地下水水文地质单元的状况仍然十分突出，地下水在接收降雨补给后常常会在区域性侵蚀基准面、或当地侵蚀基准面的控制下，沿含水层走向发生顺层运移和排泄。
区域内发育于方斗山背斜轴部一带的方斗山大断裂规模宏大，它形成的时间较早，后期又经历了多次构造运动的改造，断裂带挤压、
扭动特征显著，断裂带中早期形成的构造碎裂岩体及其附近，两侧岩体基本上被次生方解石充填、胶结，断裂带在一定范围内具有良好的隔水、阻水作用，它将背斜构造两侧含水岩组有效地进行了阻隔，在方斗山山脊西约1km处形成了当地相对稳定的主要的地下水分水岭。该地下水分水岭走向呈北北东——南南西，将方斗山分为东、西两个独立的地下水补给、迳流、排泄系统—即水文地质体系。在东部
由于含水岩组分别由可溶性碳酸盐岩类和碎屑岩类组成，又可因为地下水赋存、运移条件存在的显著差异，东部的水文地质体系又可进一步划分两个次一级的水文地质单元，以上水文地质单元具有不同的地下水类型、地下水富水性、水质及补给、迳流、排泄方式等。因此此精品文档
次在方斗山特长隧道隧址的勘察中，我们将方斗山地区分别划分为两个主要的水文地质体系和两个次级水文地质单元。即东部水文地质体系和西部水文地质体系，以及东部碎屑岩水文地质单元和东部可溶性碳酸盐岩类水文地质单元（图2—4）。
碎屑岩水文地质单元
东部水文地质体系 可溶岩水文地质单元
水文地质体系
西部水文地质体系
图2－4方斗山 南东翼槽谷298°1500(米)北西翼槽谷F11.76升/秒 1000PTd475.68升/秒P TjTxjTb500TxjTd 0500公尺TbTj0123F1、地下水露头2、地下水流向及水位线 3、方斗山断层及地下水分水岭方斗山特长隧道隧址区水文地质体系及单元构成示意图 （2）各水文地质体系及单元中地下水补给、迳流、排泄特点
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①东部体系碎屑岩水文地质单元
该水文地质单元位于方斗山特长隧道隧址东段（K55+250～K58+750m）的苦草坝——碑记沟口一带，地下水类型以碎屑岩孔隙裂隙水为主，含水层主要由三叠系上统须家河组（T3xj）厚层长石石英砂岩和侏罗系中、下统（J1-2）碎屑岩中的厚层长石砂岩、岩屑砂岩等组成。有自然状态下，由于含水岩组受相对隔水层夹持，补给条件一般受到了限制，地下水主要顺层向区域性侵蚀基准面方向运动。浅部在局部隔水层影响下则常具有近源补给，就近排泄特点。地下水水量一般为弱——中等富水，泉流量一般在2.0L/s以下。
由于隧道设计高程为491.24～612.77m，在K56+100～K58+100m段隧道设计高程均低于苦草坝——碑记沟的沟底高程。因此，进行隧道施工时，将不可避免地改变当地地下水的补给、迳流、排泄方式，苦草坝——碑记沟中的地表水将会在不同地段沿碎屑岩孔隙裂隙含水层的裂隙网络进入隧道，形成新的地下水补给、迳流、排泄方式。
②东部体系可溶岩水文地质单元
位于方斗山地下水分水岭以东地区（K58+630m～K61+090m）。上述两个溶蚀槽谷发育的地质地貌景观十分相似，该区主要为二叠系上统长兴组（P3c）和三叠系下统（T1）的可溶性碳酸盐岩类出露区，由于该区山脊一带不仅发育有溶蚀槽谷，且槽谷中溶蚀洼地、落水洞精品文档
等垂直岩溶形态发育，这些地表岩溶形态有利汇集降水实现注入式补给、或渗入式补给过程。根据区域水文地质普查和勘察统计，该单元由于有利的地形、地貌条件，降水时在槽谷内的渗入系数可达0.5～0.7，而相邻的斜坡地段可溶岩露头区的渗入系数一般仅为0.2～0.3。
以上槽谷中溶蚀洼地、落水洞、竖井等在地表具有沿断裂带和可溶性碳酸盐岩部分岩溶化层位分布的特点，同时也显示了上述岩溶槽谷形态的地下还存在较为发育的岩溶管道系统。如在王家院子——茶店一带溶蚀槽谷地下，沿胡家——节槽——母猪凼一带就可能有上述管道系统分布。
王家院子——茶店溶蚀槽谷中的地下管道系统的发育特征显示，该系统后期发育的具有沿含水层或断裂构造向北东方向的溯源侵袭的可能性，由于低级次的王家院子——茶店溶蚀槽谷更有利于适应抬升中的地形地貌变化和地下水运动，久而久之致使当地地下水分水岭向北东方向移动，袭夺了早期形成的瓦屋——磨子岩溶蚀槽谷中原地下管道中的地下水，形成了新的跨地表分水岭的系统，使瓦屋以北的部分地下水沿上述地下管道系统改变为向南西方向运动，增加了由北向南运移的地下水水量。
根据母猪凼和龙洞口等暗河出口的出露高程判断，方斗山东部地区1000～1100m以上可溶性碳酸盐山体主要地下水的垂直循环带为
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地下水补给区，该段可溶岩含水层基本不富水。此次经ZK5实测和物探测井地下水水位高程为915m，与方斗山地下水的水平循环带高程在900～1000m的判断吻合。 ③西部水文地质体系
位于方斗山地下分水岭西部（K61+090～K63+040m），由于二叠系龙潭组（P3l）层位中有稳定的铝土质页岩、碳质页岩夹煤层，该煤层距地表深度有限，有利于煤矿开采，因此在分水岭以西有忠县一煤矿、石柱县茶园煤矿和小龙洞煤矿等在多个水平上进行较大规模的掘进和煤矿开采，上述煤矿主坑道横贯二叠系上统（P3）至三叠系下统（T1）所有的含水层和相对隔水层，勾通了所有含水层的水力联系，特别是在万槽、茶园等一带开凿水平高程达+370.00m以下，在数十年的开采活动中，地下分水岭以西的大部分地下水已遭到了疏干，自然的地下水补给、迳流、排泄条件已由人为的疏干活动所代替。因此，在高程+370.00m以上的大部分地段除有局部、零星的上层滞水存在外，其余大部分地段的地下水已遭疏干为包气带（图2—5）。理论上对隧道设计施工有利。但是，雨季由于降雨集中、地下水运动受注入式补给影响，在水力联系坡度较大的水文地质水动力条件下，进行雨季防洪、防灾是西部最突出的工程地质问题之一。忠县一矿等平水期的地下水疏干量列表2—4。 精品文档
D77CK-10补2-3-455865.296575CK-10补1CK-10补2-3-455 甘溪沟90814.68D77865.29茶园煤矿主井8075109.6965井口高程520m甘溪沟709.54CK-10补713.631 90814.68茶园煤矿主井80109.69+600龙灯坝井口高程520m521.24523.56709.54524.72713.63 6070+600+400521.24523.56P3cP3l524.72龙灯坝 60P22P21+400T2bT1j470T1j3T1j2T1j1T1d4T1d3T1d2TK11d1+400P3lP3l+400+200 T2bT1j43T1j2T1j1图 例：T1j2K+2001中厚层状灰岩泥质灰岩K1T1d43煤 层T1dT1dT巷道出水点1d1+200 燧石灰岩页 岩45°岩层倾角T1j地层代号+200图 例：图2-5 方斗山隧道隧址区茶园煤矿主坑道水文地质纵断面示意图中厚层状灰岩泥质灰岩K1煤 层巷道出水点 燧石灰岩页 岩45°岩层倾角T1j地层代号 方斗山特长隧道西段主要采煤矿坑地下水涌水量统计表
表2—4 编号 矿坑名称及 原流量 现流量露头 出露高野外编号 (L/s) (L/s) 类型 程 出露层位及特征 1 忠县一矿(S2) 65.00 矿坑口 475m 经矿坑揭露于P3c、T1d、T1j2、T1j4等灰岩、2 茶园煤矿(S3) 466.0 411.76 矿坑口 520m 白云质灰岩及膏盐角3 小龙洞煤矿(S4) 39.21 502.86 矿坑口 425m 砾岩等岩溶化层位 （八）穿煤、压煤及煤层采空区
1、穿煤
方斗山特长隧道穿越方斗山背斜核部时将通过区域内主要含煤层位二叠系龙潭组（P3l）和背斜南东翼的三叠系上统之须家河组(T3xj)
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的含煤系地层层位。
在隧道东段出露的三叠系须家河组(T3xj)煤系地层在隧道左洞K58+034m～K58+039m，右洞K58+110.50m～K58+115.50m被隧道穿越，该含煤地层中地表无小煤窑及老窑开采，经钻探揭示仅见厚数毫米的煤线夹于砂岩之中，该层位含煤性极差。
方斗山隧道穿含煤地层主要为二叠系上统龙潭组（P3l），该煤层在地表出露于方斗山背斜西翼。据矿井调查及煤田勘探资料，龙潭组含煤（K1）一层，含煤系数1.26%，煤层厚度较稳定，煤厚0.18～1.38m，平均0.61m，无夹矸。K1煤层位于龙潭组底部，其底板为厚约1.60m的铝土岩，顶板依次为页岩、灰岩、页岩、燧石灰岩、灰质页岩，地层总厚度为35.22～64.02m，平均48.23m。方斗山特长隧道穿越K1煤层里程及高程分别为左洞K61+430.89m～K61+431.50m，隧道路面设计高程+525.39m；右洞K61+450.59m～K61+451.21m，隧道路面设计高程+524.71m。左、右洞洞身穿煤处+530m水平以上煤层均已采空，洞身将同时穿越煤层和遭遇采空区。
据《石柱、忠县方斗山煤田万槽矿区地质普查勘探报告》资料，K1煤层受F1断层破坏，断层上盘煤层埋深在+250m标高以下，洞身段二叠系中统茅口组（P2m）与上统长兴组（P3c）的灰岩等层位直接为断层（F1）接触，因此在背斜东翼隧道洞身段不会穿越K1煤层。 2、煤层采空区 精品文档
方斗山地区煤层露头良好，煤层稳定，结构简单，百余年来皆有小窑开采，沿煤层露头采煤小窑星罗棋布（但大多数已闭坑）。
隧址区小窑虽多，但开采水平较高，其采空区或生产巷道距隧道洞身较远，对隧道兴建营运已无大碍。而位于隧道拟建区附近的茶园煤矿主井井口高程为+520m，井口开于三叠系下统嘉陵江组（T1j）地层层位中，向东贯穿了三叠系下统嘉陵江组（T1j）、大冶组（T1d）、二叠系上统长兴组（P3c）进入煤系地层龙潭组（P3l）掘进至K1煤层后，分别向南、北方向沿煤层走向布置采区。批准开采标高范围为+200m～+785m。南采区已于2002采至矿权边界，巷道至主井直线距离2.65km。+530m水平以上K1煤层全部采空，目前该侧采区巷道已封闭。隧道左洞在K61+430.25m～K61+431.50m；右洞在K61+448.97m～K61+451.21m处将遇K1煤层采空区，上述采空区底界正好位于隧道设计路面以上4.61m(左洞)～5.29m（右洞）。
隧道经过该采空段时，有可能与采空区聚集的瓦斯气体遭遇，而其余煤窑采煤巷道和采矿权范围对拟建隧道无影响，详见1∶1万方斗山特长隧道环境工程地质图。
3 压煤
方斗山特长隧道穿越背斜西翼压覆K1煤层里程为隧道左洞K61+430.89m～K61+431.50m，隧道设计洞轴线路面高程+525.39m；右洞K61+450.59m～K61+451.21m，隧道设计路面高程+524.71m。因
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+530m标高以上煤层已被采空，但从对隧道穿越区下方100m和隧道洞壁左、右各125m应设必要的保安煤柱角度考虑。再根据该采区平均煤层厚度0.70m，煤层倾角79°，采用煤容重1.35t/m3计算，方斗山特长隧道在隧道西段的压煤储量为2.4万吨。
（九）瓦斯等有毒有害气体
隧址区有毒有害气体主要为龙潭组（P3l）K1煤层瓦斯气体。 1、煤层瓦斯生、储、盖基本特征
方斗山特长隧道隧址区分布的二叠系上统龙潭组（P3l）含煤一层（K1）。该煤层厚度较稳定，平均煤厚0.61m。煤呈黑色，条痕黑色、黑褐色，似玻璃光泽，硬度2～3，稍具韧性，外生裂隙较发育，断口呈棱角状、参差状，细条带状结构，层状构造。煤岩类型以半暗型煤为主，半亮型煤次之。区内煤层属高硫、中等灰份中等变质程度之焦煤与肥焦煤，其发热量为27.68～36.55MJ/kg，平均29.46MJ/kg。煤系地层中还夹一定数量的含炭泥岩和有机质含量较高的深灰色泥岩，故区内煤层及煤系地层的生烃能力较强，瓦斯生成量较大。
二叠系上统龙潭组（P3l）煤系地层中的泥灰岩、石灰岩孔隙率，渗透率均较低，且未形成圈闭，故煤系地层中的泥岩、石灰岩基本不含气体。煤层具有双孔隙系统，即原生基质孔隙系统（大、中、小、微孔），后生裂隙系统（割理、裂隙）。有机质生成的煤层瓦斯气体，部分以吸附型式停留在孔隙内表面上，另一部分呈游离状态沿裂隙系精品文档
统运移逸散。因此，煤层瓦斯主要以吸附形式保存在煤层中，煤层既是生气层，又是储集层。K1煤层的顶、底板为泥岩、粘土岩，其孔隙率，透气性极低，是良好的盖层。
方斗山特长隧道穿越的方斗山背斜西翼地层岩层倾角陡，且部分达直立甚至倒转状，构造挤压断裂发育。K1煤层多处被断层切割、错断出露地表，为地表小窑开采K1煤层提供了条件，而众多小煤窑开采巷道给煤层瓦斯气体也提供了一定的逸散通道。
2、煤层瓦斯组分及浓度
此次勘察在隧道附近的茶园煤矿中方斗山背斜东翼+380m采煤工作面、西翼+540m采煤工作面各采煤层样一件进行煤质分析及煤层瓦斯参数试验。其结果见煤层试验成果汇总表（表2-5）。 煤层样试验成果汇总表
表2-5 采样 工 业 分 析 视密度吸 附 常 数 孔隙率坚固地点 Mad Adr Vdaf ARD (%) (%) (%) (t/m3) a b K性系孔(%) 数(f) 茶园煤矿东翼0.75 27.53 26.28 1.38 20.5077 0.7083 12.66 0.25 +380m 茶园煤矿西翼0.80 20.19 30.81 1.36 15.4530 0.9629 7.48 0.22 +540m 矿井风量、瓦斯浓度及涌出量汇总表
表2-6 平均矿井名称 开采水平 日产矿井总 CH4CO2CH4涌 CO2涌 相对涌出量原煤 风量 浓度 浓度 出量 出量 (m3/t) 精品文档
(m) (t) (m3/min) (%) (%) (m3/min) (m3/min) CH4 CO2 茶园煤矿+300～东翼 +785 390.5 640.5 0.58 0.557 3.73 3.57 13.75 13.16 龙洞煤矿东翼 +440～540 90.6 221 0.40 0.32 0.88 0.71 14.0 11.28 万梁煤矿西翼 +450～470 117.0 244 0.41 0.36 1.00 0.88 12.3 10.8 莲花煤矿东翼 +615～816 129 257 0.49 0.46 1.26 1.18 14.07 13.17 国坝煤矿 450～+470 54.5 125 0.16 0.13 0.20 0.16 5.3 4.2 3、隧道煤层瓦斯涌出量及煤与瓦斯突出的可能性
如前述，方斗山特长隧道洞身穿越的可采煤层仅限于方斗山背斜西翼二叠系上统龙潭组（P3l）底部的K1煤层。隧道穿煤里程左洞为K61+430.89m～K61+431.50m，右洞为K61+450.59m～K61+451.21m，穿煤处隧道设计路面高程左洞+525.39m，右洞为+524.71m。该地段的高程处于附近茶园煤矿现生产井标高+380m～+660m一带，故茶园煤矿K1煤层的相对瓦斯涌出量CH4 13.75m3/t、CO2 13.16m3/t；绝对瓦斯涌出量CH4 3.73m3/min、CO2 3.57 m3/min可作为隧道施工中煤层瓦斯涌出量预算值。在总风量为750m3/min条件下则空气中的CH4浓度为0.497%、CO2浓度为0.476%。
依据原煤炭工业部颁布的《防治煤与瓦斯突出细则》（88）煤安字第333号和铁道部发布的《铁路瓦斯隧道技术规范》（TB0120—2002），采用单项指标法预测煤与瓦斯突出，预测结果列表（表2-7）。
单项指标法预测煤与瓦斯其突出表
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表2-7 煤 层 预测指标 编 号 煤厚 ΔP f P 煤的破 （m） 坏类型 预测结果 东K1 0.61 12 0.25 / Ⅱ～Ⅲ 突出 西K1 0.61 9 0.22 / Ⅱ 无突出 突出危险指标临界值 ≥10 ≤0.5 ≥0.74 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 表中显示，方斗山背斜西翼K1煤层的破坏类型和瓦斯放散初速
度两项还未达到突出危险指标的临界值，故隧道穿越的方斗山背斜西
翼K1煤层暂确定为无煤与瓦斯突出危险。而东翼K1煤所列指标均满足突出危险指标临界值，故方斗山背斜东翼K1煤层存在煤与瓦斯突出危险性。
4、煤层自燃与煤尘爆炸性 （1）K1煤层自燃倾向性
茶园煤矿K1煤层自燃倾向性试验结果表
表2-8 采样地点 煤质 着火温度（℃） ΔT1—3 Vdaf 还原样 原煤样 氧化样 （℃） (%) 等级 东翼+380m 焦煤 382 396 403 21 26.28 Ⅲ 西翼+540m 352 387 389 37 30.81 Ⅲ 根据本次采样试验成果，K1煤层东西翼还原样的着火温度分别为382℃和352℃，△T1—3分别为21℃、37℃，按照《煤矿安全规程》规定均属Ⅲ级，为不易自燃煤层。因此，方斗山隧道穿越的K1煤层为不易自燃煤层。
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据煤炭科学研究总院重庆分院对茶园煤矿东翼煤层样进行煤尘爆炸性试验，煤粉逆向火焰长度为10mm，抑制煤粉尘爆炸最低岩粉用量35%；西翼煤层样，煤粉逆向火焰长度为50mm，抑制煤粉尘爆炸最低岩粉用量50%。两煤层样品均为有煤尘爆炸性危险。
此外，按照煤层爆炸性指标评价：
Va=Vdaf(100AdMad) ×100%
式中：Va——煤尘爆炸性指数
Vdaf——浮煤挥发分（%） Ad——原煤灰分（%） Mad——原煤水分（%）
经计算方斗山背斜茶园煤矿东翼、西翼K1煤层的煤尘爆炸性指数分别为36.64%、39.00%，均大于20%的界限指标，故K1煤层有煤尘爆炸危险性。
经调查，方斗山地区的主要煤矿曾多次发生瓦斯爆炸燃烧及窒息灾难。如忠县一煤厂二井1959年5月31日，由于回风巷道堵塞，通风不良，井下瓦斯浓度增大，造成瓦斯爆炸事故，死亡43人，轻伤2人，经整改于同年9月恢复生产，1993年1月23日该井（中平硐+822标高）因放炮再次引发瓦斯爆炸，死亡6人；2003年4月3日龙洞煤矿瓦斯爆炸死亡3人，烧伤3人；万梁煤矿方斗山背斜东翼K1煤层2002年6月27日突出煤层182吨，死亡一人（余不再列举）。（2）隧道穿越瓦斯等气体逸出带的位置及里程 精品文档
二叠系上统龙潭组（P3l）煤系地层是隧道含煤层瓦斯的主要地层层位，位于隧道左洞K61+428.55m～K61+479.83m处，该段隧道路面高程为525.55m～524.15m；隧道右洞则位于K61+447.77m～K61+497.86m处，该处隧道路面设计高程为525.17m～523.79m。茶园煤矿现已对该采区的巷道进行了临时性封闭。方斗山隧道穿越通过K1煤层和采空区时，隧道中的相对瓦斯井涌出量为CH4 13.75m3/t、CO2 13.16m3/t；绝对瓦斯涌出量为CH4 3.73m3/min、CO2 3.57 m3/min。若总风量为750m3/min，则空气中CH4浓度为0.497%、CO2浓度为0.476%，达到了高瓦斯区浓度的临界值，该区段应是隧道施工中煤层瓦斯的重点设防段。
隧道东段分布的三叠系上统须家河组(T3xj)煤系地层中经ZK3号钻孔揭露，在隧道左洞在K58+034m～K58+039m，右洞在K58+110.50m～K58+115.50m仅有厚数毫米的煤线夹于砂岩之中。该含煤线层位是否存在瓦斯异常，有待详勘时进一步查明。
（十）地应力及地温
方斗山背斜属紧密褶皱构造，其轴线北20°～40°东，在背斜核部发育有区域性逆冲方斗山断裂带（F1），该断裂带在早期的构造运动中经历了多次构造运动的挤压、扭曲，地应力相对集中，但喜山运动早期以来，区域内地壳运动已逐渐转变为以大范围的掀斜式抬升运动为特征，其水平挤压运动已不突出。
自印支运动以来在方斗山一带就发育了多级夷平面，而且从方斗
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山东西两侧的夷平面差异，如“三峡期”早期形成的夷平面在方斗山主脉两侧的分别为500m～600m（西段）和950m～1050m等，也显示出方斗山断裂带（F1）的活动性特征也以差异性上升运动为主，在以上的地壳运动中区内还相续发育了大量的岩溶垂直、水平形态及空间，有效地对区域地应力进行了释放。
从此次勘探钻孔的岩芯观察中未发现饼化现象和区内开采标高较低的煤矿巷道未发生过岩爆、底鼓变形等情况也证实了当地地应力有限的状况。
茶园煤矿东翼生产巷道现已开采至标高+370m，埋深达1120m，超过了目前设计的方斗山特长隧道最大埋深（856.11m）260余米，但其主平硐和石门仅在其沿脉巷道中偶有小块片帮现象，未发现岩爆、底鼓等地应力异常现象。因此，由构造应力集中导致方斗山特长隧道产生岩爆及软岩大变形等不良地质条件的可能性不大。
隧址区洞身段地温为15～20.9℃，未见25℃以上高温，地温梯度变化不大，属正常地温区，无高温热害影响。
（十一）区域稳定性及地震
喜山运动初期石柱方斗山地区与重庆其他地区一样，区域内的地质构造格局和山川形势已基本定形，而区域地质构造运动主要为大范围的掀斜式上升为主，新构造运动在区域内总体趋向平稳，因此方斗山特长隧道一带的新构造运动被划为中度穹形隆起区（图2—6），该区仍属区域稳定性相对稳定地段。 精品文档
图2—6 重庆市及邻区区域构造与地震震中分布关系图 自1610年至今重庆地区有历史地震记录以来，重庆一带地震震级多在3级左右，且以浅源构造地震为主，震中主要分布于基底断裂带上，或基底断裂的交汇带。方斗山特长隧道横穿的方斗山背斜核部断续出露活动性方斗山断裂带，该断裂带挤压特征显著，后期具扭性特征，近代有5次大于3级的地震记录。1959年3月2日方斗山一带发生地震，在忠县一矿一井和二井方斗山断裂带（F1）露头附近曾产生过“宽半尺、深尺余之裂隙”但未出现破坏性地震的现象，显示出隧址区新构造运动的活动性及地震地质活动震级较低
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的特点。隧址区东部和南部展布的七曜山至金佛山基底断裂带断续出露，据统计断裂带及其附近发生过多次地震，1854年11月南川曾发生5.5级地震，1992年以来该断裂带共发生7次3.0～3.9级地震，表明近代该断裂带与方斗山基底断裂带仍具活动性。同时从上述低等级地震地质活动频繁的现象说明方斗山基底断裂带和七曜山——金佛山基底断裂在一定程度上具有良好的应力释放机制。
根据中国地震局编制的1∶400万《中国地震区划图》（1990版）划分，方斗山特长隧道隧址区地震基本烈度属Ⅵ度区，另据1∶400万《中国地震参数区划图》（GB18306-2001）划分，隧址区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。
三、隧址区岩体工程地质特征及围岩分类
（一）岩体工程地质特征
方斗山隧道穿越的地层由新至老有中生界侏罗系中、下统（J1+2）、三叠系（T3xj），古生界二叠系中、上统（P2+3）的一套内陆河湖相、滨海相和浅海相可溶性碳酸盐岩类及砂、泥岩等碎屑岩类。岩体的成分、结构强度、抗风化性等诸多方面都存在差异，其工程地质特征和稳定性也存在一定的差别。本次勘察根据隧址区岩体的强度、结构、可溶性等岩体工程地质特征，可将隧址区岩体划分为可溶性精品文档
碳酸盐岩类（A）、碎屑岩类（B）、断裂带构造岩类（C）和松散岩类（D）四个岩类和八个亚类，各种工程地质岩类分述于下：
1、可溶性碳酸盐岩类（A） （1）非岩溶化岩段（A1）
主要由古生界二叠系中统茅口组（P2m）、上统长兴组（P3c），三叠系下统大冶组（T1d）和中生界嘉陵江组第一、第三段等层位中遭受溶蚀作用轻微的中厚层状灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩、生物碎屑灰岩、含燧石结核灰岩等组成。岩体以中厚层为主，大块状砌体结构，具可溶性，抗风化性强，强度高（见表3—1），工程地质稳定性好，各向导性特征不明显，以硬质岩为特征，饱和抗压强度一般达44.84～69.13MPa，岩体纵波波速一般达到2778～5278m/s。
隧道隧址区可溶性碳酸盐岩类强度及弹性波速统计表
表3—1 地层时 饱和抗压强度弹性波速（m/s） 岩 体 特 征 代代号 （MPa） 岩 体 岩 块 灰岩、白云质灰岩 T1j 65.50 2931～5278 4400～4510 盐溶角砾岩 T1j 2.58 2918～4936 3668～3762 灰岩、生物碎屑灰岩 T1d 59.20 4018～5076 4050～4390 灰岩、白云质灰岩 P3c 69.13 2778～5028 4880～4560 灰岩、含燧石结核灰岩 P2m 75.0 2981～4962 4510～4570 泥灰岩 T2b 23.17 1931～4936 3500～3629 精品文档
（2）岩溶化岩段（A2）
主要由古生界二叠系上统长兴组（P3c）中、下部，中生界三叠系下统大冶组（T1d）中部，嘉陵江组（T1j）第二、第四段和三叠系中统巴东组（T2b）第一段等地层的灰岩、白云质灰岩、盐溶角砾岩，可溶性碳酸盐岩类的断裂构造带中的破碎岩段，以及裂隙发育的相对隔水层与可溶岩接触带的岩体等组成。上述岩体具较强可溶性，岩溶化程度高，岩体结构、物质组成等发生明显变化，具强风化、全风化特征，工程地质稳定性及各向异性特征和强度显著下降。岩体饱和抗压强度一般达23.17～55.53MPa，弹性波速1931～5028m/s。
2、碎屑岩类（B） （1）硬质岩段（B1）
主要有三叠系上统须家河组（T3xj）第二段，侏罗系下统珍珠冲组（J1z）中段，自流井组（J1-2z）大鞍寨段中部以及中统新田沟（J2x）、沙溪庙组（J2s）等中～厚层长石石英砂岩、岩屑石英砂岩等。岩体具大块状砌体结构，以泥质、钙质胶结为特征，工程地质稳定性好，各向异性特征不显著。岩体强度高（见表3—2）、抗风化能力相对较强。岩体饱和抗压强度一般达38.39～47.94MPa，弹性波速2687～3763m/s。
（2）硬～软质岩段（B2）
主要有二叠系上统龙潭组（P3l）粉砂质泥岩，三叠系下统大冶组（T1d）钙质泥岩、中统巴东组（T2b）粉砂岩和侏罗系下统珍珠冲精品文档
组（J1z）上段，中下统自流井组（J1-2z）马鞍山段、大安寨段以及侏罗系中统（J2）的泥岩岩体，岩体具块状砌体结构，强度中等，工程地质稳定性相对良好，各向异性特征不显著，但抗风化性能较差。岩体饱和抗压强度一般17.76～25.85MPa，弹性波速2020～3186m/s。
隧道隧址区碎屑岩类强度及弹性波带统计表
表3—2 饱和抗压强度 弹性波速（m/s） 岩体特征 地层时代 （MPa） 岩 体 岩 块 细粒砂岩 J2s 47.94 2687～3663 3150～3850 中粒砂 T3xj 38.39 3179～3763 3200～4100 粉砂岩 T2x 25.85 3019～3186 2950～3500 泥质粉砂岩 T2s 17.76 2020～2847 2600～3400 泥岩 T2s 3.58 1961～2756 2800～3600 页岩 J1-2z3 7.10 2317～3333 3100～3350 （3）软质岩体（B3）
主要由二叠系（P）的部分页岩夹层、三叠系上统须家河组（T3xj）第一段和侏罗系中下统自流井组（J1-2z）东岳庙段上部及大安寨段上、下部等层位的钙质页岩、页岩组成，岩体具薄层状镶嵌结构，页岩页理发育，成分以粘土矿物为主，工程地质稳定性差，岩体各向异性特征显著，抗风化性差。岩体饱和抗压强度一般7.10MPa，弹性波速2317～3333m/s。
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（4）极软岩（B4）
由二叠系上统龙潭组（P3c）和三叠系上统须家河组（T3xj）一段等的煤层及中统巴东组（T2b）第二、三段的页岩等组成，岩体具薄层状镶嵌结构，强度低，矿物以黄铁矿、煤等可燃矿物为特征，易氧化、分解和气化，岩体工程地质稳定性极差，抗风化性差。岩体饱和抗压强度小于5MPa，弹性波速小于2000m/s。
3、断裂带构造岩类（C）
主要由方斗山断层F1、F2、F3、F4断裂破碎带的构造角砾岩组成，岩体破碎，地下水活动强烈，岩溶发育，抗风化性差，岩体经受多次构造运动影响，岩体结构、矿物成分等都发生了剧烈变化和变质，工程地质稳定性很差，一般具碎石镶嵌结构，强度低，饱和抗压强度2.58MPa，弹性波速2918～5076m/s。
4、松散岩类（D）
主要由分布硐身地表、进出口段的崩坡积层（P3c）、残、坡积层（Q
el+dl
）块石土、粉质粘土、粘土夹碎石组成，其结构松散，多为
地表风化产物，稳定性极差。
（二）隧道围岩类别划分原则及方法
根据方斗山特长隧道的环境工程地质特征、岩体的强度、结构、断裂构造发育强度、岩体岩溶化程度、岩体完整性以及涌、突水、瓦斯等有毒、有害气体和煤层采空等影响，遵照《公路工程地质勘察规精品文档
范》（JTJ069—98附录G）和《公路隧道设计规范》（JTJ026—90附录一）的规定，结合岩体完整性指标，RQD值小于50%，岩体弹性波速小于1800m/s，岩体完整性系数0.25，将岩体强度小于3MPa的薄层状镶嵌结构的岩体、断裂构带、岩溶洞穴发育带，全风化及强风化岩体的煤层采空区，可能发生10000m3/d的突水、突泥段，可能发生瓦斯等有毒有害气体溢出段，围岩类别划分为Ⅱ类围岩（见表3—3）。
方斗山隧道围岩类别划分原则及分类因素表
表3—3 分 岩体完整性指标 环境地质 类 因 岩体 瓦斯素 强度岩体断裂构岩溶岩体造发育化程风化等有围 (Rb) 结构 程度 度 程度 弹性完整煤层涌、突毒有岩 RQD 害气类 (%) 波速 性系采空水情Vv 数Kv 情况 况 体溢别 出情况 精品文档
大块Ⅴ ＞30 (Mpa) 状砌体结构 裂隙不发育(裂隙＜条/m) 裂隙较发育(裂隙数1～3条/m) 非岩溶化岩体 偶见溶洞、溶孔等溶蚀现弱 风 化 岩 体 75～85 25000.60非煤层采空区 非涌 突水突泥段 非溢出段 85～95 35000.80右洞 7790 696.72 8.90 2850.37 36.6 1774.45 22.8 2468.46 31.7 ～4500 ～1.00 左洞：Ⅱ类围岩的分布里程：
～4000 ～0.80 大块Ⅳ 5～30 (Mpa) 状砌体结构 K55+420～K55+474.49 K58+599.55～K58+718.10 K59+102.51～K59+135.35 K59+903.83～K60+028.09 象 薄层裂隙发15000.40Ⅲ 3～5 状镶育(裂隙溶洞、(Mpa) 嵌结数＞3溶孔50～75 ～～构 条/m) 等 3000 0.60 可能岩溶发生薄层化岩全风＜Ⅱ ＜3 状镶断裂构体岩化强＜50 1500 0.20煤层一万可能(MPa) 嵌结造带 溶洞风化＜50 1000～采空立方溢出构 穴发岩体 ～0.40 区 米的涌突出段 育带 2000 水突泥段 再根据岩体强度、岩体结构、裂隙发育密度以及岩体完整性指标将隧道围岩类别分别划分为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类。各类围岩所占长度比例见表3－4。各类别围岩在左洞和右洞的分布范围为：
方斗山隧道围岩分类统计表
表3－4 线隧道隧道围 岩 类 别 占总长占总长占总长号 洞口总长Ⅱ类号 (m) (m) 比例Ⅲ类Ⅳ类占总长(%) (m) 比例(%) (m) 比例Ⅴ类(%) (m) 比例(%) K左洞 7590 525.91 6.90 2829.56 37.3 1836.77 24.2 2397.76 31.6 线 精品文档
K60+977.71～K61+030.81 K62+918.48～K63+010
Ⅲ类围岩的分布里程：
K55+474.49～K55+570.88 K55+952.70～K56+138.15 K56+321.54～K56+466.83 K56+593.96～K57+060.43 K56+214.37～K57+798.13 K58+718.10～K58+906.18 K62+148.43～K62+178.76 Ⅳ类围岩的分布里程：
K55+570.88～K55+756.06 K56+138.15～K56+210.62 K56+466.83～K56+481.97 K57+060.44～K57+130.33 K61+428.55～K61+479.65 K55+756.06～K55+920.60 K56+210.63～K56+290.36 K56+481.97～K56+557.31 K56+130.33～K56+200.64
K58+039.81～K58+599.55 K60+460.79～K60+493.66 K62+767.22～K62+918.48
K55+920.59～K55+952.70
K56+290.36～K56+321.54 K56+557.31～K56+593.96 K57+200.64～K57+214.37
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K58+906.18～K58+963.54 K60+759.56～K60+866.52 K60+866.52～K60+977.66 K61+030.81～K61+428.55 K61+809.69～K61+928.44 K62+178.76～K62+767.23
K60+473.80～K60+507.79 K62+179.60～K62+209.82 K62+790.74～K62+938.12
Ⅳ类围岩的分布里程：
Ⅴ类围岩的分布里程：
K57+798.13～K58+039.81 K59+135.35～K59+903.83 K60+493.66～K60+759.56 K61+928.44～K62+148.42 右洞：Ⅱ类围岩的分布里程：
K55+250～K55+486.96 K59+116.06～K59+149.30 K61+001.22～K61+054.36 K62+938.12～K63+040
Ⅲ类围岩的分布里程：
K55+486.96～K55+586.16 K55+970.09～K56+171.36 K56+335.37～K56+488.17 K56+611.30～K57+121.76 K57+259.24～K57+853.96 K58+267.86～K58+601.58 精品文档
K58+963.54～K59+102.51 K60+028.09～K60+460.79 K61+479.64～K61+809.69 K58+601.59～K58+722.99 K59+969.27～K60+069.27 K61+447.77～K61+497.86 K55+766.79～K55+939.41 K56+226.46～K56+303.16 K56+505.70～K56+584.06 K57+171.44～K57+241.44 K58+102.38～K58+267.87 K58+722.99～K58+906.43 K55+586.16～K55+766.79 K55+939.41～K55+970.09 K56+171.36～K56+226.46 K56+303.17～K56+335.37 K56+488.16～K56+505.70 K56+584.06～K56+611.29 K57+121.76～K57+171.44 K57+241.43～K57+259.23 K58+906.43～K58+966.20 K60+783.65～K61+001.23 K61+054.37～K61+447.77 K61+850.42～K61+962.35 K62+209.82～K62+790.73
Ⅴ类围岩的分布里程：
K57+853.96～K58+102.38 K58+966.20～K59+116.06 K59+149.30～K59+969.26 K60+069.26～K60+473.80 K60+507.79～K60+783.65 K61+497.86～K61+850.42 K61+962.35～K62+179.61
四、隧道进、出口工程地质评价
（一）进口工程地质评价
进口位于碑记沟东侧，隧道左洞进口里程K55+420，设计洞底高程为612.77m。右洞进口里程为K55+250，设计洞底高程为612.09m，设计纵坡为+0.40%。
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左洞进口位于河床之中，洞口地面自然坡度5～8°，第四系冲、洪积层覆盖，由于设计进洞口地表距洞底标高仅6.50m不宜成洞，建议进洞口里程移至K55+445m处。
建议左洞进口位于碑记沟右岸，处于横向冲沟底缘，距碑记沟河床23m，高出河床标高619.00m约2.50m，洞口处地形坡度41°，基岩裸露。其右侧冲沟距洞口25m为一崩积层堆积体，估计厚度小于8m，无变形迹象，现状稳定，隧道从其下稳定基岩通过，只要施工时不采用大面积开挖或触及崩积体，坡积体的稳定性将不会受到影响。洞口基岩为J2s泥岩，仰坡坡向142°，为顺层坡，地层产状146～148°∠52～53°，倾角大于地形坡度，有利于斜坡稳定，隧道轴线与岩层走向近于垂直。
建议进洞处洞口岩体主要发育三组节理（见左洞进口结构面极射赤平设影图），J2组产状为195°∠46°，J3组为115°∠53°，J4组为26°∠67°，三组节理均与进口仰坡呈顺向斜交，J2、J4组交角较大，J3组交角较小，三组节理相互切割形成立交棱线均倾向坡外，且倾角较小，对仰坡的稳定较为不利。另外由于岩层倾角较大（53°），岩石呈软硬岩互层状，层间结合力较差，应对顺层坡进行加固处理，两侧边坡只要削坡缓于节理倾角，侧壁边坡均稳定，仰坡开挖时应避免大开挖，建议开挖坡比为1:0.75。
忠县精品文档 J3岩层产状J2J2 195 °∠46 ° 忠县 岩层产状J1 301 °∠41 ° J2J2 195 °∠46 °J4J4 26 °∠67 ° 岩层产状：153 °∠53 °轴线方向：336 °8 ′39″J1 石柱 右洞进口结构面极射赤平投影图
右洞进口位于山麓斜坡地段，地处横向冲沟底缘，左距碑记沟河床30m，高于河床标高606.50m约13m，洞口地面自然坡度小于8°，第四系坡、残积层覆盖，由于设计洞底标高距地表仅5.70m，不宜成洞，建议进洞口里程移至K55+276m处。
建议右洞进口段地形坡度32°，基岩裸露，岩性为J2s厚层状中粒砂岩，仰坡坡向153°，为顺层坡，地层产状153∠53°，倾角大
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于地形坡度，有利于斜坡稳定，隧道轴线与岩层走向垂直。
洞口处岩体主要发育三组节理（见右洞进口结构面极射赤平投影图），J1组产状301°∠41°，J2组195°∠46°，J4组26°∠67°。J2组节理与进口仰坡顺向斜交，J4组节理与仰坡呈反向斜交，但交角较小，且其与J2的交棱线倾向坡外，倾角小，对仰坡的稳定较为不利，J1组节理与仰坡呈反向斜交，对边坡的影响甚微，其两侧边坡稳定。由于岩层倾角较大（53°），地表风化较严重，岩石层间结合力一般，又为顺层斜坡，因此进洞口施工不宜大开挖，并控制爆破药量，避免造成岩体进一步破碎，降低其强度和稳定性，建议开挖坡比为1∶0.75。
（二）出口工程地质评价
隧道出口位于方斗山背斜西翼竹林沟左侧斜坡上。隧道左洞出口里程为K63+010，设计洞底高程492.24m，纵坡-2.10%。右洞出口里程K63+040，设计洞底高程491.25m，纵坡-2.106%。
出口处为低山山麓斜坡地形，自然坡度13～18°，出口处地表为崩坡积堆积体，由块、碎石土组成，厚度4～7m，自然斜坡稳定，洞口施工开挖崩积体将受到影响。下伏基岩为二叠系中统巴东组（T2b），按岩性可分为二段，其中T2b1为褐黄、黄灰色薄层状泥质灰岩、页岩，层间夹薄层钙质泥岩、泥灰岩，泥质灰岩单层厚度1～20m，页岩厚度大于30m；T2b2为浅黄、黄灰色薄层状泥岩，层中夹精品文档
少量泥灰岩。页岩、泥岩为软质岩，风化严重，岩石露于空气中2～3天裂、崩解，饱和抗压强度Rb=2～5MPa；泥质灰岩为硬质岩，较坚硬，抗风化能力较强，饱和抗压强度Rb=23.17MPa。出口段岩层呈单斜构造，形成顺层斜坡，产状325°∠75°，倾角大于坡角，洞轴线与地层走向垂直，有利于斜坡稳定。岩体中发育J2、J3两组节理，两组节理成共轭“X”型节理。J2组节理产状195°∠46°，J3组节理产状115°∠53°。两组节理均与出口仰坡呈反向斜交，且其交棱线倾向坡内，对出口仰坡的稳定无大的影响（见出口结构面极射赤平投影图），两侧边坡按1:0.75剥除崩积物，侧壁边坡均较稳定。
由于设计左、右洞口出口里程处地表距洞底高程仅6～7m，且覆盖层均为第四系崩坡积层，围岩类别属Ⅱ类，易崩塌，稳定性差，不宜成洞。建议左洞出口里程移至K62+955，右洞里程移至K62+990处，建议仰坡、边坡开挖坡度值土层采用1∶1.25，基岩采用1:0.75。
忠县 J2 J3J2 195 °∠46 ° J3 115 °∠53 ° 产状岩层岩层产状：325 °∠75 °轴线方向：318 °30 ′43″ 石柱隧道出口结构面极射赤平投影图精品文档
五、隧道洞身工程地质条件评价
（一）隧道洞身围岩稳定性评价
隧道洞身段须穿越的地层有二叠系中统茅口组（P2m）、龙潭组（P2l），上统的长兴组（P3c）；三叠系下统大冶组（T1d）、嘉陵江组（T1j），中统巴东组（T2b），上统须家河组（T3xj）；侏罗系下统珍珠冲组（J1z），中下统自流井组（J1-2z）及上统新田沟组（J2x）和沙溪庙组（J2s）。隧道洞身围岩的稳定性除与其本身的岩性特征及强度有关外，主要与地质构造的复杂程度、可溶性碳酸岩类的岩溶发育状况及地下水的活动有关。
隧址区地质构造复杂，拟建隧道穿越的方斗山背斜为区域内的主体构造，该背斜具长轴状特征，两翼略不对称，南东翼陡，地层倾角70～80°，局部近直立甚倒转，北西翼稍缓，倾角40～60°。背斜轴部受区域性断裂（F1）及其派生的次级断裂（F2、F3、F4）的破坏影响，局部地段造成地层重复或缺失，并使断层带附近地层岩体破碎，断层破碎带及其两侧附近的岩体完整性及稳定性极差。
隧址区的节理主要受区域性构造——方斗山背斜及大断裂（F1）控制，主要发育有四组构造节理，J1组走向20°～53°，与地层走向基本一致，倾向NW，倾角26°～41°，与隧道轴线近直交，对精品文档
隧道开挖影响不大；J2组走向255°～302°，倾向SW、SE，倾角34°～58°，与隧道轴线呈小角度斜交；J3组走向192°～214°，倾向SE，倾角33°～53°，与隧道轴线斜交；J4组节理走向105°～119°，倾向北东，倾角46°～69°，亦与隧道轴线斜交。上述节理相互切割使岩体的完整性降低，隧道开挖通过背斜轴部、断裂带及其附近等构造节理发育部位时，易产生局部坍塌或掉块，施工时应注意采取措施。
隧道洞身碳酸盐岩类广布，其中三叠系下统嘉陵江组T1j第二、四段的盐溶角砾岩和中统巴东组（T2b）第一段中含有部分盐、石膏组分的岩体溶解性相对较高，十分有利于产生溶蚀和岩溶现象，此外，二叠系上统长兴组（P3c）、三叠系下统大冶组（T1d）的灰岩、白云质灰岩等层位岩溶也较发育，上述层位地表溶蚀槽谷、溶蚀洼地、漏斗、落水洞等溶蚀现象十分发育。由于岩溶的发育，一方面破坏了围岩的完整性，另一方面给地下水的活动提供了通道和空间，促进岩溶的进一步发育和加速了岩石的风化进程，降低了岩体强度和稳定性。
根据洞身段穿越地层的岩性特征，受地质构造的影响程度及可溶性碳酸盐岩的发育程度和地下水的活动状况等，洞身段围岩类别主要为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，少数为Ⅱ类。Ⅲ类围岩长2581.91m，占隧道全长的34%；Ⅳ类围岩1836.77m，占全长24.2%；Ⅴ类围岩2397.76m，占总长的31.6%。二类围岩较多，所占比例达隧道总长5%，其原因主
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要是受地质构造影响，由于隧址区内断层（F1、F2、F3、F4）规模较大，断层破碎带较宽，其影响范围也较宽，其次为岩溶发育带及煤层采空区。但总的来说，拟建隧道围岩稳定性仍属相对较为优越的隧址方案，其Ⅳ+Ⅴ类围岩类别占总长比例达55.8%。
隧道开挖时左洞将在K58+599.55～+718.10、K59+102.51～+135.35、K59+903.83～K60+028.09、K60+977.71～K61+030.81、K61+428.55～+479.65；右洞在K58+601.59～+722.99、K59+116.06～+149.30、K59+969.27～K60+069.27、K61+001.22～+054.36及K61+447.77～+497.86处穿越Ⅱ类围岩。隧道施工通过上述由断层破碎带，岩溶发育地段及煤层采空区等组成Ⅱ类围岩地段时，极易发生坍塌或崩塌事故，应注意采取工程措施快速通过并及时衬砌支护。
（二）隧道洞身段地下水涌、突水评价与预测
1、地下水涌、突水水量概算
方斗山特长隧道隧址区区域水文地质条件复杂，同时地下水的赋存量也十分丰富。因此，由地下水涌、突水现象导致的环境工程地质问题对隧道施工、运营的影响和危害也很突出。为了进行地下水涌、突水危害的影响评价，此次勘察评价选用了大气降水渗入法、地下水迳流模数法、泉域汇总法、水平巷道地下水动力学法和地下水疏干流量计算法等多种方法进行概算。其中大气降水渗入法、地下水迳流模数法和泉域汇总法计算的地下水水量在一定程度上代表了地下水常精品文档
年的补给量或排泄量，而地下水动力学法和疏干量计算法结果则代表隧道施工阶段发生于水平巷道中地下水涌、突水量和隧道对地下水的疏干量。鉴于隧道西段K61+100～K63+300m为近现代煤矿开采的地下水疏干区，此次进行涌、突水概算主要针对K55+250～K61+100m展开。
（1）大气降水渗入法概算及结果 此次进行大气降水渗入法计算的公式为： Q=2.74λ·h·F
式中：λ—降雨渗入系数（L/s·km2） h—区域多年最大年降雨量（1701.2mm/a） F—计算单元的面积（km2） ①大气降雨入渗系数（λ）的确定
根据方斗山特长隧道隧址区的地形地貌特征、各类含水岩组的裂隙发育特征、岩溶化程度以及地表水系发育密度等水文地质条件，并结合重庆地区平行岭谷地形地貌区降雨的入渗特点确定区内不同地貌单元降雨的入渗系数。
大气降雨的入渗系数值（λ）受降雨过程的影响较大。冬季等降雨的贫水期降雨总量有限，但降雨过程较长，出露于各类地形地貌单元中的含水层中的地下水一般都同时接受到降水的渗入式补给，大气降水的入渗系数值（λ）几乎相差无几。而雨季等丰水期，降水总量
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丰富，但过程不长，因此不同地形地貌区就会因为岩体裂隙发育密度，张闭特征以及可溶岩类的岩溶化程度而造成大气降水的入渗系数发生显著差异。结合隧址区可溶岩类出露的溶蚀槽谷地段在雨季或强降雨过程中，除少量降雨渗入地下补给地下水外，绝大多数降水会汇入溶蚀槽谷直接注入落水洞、竖井等岩溶形态补给地下水；而可溶岩出露的斜坡地段，降雨仅会通过溶蚀裂隙和零星分布的落水洞、溶蚀洼地汇入地下补给地下水，其中有相当多的降水会沿地表溪沟流向坡脚迳流，因此降雨入渗地下的水量受到了限制，降雨入渗系数相对较小；在碎屑岩类含水岩组出露的低山丘陵区，降雨入渗则主要依赖部分张口裂隙，降雨入渗系数往往很小。
结合方斗山特长隧道隧址区的地形地貌特征，含水层接受降雨入渗的方式，将方斗山特长隧道隧址区不同地段降雨入渗系数分别选用0.05、0.2、0.30、0.50等（表5-1）。
②计算单元面积（F）的确定
按降雨过程在不同地貌单元和各类含水岩组中大气降水入渗的差异，确定计算单元，且在1:25000区域水文地质图中具体量测各计算单元面积（表5-1）。
③多年最大量降雨量（h）的确定
此次勘察在石柱县气象站收集的1993年至2003年约10年的多年最大年降雨量为1701.2mm，该降雨量具有较广泛的代表性，此次精品文档
直接用于大气降雨渗入法的计算。
方斗山特长隧道隧址区各地貌单元面积及降雨入渗系数及渗入量一览表 表5-1 里程桩号 地貌单元 主要含水 降雨入渗 计算单元面岩组特征 系数(λ) 积(km2)(F) 渗入量(m3/d) K55+250m 方斗山主 碎屑岩类 ～ 脉以东的 孔隙裂隙 0.05 44.30 10324.75 K58+636m 低山区 含水岩组 K58+636m 碳酸盐岩类～ 方斗山主脉裂隙岩溶含0.20 10.12 9439.11 K59+750m 东麓斜坡段 水岩组 K59+750m 方斗山主脉碳酸盐岩类～ 一带的溶蚀溶洞水含水0.50 24.98 58207.84 K61+100m 槽谷区 岩组 K61+100m 碳酸盐岩类～ 方斗山主脉溶洞水含水0.30 26.33 36812.52 K63+040m 西麓斜坡段 岩组 经Q=∑2.74·λi·h·Fi=114784.22m3/d
鉴于全球气候变温等原因，区域降水量也会随之增加等原因，渗入法计算结果应按现在的三倍左右考虑。
（2）地下水迳流模数法概算及结果
此次采用地下水迳流模数法进行隧道地下水涌水量预测的计算公式为：
Q=86.4M·F 式中：F=L·B
M—地下水迳流模数（L/s·km2） F—含水层出露面积（km2）
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B—含水层在相应的水文地质单元中的出露长度（km） L—地下水流域范围的含水层上、下界面间的宽度（km） ①地下水迳流模数的确定
此次地下水迳流模数除参考1:200000忠县幅、垫江幅等的区域水文地质普查资料外，主要根据此次1:25000专门水文地质测绘中收集到的岩溶大泉以及部分代表性冲沟截流资料进行具体测算、分析后提取和确定，各主要含水岩组的地下水迳流模数值分别取18L/s·km2
、9L/s·km2
和4.5L/s·km2
。（表5-2）
②含水层出露面积（F）的确定
含水层出露面积的确定主要是根据1:25000专门水文地质测绘成果和钻探等工程揭露到的断裂带宽度、强岩溶化岩体的厚度等进行具体量测提取含水岩组出露面积。
方斗山特长隧道区主要含水岩组按迳流模数法计算地下水溢出量的结果列表于后（表5-2）。
方斗山特长隧道隧址区主要含水岩组地下水迳流模数值及地下水溢出量表
表5-2 地下水迳流里程桩号 主要 出露面积地下水自溢含水岩组 主要地层时代代号 模数M (L/s·km2) 和F(km2) 出量(m3/d) K58+930m～碳酸盐岩类P3c、T1j4、T1d3及K63+040m 溶洞水 F1、F2、F3、F4断18 23.02 35801.61 含水岩组 裂带 K58+560m～碳酸盐岩类裂隙岩溶含P2q、P2m、T1j1-3、K62+930m 水岩组 T9 40.97 31858.28 1d1-2、T2b1等 精品文档
K55+250m～碎屑岩类 及J厚层砂岩K58+930m 孔隙裂隙 T3xj含水岩组 段 4.5 6.35 2468.88 经Q=86.4∑Mi·Fi=70128.77m3/d （3）泉流量汇总法
此次在方斗山特长隧道勘察的1:25000专门水文地质测绘中，我们有效地对隧道水文地质条件关系密切的水文地质单元进行全面、有效的控制，实测了该水文地质单元内几乎所有的人工和天然地下水露头的地下水涌水量（其中大、中型采矿坑口测流3个，岩溶大泉20余处），上述地下水露头涌水量的总和，在很大程度上代表了当时的地下水总排泄量。即
Q汇=86.4∑Qi=96887.38m3/d
（4）水平巷道地下水动力学法概算及结果
方斗山特长隧道区经野外调查和判断，在地下水分水岭以西地区，地下水基本已为人为疏干，此次水平巷道地下水动力学法主要用于东段仍处于自然状态的地下水涌水量计算。鉴于地下水水位在区内一般均低于含水层顶板，地下水的水动力特征具有潜水——承压型特征，此次计算选用：
BK•H2
QR 公式
式中：B——隧道穿过含水层的长度（m）
K——岩层中的地下水渗透系数（m/d）
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H——含水层的厚度（m） R——坑道影响宽度（m） ①隧道穿过含水层长度的确定
隧道穿过含水层长度的确定是从1:10000隧道轴线的环境工程地质纵断面图上直接量取。
②各含水岩组地下水渗透系数的确定
此次勘察由于受到了水文地质试验数量的限制，此次除直接根据本次勘察提取的地下水渗透系数参与涌水量预测计算外，还不能不结合区域内强岩溶化可溶岩的水文地质特征提取部分地下水渗透系数参与计算。
③含水层厚度的确定
此次勘察受勘探试验钻孔数量的制约，不可能对含水层的水文地质参数进行逐层提取，只能用少数实测钻孔静水位进行连线，推测区内地下水水头线进行含水层厚度的确定，即地下水位至隧道底板设计高程之间的高程差作为含水层厚度。
同时，由于K55+580～K58+100段隧道左侧30～100m平行发育
了碑记沟，该沟常年流水。隧道施工后，该沟沟水涌入隧道的可能性极大，此次在确定该段含水层厚度时考虑了沟水水位的影响。
④隧道影响宽度的确定
隧道影响宽度一般用水文地质试验获得的影响半径R，计算采用精品文档
公式潜水用R=2SKH、承压水用R=10SK确定隧道的影响宽度。
但在使用上述公式计算方斗山隧道隧址区影响宽度时，发现与断裂构造发育、岩体岩溶化程度很高的隧址区的实际相距甚远，特别是结合方斗山西麓诸煤矿主坑的地下水疏干情况对比，在忠县一矿、茶园煤矿之间岩溶化程度较高的P3cl、T1d2、T1j2、T1j4等岩溶化岩体中的地下水基本疏干的现状衡量，影响宽度已达2500至3000m，而岩溶化程度较低的可溶岩体的影响半径在早期一般也可达500至1000m。根据上述的实际情况，此次隧道影响宽度确定时，将岩溶化岩体中隧道影响宽度确定为1000～2500m，而岩溶化程度较低的岩体中隧道影响宽度确定为500～1500m。
方斗山隧道K55+580～K58+076段主要厚层砂岩体分布地段巷道涌水量计算结果详见5-3，该段隧道的涌水总量为20960.5m3/d。
K55+580～K58+076段厚层砂岩体涌水量计算成果表
表5-3 地层渗透 含水层里程桩号 时代主要岩性 系数巷道长抽水降影响宽巷道 代号 K(m/d) 度B(m) 厚度涌水量H(m) 深S(m) 度R(m) Q(m3/d) K55+568～+756 J2s 岩屑长石砂岩 0.85 188 0 1.75 4.87 0 K56+287～+331 J2s 岩屑长石砂岩 0.23 44 30 2.35 29.70 278.78 K56+463～+478 J2s 岩屑长石砂岩 0.23 15 35 2.35 33.23 169.58 K56+554～+591 J2x4 中粒长石砂岩 0.40 37 40 2.35 36.53 1051.19 K56+643～+702 J2x3 长石石英砂岩 0.26 59 45 2.35 39.34 535.33 K57+057～+128 J2x1 长石石英砂岩 0.26 71 50 2.35 44.00 874.44 K57+582～+600 J1-2z1 长石石英砂岩 0.26 18 55 2.35 51.47 1222.46 精品文档
K57+795～K58+076 T3xj2 长石石英砂岩 1.23 281 80 6.10 163.72 16828.73 方斗山特长隧道K58+630～K61+100段可溶岩地段巷道涌水量计算结果详见表5-4，该段隧道的总涌水量为201086.1m3/d。
K58+630～K61+100段可溶岩地段巷道涌水量计算成果表
表5-4 涌透 巷道 含水 抽水 影响 巷道涌 里 程 桩 号 地 层 代 号 主 要 岩 性 系数 长度 层厚度 降深 宽度 水 量 K(m/d) B(m) H(n) S(m) R(m) (m3d) 断层破碎带及泥灰岩K58+630～+730 T2b1 等 0.54 100 280 +12.04 500 4233.60 K58+963～K59+134 T1j4 岩溶化膏盐角砾岩等 3.20 171 330 2000 58080.00 K59+134～+751 T1j3 灰岩、白云质灰岩等 0.27 617 360 1500 15863.04 K59+751～K60+051 T断裂破碎带等岩溶化1j2 岩体 3.20 300 400 2500 61440.00 K60+051～+428 T灰岩、白云质灰岩夹1j1 泥岩等 0.20 377 370 800 4791.50 K60+428～+842 T1d2、T1d3 岩溶化灰岩等 3.20 414 320 2000 32768.00 K60+842～+970 T1d1、P3c2 灰岩、燧石灰岩等 0.20 128 250 800 3750.00 岩溶化灰岩断裂破碎K60+970～K61+100 P3c1 带 3.50 130 240 1000 20160.00 （5）地下水疏干静水量概算及结果
方斗山隧道施工后，目前保持自然水文地质状态的隧道东段（K55+568～K61+100段）将出现地下水体的疏干现象，在隧道的疏干影响范围内出现区域性地下水水位普遍下降，区域性地下水水位下降发生的疏干量相当于岩体中的地下水静储量，此次计算采用的公式为：
Q疏=V、u 精品文档
式中：V—疏干含水岩体的体积 u—给水度 ①疏干含水岩体的确定
疏干含水岩体的体积用含水层厚度（见（4）①）、隧道穿越岩体长度（见（4）①）、隧道影响宽度（见（4）②）之积进行确定。
②给水度的确定
岩体给水度主要根据此次勘察中各钻孔进行碎屑岩含水岩体地下水水位以下，裂隙发育体积的百分率和可溶岩体的岩溶化岩体的孔洞所占百分率进行比例获得和确定。厚层砂岩给水度一般取0.005，岩溶化可溶岩取.02，非岩溶化岩体取0.01。
方斗山特长隧道K55+568～K58+076段主要厚层砂岩体在隧道施工后产生的地下水疏干量计算列表（表5-5）。
K55+568～K58+076段厚层砂岩体地下水疏干量计算表
表5-5 巷 道 含水层 影响 里 程 桩 号 地层 给水代号 主 要 岩 性 度 长 度 厚 度 宽度 疏干量 u B(m) Q(m3H(m) R(m) ) K55+568～+756 J2s 岩屑长石砂岩 0.05 188 0 0 K56+287～+331 J2s 岩屑长石砂岩 0.005 44 30 6000 K56+463～+478 J2s 岩屑长石砂岩 0.005 15 35 3500 K56+554～+591 J42x 中粒长石砂岩 0.01 37 40 K56+643～+702 J2x3 长石石英砂岩 0.005 59 45 500×2 24000 9000 K57+057～+128 J2x1 长石石英砂岩 0.005 71 50 15000 K57+582～+600 J1-2z1 长石石英砂岩 0.005 18 50 20000 K57+795～K58+076 T23xj 长石石英砂岩 0.01 281 80 200000 精品文档
方斗山特长隧道K58+630～K61+100段可溶岩分布区在隧道施工后产生地下水疏干量计算列表。（见表5-6）
K58+568～K61+100段可溶岩体地下水疏干量计算表
表5-6 地层 给水巷 道 含水层 影响 里 程 桩 号 时代 主 要 岩 性 度 长 度 厚 度 宽度 疏干量 代号 u B(m) H(m) R(m) Q(m3) K58+630～+730 T断裂破碎带及 2b1 岩溶化泥灰岩等 0.01 100 280 400×2 112000 K58+963～+134 T1j4 岩溶化膏盐角砾岩等 0.02 171 330 1000×2 3300000 K59+134～+751 T1j3 灰岩、白云质灰岩等 0.01 617 360 400×2 1958400 K59+751～+K60+051 T 断裂破碎带等 1j2岩溶化岩体 0.02 300 400 1000×2 4800000 K60+051～+428 Tj1 灰岩、白云质 1灰岩夹泥岩等 0.01 377 370 400×2 414400 K60+428～+842 T1d2、T1d3 岩溶化灰岩等 0.015 414 320 1000×2 1920000 K60+842～970 T1d1、P3c2 灰岩、燧石灰岩等 0.01 128 250 400×2 480000 K60+970～K61+100 P岩溶化灰岩、 3c1 断裂破碎带 0.02 130 240 1000×2 768000 方斗山隧道开凿后的总疏干量为 Q总疏=ΣV、u=13752800m3
2、隧道涌、突水可能性评价
（1）方斗山特长隧道，在地下分水岭以东地区（K55+250～K61+100m）水文地质条件目前仍处于自然状态，地下水水量十分丰富，经概算地下水的降雨渗入补给量每年约11.5万立方米，排泄量每年约7至10万立方米，而在隧道施工时水平巷道瞬时的涌、突水量可达每日3.0～6.0万立方米，隧道的总疏干量达1375万立方米。
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（2）在隧道施工过程中由于K58+980～K59+100段、K59+900～K60+028段、K60+700～K60+800段和K60+970～K61+100段岩体岩溶化程度高，地下水贮藏量十分丰富，施工时将会遭遇10000m3/d以上的涌、突水或突泥灾害。
（3）根据各含水层的地下水静储量与水平巷道涌水量对比衡量，在地下水最丰富的地段静储量一般需要70～100天左右才可能人为疏干，或发生地下水涌出量锐减。
（4）在隧道K60+970～K61+100段方斗山断裂带展布区在地下水遭到人为疏干、或发生地下水涌、突水量锐减后，每逢雨季或强降雨过程仍有可能出现施工坑道集中排泄地下水，出现大规模的突水、突泥灾害。
（5）在隧道K55+250～K58+100m由于左洞一侧有碑记沟旁隧道发育，因此该段地下水涌入隧洞中的地下水左洞略多于右洞，而K58+630～K61+100段由于岩溶裂隙水、溶洞水主要由北东向南西运移，故该段右洞中地下水的涌、突水量将会超过左洞。
（6）隧道变坡点在隧道进口段K56+974m一带，若从进口段施工凿洞，很可能在凿洞至K58+650m等桩号一带会出现地下水排泄量急剧增大现象而成为施工阶段应提前考虑的排水问题。
（7）隧道进口高程为612.09m至612.77m，出口高程为492.24m和491.25m，均高于当地侵蚀基面和冲沟的高程600.00m和470.00m，
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隧道进、出口施工时不会遭遇地下水大量涌出的影响。
（8）根据煤田勘探资料和西部部分煤矿凿井记录，隧道西段K61+100～K63+030段在枯干期因降雨强度有限，地下水发生灾害性涌、突水概率不高。但在雨季特别是遇强降雨过程或灾害性降雨过程时，隧道中的地下水突水量将超过平时的50倍，乃至100倍，因此在隧道出口段施工时需要作好巷道施工的天气预报和减灾、防灾的预防工作。
（9）本次勘察评价选用大气降水渗入法、地下水迳流模数法、泉域汇总法、水平巷道地下水动力学法和地下水疏干流量计算法等多种方法进行涌水量预算，其中前三种方法计算地下水量在一定程度上代表了地下水的常年补给量或排泄量，而地下水动力学法和疏干量计算法结果则代表隧道施工阶段发生于水平巷道中地下水涌、突水量和隧道对地下水的疏干量，故本次推荐采用水平巷道地下水动力学法预算结果作为隧道设计参考依据。
（三）穿煤、压煤、煤层采空状况及影响评价 1、穿煤
方斗山特长隧道穿越方斗山背斜核部时将通过区域内主要含煤地层二叠系龙潭组（P3l）和背斜南东翼的三叠系上统之须家河组(T3xj)的含煤系地层。
隧道东段出露的三叠系须家河组(T3xj)煤系地层将在隧道左洞精品文档
K58+034m～K58+039m，右洞K58+110.50m～K58+115.50m被隧道穿越，该含煤地层中地表无小煤窑及老窑开采，经钻探揭示仅见厚数毫米的煤线夹于砂岩之中，该层位含煤性极差。
二叠系上统龙潭组（P3l），在地表出露于方斗山背斜西翼，隧道左洞将在K61+428.55～K61+479.83m、右洞在K61+447.77～K61+497.86m处穿越该煤系层。K1煤层位于该组底部，平均煤厚0.61m，煤层倾向315°，倾角79～84°，其走向与洞轴线夹角85°。揭煤里程及高程分别为左洞K61+430.89m～K61+431.50m，高程+525.39m；右洞K61+450.59m～K61+451.21m，高程+524.71m。由于该处的K1煤层+530m以上水平被茶园煤矿已采空，洞身将同时穿越K1煤层和遭遇采空区。
2、煤层采空区
拟建隧道将揭穿茶园煤矿已封闭的K1煤层南部采空区。该采空区沿K1煤层走向展布。采空区标高范围+530m～+785m（采矿权边界上界），平面上从矿南边界至茶园煤矿主平硐直线距离约2.65km。该采空区位于隧道左洞K61+430.25m～K61+431.50m；右洞K61+448.97m～K61+451.21m路段。采空区底界距隧道设计路面仅4.61m(左洞)～5.29m（右洞）。
隧道经过该采空区时，应采取措施防止采空区积聚的瓦斯气体涌入洞内，宜打超前孔抽放瓦斯，或与茶园煤矿联系，利用其原有采区
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通风系统排放瓦斯，降低采空区瓦斯浓度，并按高瓦斯隧道设计、施工。
3、压煤
隧道左洞穿煤里程为K61+430.89m～K61+431.50m，设计洞底高程+525.39m；右洞为K61+450.59～K61+451.21m，设计洞底高程+524.71m。因+630m标高以上煤层已被采空，仅需对隧道穿越区下方100m和隧道轴线左、右两侧各125m设保安煤柱。该处煤层平均厚0.70m，重度为1.35t/m3
，按煤层倾角79°计算，方斗山特长隧道在隧道西段的压煤储量为2.4万吨。
（四）瓦斯等有毒、有害气体影响及评价
如前述，方斗山特长隧道洞身穿越的可采煤层为二叠系上统龙潭组（P3l）底部的K1煤层。隧道穿煤里程左洞为K61+430.89m～K61+431.50m，右洞为K61+450.59m～K61+451.21m，穿煤处隧道设计路面高程左洞为+525.39m，右洞为+524.71m。穿煤段相对瓦斯涌出量为CH3
3
3
4 13.75m/t、CO2 13.16m/t；绝对瓦斯涌出量为CH4 3.73m/min、CO3
2 3.57 m/min，因此方斗山特长隧道为高瓦斯隧道。在总风量为750m3
/min的条件下，隧道内空气中的CH4浓度为0.497%、CO2浓度为0.476%。
隧道穿越的方斗山背斜西翼K1煤层无煤与瓦斯突出危险、不易自燃，但有煤尘爆炸危险性。 精品文档
二叠系上统龙潭组（P3l）煤系地层是隧道含煤层瓦斯的主要地层，穿煤里程隧道左洞为K61+428.55m～K61+479.83m，隧道右洞为K61+447.77m～K61+497.86m，该路段为煤层瓦斯重点设防区段。
隧道施工中应加强地质编录工作，根据所获新资料修正穿煤位置及采空区地段的瓦斯等级，以正确指导隧道的安全施工，K1煤层具有煤尘爆炸危险性，设计、施工中宜采取有效的防、隔爆措施。
六、弃碴场工程评价
方斗山隧道拟建K线左洞长7590m，右线长7790m，初步估算开挖方量约为126万m3，按堆积系数1.30计算，其块碎石堆放体积可达164万m3。隧道进口西侧后坪，为一宽缓冲沟，平时沟中无水，可修建过水涵洞，并选择较开阔的地段设置拦碴坝予以拦截，即可作为弃渣场，且运距较近。建议对拦碴坝址进行专门工程地质勘察。
隧道出口右侧竹林沟，为一“V”型宽缓冲沟，冲沟平时无水，沟内修建过水涵洞，并在沟脚设置拦碴坝坎予以堆放，但须对拦碴坝址进行专门勘察。
七、隧道施工对环境的影响评价
方斗山隧道进、出口位于背斜翼部山麓斜坡地带，隧址区无城镇及工业区分布，隧道施工无有毒有害气体长期排放，在隧道掘进时，仅龙潭组（P3l）含煤地层有CH4、CO2等瓦斯气体释放，另外二叠系中统茅口组（P2m）可能有少量天然气体释放，但储量有限，且将很
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快封闭处理，对环境的影响小。
隧址区山体稳定，地表基岩大部裸露，仅局部槽谷有厚度不大的块（碎）石土及角砾土、粘土覆盖，隧道建设不会对山体稳定造成大的影响。但开挖弃渣应定点有序堆放，以预防引起新的地质灾害问题。隧道洞口附近自然斜坡坡度10～30°，表土层厚度约0～7.00m，属第四系崩坡积、残坡积层，无滑坡及大的崩塌等不良地质现象，自然边坡稳定。隧道施工开挖，洞口附近土层易坍塌，施工中应尽量避免洞口大开挖、高削坡。
拟建隧道属高速公路特长深埋隧道，其建设规模大，影响深远，建成后将对生态环境产生一系列影响。首先隧道建设将降低地下水位，成为隧道区及其邻近的排泄基准面，据本次勘察，方斗山背斜近轴部地下水位在500～900m标高之间，其隧道标高在612.09～491.24m之间，隧道开挖将形成较大的集水廊道，地表部分井、泉量将会减小或断流，对本区缺水的岩溶山区农民的饮用水和农业用水造成严重影响，经初步估算，其影响半径可达5～10km，甚至更大。由于隧道建设，将在一定程度上改变隧址区原有的地下水补给、迳流及排泄条件，可能形成新的地下水排泄通道。在其影响范围内可能会出现地下水位下降，隧道西侧碑记沟及地表井泉流量减小甚至干枯及地表岩溶塌陷等现象。
此外，隧道建设将压覆部分矿产，隧道穿越含煤地层，应设立禁精品文档
采区。总之，隧道修建后可能会对环境产生较大的影响，因此，在隧道施工建设中必须采取切实可行的环境保护措施，以期将隧道建设对环境的破坏影响程度降低到最小。
八、天然筑路材料及工程用水
（一）天然筑路材料
为满足隧道建设所需天然筑路材料及施工用水，本次初勘期间我们对隧址区及其附近的砂、卵石料和筑路碎石料等天然材料的分布、储量进行了初步调查工作。隧址区无建设所需的砂、卵石料，但距隧道进口南东约15km的龙河砂、卵石料储量较丰富，基本能够满足需要；块、片石料在隧道区内的裸露侏罗系沙溪庙组和三叠系须家河砂岩、嘉陵江组与大冶组灰岩、白云质灰岩储量丰富，能满足所需。
1、砂、卵石料
龙河沿岸分布的漫滩、心滩及其河床内淤沙，厚度较大，是沙石堆积的理想场所，估计能满足需求。目前龙河沿岸有十几个采沙点，利用沙船或自然打捞开采，日产量约几十吨，可根据需求量适当增大开采规模。据访，沿河过船口至下路段平均开采厚度2～4m。经本次调查，漫滩宽一般5～15m，最宽达20余米，一级阶地高出河床约2～3m，初步估算可供开采量大于8万m3；沿河两岸公路相通，运输条件较好。卵石料可在龙河开采一部分，不能满足所需，只有在区外较远的长江沿岸分布的河漫滩和阶地采集。
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本次勘察在龙河沿岸的石料场进行现场筛分及鉴定，收集其试验资料。试验结果：砂石料以中砂为主，仅局部地段为粗圆砾，其粒径组成为＞2mm占15.5%，2～0.5mm占10.5%，0.5～0.25mm占64.3%，0.25～0.075mm占8.5%，＜0.075mm占1.2%。石质成分主要为砂岩、灰岩，含少量弃渣，以亚圆、次棱角、扁平状为主，天然密度2.378/cm3，天然含水率3.21%，质量基本符合混凝土粗、细骨料的要求。
2、块、碎石料
隧址区出露的三叠系下统嘉陵江、大冶组灰岩和须家河组及侏罗系沙溪庙组厚层状砂岩，岩石强度高，储量丰富，且易于开采。仅隧道进口西侧后坪沙溪庙组砂岩可开采量即达50万m3，隧道中部夹口两侧须家河组砂岩，强度高，初步估算储量大于100万m3；隧道出口左、右两侧均为嘉陵江灰岩，估算开采量可大于100万m3
。上述岩石储量大，且强度高，能满足公路建筑用石料强度及块度要求，是为较理想的天然建筑材料。
（二）工程用水
隧址区干湿季节分明，降雨量集中在4～6月，旱季地表溪沟及泉水流量略小，工程用水主要来源隧址区地表水和泉水。隧道进口西缘碑记沟沟水可作为进口段工程用水水源，据本次采样化验结果，该沟水水质类型为HCO3-·SO42-——Ca+型水，PH值8.15，为碱性水，水对砼无腐蚀性；隧道出口左侧900m处大沟泉水，正常流量5.32L/s，精品文档
可作为出洞口施工用水，经本次采样化验分析，水质类型为HCO3-——Ca+型水，PH值7.40，为弱碱性水，水对砼无腐蚀性。
九、结论及建议
（一）结论
1、本次勘察在充分收集、利用前人勘察工作成果的基础上采用以钻探、地面工程地质及水文地质测绘、地面物探、综合测井及工程测量为主、采样及化试验为辅的手段和方法完成勘察任务合理。完成的主要工作量有：1:2000纵断面测量16180m（2条），1:200纵、横断面测量3940m（25条），1:25000专门水文地质测绘140km2，1:10000环境工程地质测绘80km2，1:2000隧址区工程地质测绘3.2km2，完成钻探进尺1945.33m（7孔），物探声波测井890.35m（6孔），物探综合测量479.20～2573.10（4孔），水文地质试验（抽、放、注）7孔、11个井段，采样试验岩样2组，水样5组。所获水文地质、工程地质资料丰富、翔实，能满足隧道初勘报告的编制，达到了预期的目的。
2、隧道穿越的方斗山背斜虽受F1断层（横梁子逆冲断层）及次级断层F2、F3、F4的破坏，但断层走向与背斜轴线走向基本一致，构造形态未受大影响。新构造运动不明显，区域地质整体稳定性较好，隧址区无泥石流灾害，崩塌、滑坡等不良地质现象对隧道施工基本无影响，地震基本烈度为Ⅵ度，属一般可建地段。
3、隧道穿越的地层有二叠系中统茅口组，上统龙潭组、长兴组；
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三叠系下统大冶组、嘉陵江组，中统巴东组，上统须家河组；侏罗系下统珍珠冲组、中下统自流井组，中统新田沟组、上统沙溪庙组。隧道围岩类别以Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类为主，次为Ⅱ，其中左洞Ⅱ类围岩占隧道总长的6.9%，Ⅲ类围岩占总长的37.3%，Ⅳ类围岩占总长的24.2%，Ⅴ类围岩占总长的31.6%；右洞Ⅱ类围岩占总长的8.9%，Ⅲ类围岩占总长的36.6%，Ⅳ类围岩占总长的22.8%，Ⅴ类围岩占总长的31.7%。整个隧道洞身段围岩的总体稳定性较好，IV、V类围岩占隧道总长比例左、右洞分别达55.8%和54.5%，Ⅱ类围岩所占比例低，仅为6.9%（左洞）、8.9%（右洞），经对比是相对较为优越的隧道穿越线路。
4、隧道原设计进洞口左洞位于河床之中，洞底标高距地表仅6.5m，右洞洞底距地表也仅5.7m，均不宜成洞，建议进洞口左洞移至K55+441m处进洞，右洞移至K55+276m处进洞；原设计出洞口洞底距地表仅6～7m，覆盖层为第四系崩坡积层，也不宜成洞，建议左出洞口移至K62+955m处，右出洞口移至K62+990m处。建议的隧道进、出洞口场地自然斜坡稳定，基岩岩体稳定，场地稳定性较好，适宜隧道进、出口成洞。
5、方斗山特长隧道在地下水分水岭以东地区（K55+250～K61+100）水文地质条件目前仍处于自然状态，方斗山特长隧道，在地下分水岭以东地区（K55+250～K61+100m）水文地质条件目前仍精品文档
处于自然状态，地下水水量十分丰富，经概算地下水的降雨渗入补给量每年约11.5万立方米，排泄量每年约7至10万立方米，而在隧道施工时水平巷道瞬时的涌、突水量可达每日3.0～6.0万立方米，隧道的总疏干量达1375万立方米。由于K58+980～K59+100段、K59+900～K60+000段、K60+700～K60+800段和K60+970～K61+100段岩体岩溶化程度高，地下水贮藏量十分丰富，施工时将会遭遇10000m3/d以上的涌、突水或突泥灾害。
6、隧道在K61+428.55～K61+479.83（左洞）、K61+447.77～K61+497.86（右洞）处需穿越的二叠系上统龙潭组煤系地层含有可采煤层（K1），根据煤矿开采资料，该段相对瓦斯涌出量为CH413.75m3/t，CO213.16m3/t；绝对瓦斯涌出量为CH43.73m3/min，属高瓦斯工区。鉴于该处隧道洞底设计高程为525.55～524.15m，而+530m以上水平K1煤层均已采空，且目前该采区煤矿巷道已封闭，瓦斯浓度会更大，隧道开挖至该区段时应引起高度重视，可打超前钻探释放瓦斯，或与茶园煤矿联系，借用其原有采区通风系统通风，降低瓦斯浓度后快速通过，并及时衬砌支护，予以封闭。
7、由于隧道穿煤处洞底高程右洞为524.71m，左洞为525.39m，而该处530m之上煤层均已采空，采空区底界距隧道洞底仅4.61m（左洞）～5.29m（右洞），隧道在该处将同时揭露K1煤层和遭遇采空区，煤矿采空区不可避免对隧道构成危害，施工时应采取预防措施。同时
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为保证隧道建成后安全正常运营，隧道下方应留足够的保安煤柱，经初步估算隧道两侧及下方压煤储量约为2.4万吨。
8、根据本次勘察所获地质及煤质资料成果分析，拟建隧道穿越的方斗山背斜西翼K1煤层属不易自燃煤，但有煤尘爆炸危险性。另外，虽然，煤层中瓦斯含量较高，但由于隧道洞底之上4.61m（左洞）～5.29m（右洞）现已采空，煤层中的瓦斯压力已得到一定程度的释放，故隧道穿煤时产生煤与瓦斯突出的可能性不大。
9、隧址区地应力不高，产生软岩大变形及岩爆的可能性不大，但施工中仍应加强监测和预报。
10、隧道开挖将形成较大的集水通道，会造成隧道两侧较大范围内的地表水疏漏和地下水位降低，可能会造成隧道进口的碑记沟沟水流量减小，甚至断流，对其上的居民生活及农业用水将构成严重的影响。应引起重视并妥善解决。
11、由于方斗山特长隧道是高速公路的控制性工程，按《公路工程抗震设计规范》（JTJ004-89）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及重庆市有关建构筑物抗震要求精神，隧道设计须按地震烈度区划VI度区提高一度，按Ⅶ度设防。
12、隧址区水文地质条件及区域水文地质背景复杂，地下水类型主要有碳酸盐岩溶洞水（Ⅰ）、碳酸盐岩类裂隙岩溶水（Ⅱ）及碎屑岩类基岩裂隙水（Ⅲ）。根据本次勘察隧址区地下水及地表水的采样精品文档
分析测试成果，按《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）判定，隧址区地下水及地表水均对砼无侵蚀性。
13、经对隧址区及其附近开采煤矿调查和钻孔物探测试，隧道穿越地段属正常地温区，无高温热害影响。
（二）建议
由于拟建隧道穿越地层从二叠系中统茅口组至侏罗系中统沙溪庙组，岩性种类多，且地质构造复杂，初勘阶段钻探工作量偏少，无法准确控制隧址区的构造形态及围岩类别，详勘建议适当增加钻探工作量，以便能更准确地查明隧址区的地质构造形态及其工程地质条件。
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