盾构法所取得的成果

1. 所取得的成果和存在问题

2.6.1 主要成果

本专题通过对区内有关资料的综合分析研究，特别是区内几条地学断面的丰富资料，以及近年来所开展的一些深部地球物理的工作取得了一些新的认识。主要成果包括:

(1)对区内岩石圈Ⅲ级构造单元进行了划分，对各单元以及它们的分界断裂的面貌和特征进行了总结。

(2)岩石圈结构的不均一性是导致区内构造运动产生的根本原因。区内各单元地壳的结构、厚度以及组成均有所不同，其下上地幔的性质也有一定的差异，在外力———主要是南侧板块的推挤压力的作用下形成了本区目前所见到的盆山地貌结构。

(3)地壳以及岩石圈结构的形成是地质历史时期内长期作用的产物，不能脱离历史来讨论。从本区来讲，晚二叠世以后，统一的大陆块体开始形成。全区的构造体制从板块构造格局向盆山构造格局转化。经历了近2亿年的时间，经历了多次褶皱隆升—夷平均一化—沉降堆积的过程，才形成现代的盆山构造格局。

(4)从本区内最主要的天山山脉的构造面貌来看，晚二叠世以后两侧陆壳块体的碰撞，但是在这里缺少中新生代的岩浆活动，结合其地壳的构造形式以及准噶尔板块向南俯冲的可能，表明天山的形成机制与青藏高原南部的喜马拉雅有着重大的区别。这正是本区岩石圈构造运动的特点所决定的。

(5)本区以发育重要的大型盆地为特色。但这些盆地由于其所处的构造位置不同，发展的历史也有所不同。其根本原因则是其下的地壳以至上地幔的结构有所不同。以塔里木盆地为例，它具有薄壳厚幔的特点，地温梯度低，地壳刚性大，这决定了它在漫长的地质历史时期中，是一个长期稳定的内陆盆地，在构造运动中它以传递应力的方式发挥自己的作用。

2.6.2 存在问题

(1)由于本区地域广阔，总面积近200万km²。在区内，虽然过去进行了一些身边地质的调查，取得了许多成果，但对于这样广大的区域来讲，工作程度实在太低，和本项目的东部地区比较起来差得太远。因此，对本区岩石圈结构的研究，只能是在已有资料基础上进行总结和综合分析。在本区目前以地学断面为主干，结合其他有关资料进行研究。但在区内目前尚无可供利用的天然地震层析成像的资料。因此在地壳以下的部分，就无法进行编图或其他研究。在本专题的设计中，原拟将已有的地学断面资料和区域的天然地震层析成像结果综合起来，编制出本区的三维立体图像，以表达岩石圈的空间状态。目前工作的进展情况表明，这一设想实现起来尚有一定的难度。地学断面上表达了地壳不同层圈的厚度以及成分组成的某些特征(尽管表示方法和内容上有所不同)，而层析成像所表现的不同层圈的速度分布和对比，简言之是高速体和低速体的分布状态。两者如何联系以构成一幅空间的图像尚需要进一步研究，方有可能实现。

(2)岩石圈地球化学的研究对深入了解岩石圈的物质组成有很大的启示作用，可以提供许多深部物质组成的有关信息，因此是一项重要的研究内容。但在本区，新生代的岩浆活动非常少见。目前，在新疆的西南天山、昆仑山北部、北祁连等地有零星的新生代火山岩外，其他地区均尚无相关报道。在天山、北山和昆仑等地均以晚古生代—中生代的岩浆活动为主。这方面，固然反映了晚古生代—中生代时期地壳的一些状态，但对认识现代地壳的物质组成毕竟还有一些差别。因此，进一步开展本区中新生代岩浆活动的研究对了解本区岩石圈的物质组成及其发展演化有着重要的意义。

2. 取得的主要成果

通过对中甸岛弧西斑岩带内发育的印支期中酸性浅成-超浅成相斑 (玢) 岩侵入体和赋存于其中的典型矿床-春都斑岩铜矿床地球化学及成岩成矿模式的研究, 主要取得以下成果:

(1) 通过野外观察和室内镜下鉴定、主量元素、微量元素及稀土元素综合分析研究表明: ①春都矿区及中甸岛弧西斑岩带侵入体主要岩石类型为闪长玢岩, 其次为花岗闪长斑岩, 均属于亚碱岩系中的钙碱性岩类。②闪长玢岩、花岗闪长斑岩中富集大离子亲石元素Sr、K、Rb、Ba、Th, 高场强元素Ta、Nb、P、Hf、Ti、HREE相对亏损, 具有岛弧火成岩基本特征; 斑 (玢) 岩中成矿金属元素W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn丰度高。③闪长玢岩稀土元素总量变化于87.25～255.49之间, 球粒陨石标准化曲线为轻稀土元素富集型, 分配曲线右倾, 有轻微的铕正异常; 花岗闪长斑岩稀土元素总量变化于184.34～294.87之间, 球粒陨石标准化图为轻稀土富集型, 分配曲线右倾, 有微弱铕负异常和微弱铈负异常。轻、重稀土元素的分异程度高, 由早期的闪长玢岩→晚期的花岗闪长斑岩演化, 岩浆中的轻稀土富集程度和碱性程度趋于增强, 闪长玢岩岩浆侵入早于花岗闪长斑岩, 是同源或相似岩浆不同演化过程的产物。

(2) 在宏观地质研究基础上, 依据岩浆岩主量元素、微量元素、稀土元素及同位素的分析, 对春都矿区及中甸岛弧西斑岩带成岩成矿构造构造环境进行了判别, 对物质来源和岩浆演化进行了深入的探讨。①研究区侵入岩物质主要来源于与俯冲造山作用有关的地幔和地壳的混合, 产生于印支期甘孜-理塘洋壳向格咱微陆块俯冲的消减带 (俯冲带)构造环境; 具I型花岗岩的特征, 是活动大陆边缘的产物。②研究区金属硫化物硫同位素δ34S值变化于-6.54‰～0.14‰之间, 极差为6.40‰, 均值为-2.28‰, 硫同位素组成变化范围较窄, 成矿物质来源比较单一, 硫主要来自深部岩浆, 具幔源硫的特征 (0±3 ‰), 同时有一定数量的地壳沉积物还原硫的混入。 研究区铅同位素的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb值变化于17.863～18.036之间, 极差为0.173; 207Pb/204 Pb值变化于15.448～15.614之间, 极差为0.166; ²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb值变化于37.753～38.188之间, 极差为0.435; 具有单一的成矿物质来源。依据硫化物的铅μ值及铅平均增长曲线图、铅同位素△β-△γ成因分类图解、铅同位素构造环境判别图的判别, 矿石铅主要来自于下地壳或上地幔。③通过含矿石英脉样品进行氢、氧同位素测试。δD值为-73.1‰～100‰, 变化幅度较大;δ¹⁸OSMOW值为13.2‰～13.9‰, 分布较为集中; 研究区成矿流体主要为原始岩浆水为主, 同时有大气降水的加入。④闪长玢岩样品的DI值介于60.43～75.13之间, 平均为67.25; 花岗闪长斑岩样品的DI值介于77.60～90.55之间, 平均为81.16; 花岗闪长斑岩分异和酸性程度均较高于闪长玢岩。研究区闪长玢岩形成明显受结晶分异作用所控制, 受部分熔融作用控制微弱; 花岗闪长斑岩同时受部分熔融和分离结晶作用所控制; 二者具有同源岩浆结晶分异演化关系, 属于同源异相的产物。 闪长玢岩SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O的质量百分数与lgSI值的线性关系均不明显。 花岗闪长斑岩SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O的质量百分数与lgSI值的线性关系均明显, 春都闪长玢岩发生同化混染作用,有地壳物质的混入; 花岗闪长斑岩岩浆中也有少量大陆地壳物质混入, 同化混染作用较弱。

(3) 通过研究区侵入岩与埃达克质岩的对比研究, 并结合其宏观地质特征分析, 研究区侵入岩地球化学特征具有高Sr、低Y、低Yb、高Sr/Y、富轻稀土, 无Eu异常或仅有轻微的负Eu异常, 与埃达克质岩特征相似。

(4) 研究区蚀变分带明显, 存在以呈雁列式产出的花岗闪长斑岩岩枝或岩脉为中心,向外依次出现钾硅化带 (钾长石、黑云母及硅化带)→绢英岩化带 (石英绢云母化带)→(泥化带)→青磐岩化带→角岩化带, 具有与 “二长岩蚀变” 模式相似的蚀变特征, 但蚀变分带的规律性相对较差, 存在重复-偏对称现象, 显示蚀变类型及其分带受岩体控制的空间分布特征。 一般情况下, 铜矿化强度与蚀变类型有显著关系, 在硅钾化带、绢英岩化带及其过渡带矿化强度较好。

(5) 中甸岛弧西斑岩带展布于烂泥塘—雪鸡坪—刺来—春都一带, 斑岩体由闪长玢岩及其以岩枝、岩脉侵入其中的花岗闪长斑岩组成的复式岩体。春都硅化钾化闪长玢岩锆石LA-ICP-MS U-Pb微区定年分析的年龄为246.1±3.0Ma～260.8±2.5Ma, 与雪鸡坪石英闪长玢岩体的角闪石⁴⁰Ar-³⁹Ar法年龄 (249.92±4.99Ma) 和刺来闪长玢岩锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄 (252.3±3.4Ma) 基本一致, 但推测实际闪长玢岩成岩年龄应晚于246.1±3.0Ma～260.8±2.5Ma, 大约240Ma左右。 春都含矿母岩花岗闪长斑岩体锆石LA-ICP-MS U-Pb年龄为217.5±1.9～217.3±1.8Ma, 表明春都含矿母岩花岗闪长斑岩体年龄与中甸岛弧岩浆活动的高峰成矿期215Ma基本一致。 无矿闪长玢岩形成比花岗闪长斑岩早约25Ma。 如此之久的岩浆-热液系统是形成具有规模的斑岩铜矿必要条件之一。

(6) 通过野外地质工作发现, 研究区花岗闪长斑岩中可见闪长玢岩捕虏和穿插闪长玢岩的关系, 矿化与蚀变以花岗闪长斑岩为中心, 从花岗闪长斑岩体向外蚀变逐渐变弱;同位素测年结果表明, 春都花岗闪长斑岩体年龄与中甸岛弧岩浆活动的高峰成矿期215Ma基本一致。 揭示了研究区成矿母岩为印支晚期侵位的花岗闪长斑岩。

(7) 建立了春都矿区及中甸岛弧西斑岩带的斑岩成因模式。 中三叠世-晚三叠世早期甘孜-理塘洋壳开始向西俯冲, 随着俯冲深度的增加, 导致板片脱水和部分熔融, 引发地幔物质部分熔融, 从而形成了上侵的钙碱性系列的岩浆, 岩浆在上升过程中不断分异演化, 当演化至安山岩浆时, 于晚三叠世沿NNW向的格咱河区域深大断裂发生浅成-超浅成侵入, 形成早期呈岩株或岩枝产出的无矿闪长玢岩。 晚三叠世中晚期, 研究区底部的安山质岩浆演化为英安质岩浆, 英安质岩浆沿着闪长玢岩底部的构造薄弱带 (NNW向断裂构造系统) 上侵进入玢岩体内, 随着温度、压力的降低, 最终形成春都花岗闪长斑岩,同时由于岩浆热液的对流循环, 在斑岩体和围岩 (早期侵位的玢岩或三叠系地层) 中形成了不同矿物组合及蚀变分带。 由于西斑岩带先期侵位的闪长玢岩的阻隔或压制作用, 本阶段岩浆侵入活动主体区域向东迁移至中-东斑岩带, 所以西斑岩带岩浆侵入活动相对较弱或侵位较深。 岩体在东斑岩带主要呈岩株或岩枝产出, 而在西斑岩带主要呈岩枝或岩脉产出, 岩体规模相对较小; 本期侵入体主要岩石类型有石英二长斑岩、花岗闪长斑岩等,本期侵入体主要岩石类型有石英二长斑岩、花岗闪长斑岩等, 为斑岩型铜 (钼) 矿床的成矿母岩。

(8) 通过总结矿床成因及成矿规律, 建立了春都 “雁列式斑岩脉” 控矿模式。 在东西向的洋盆挤压俯冲作用下, 中甸岛弧区西斑岩带的NNW向断裂构造产生左行走滑, 由此派生一定量的NE-SW向局部引张, 形成雁列式断裂构造系统。 花岗闪长斑岩岩浆沿NNW向雁列式走滑断裂构造系统侵入早期玢岩体内或围岩, 形成 “雁列式花岗闪长斑岩脉”。 当含矿热液从花岗闪长斑岩岩浆中分离, 进入闪长玢岩或花岗闪长斑岩顶部的裂隙带, 与下渗的大气降水及溶解其中的部分成矿物质混合, 形成混合流体, 这种富含Cu、Pb、Zn、Fe等成矿物质和H₂O、CO₂、S^2-、Cl^-等挥发性组分的成矿流体进入围岩裂隙中, 与围岩发生硅钾化、绢英岩化等交代蚀变作用, 热液中的Cu等金属元素与硫结合,形成浸染状产出的黄铁矿、黄铜矿等金属硫化物; 或随着温度的降低成矿流体中的金属硫化物直接析出形成脉状的金属硫化物。 受NNW向雁列式花岗闪长斑岩脉的控制作用, 春都铜矿床的矿体也呈现出雁列式分布的特征, 形成与典型斑岩铜矿床不同的矿化格局。研究表明这种控矿模式在中甸岛弧西斑岩带具有重要的代表性。

(9) 系统分析了春都铜矿及中甸岛弧西斑岩带成矿地质条件, 总结了找矿标志。 对区内印支期发育的斑岩铜矿进行了详尽的对比分析, 依据春都 “雁列式斑岩脉” 控矿模式, 优选了6个找矿靶区。 同时指出, 在今后的找矿工作中, 应把握好 “雁列式斑岩脉”控矿模式对含矿斑岩和矿体的控制规律, 在平行NNW走滑雁列式断裂构造系统和沿其走向延伸方向做重点的控制和总体部署, 并加强深部找矿工作。

3. 取得的主要进展和成果

1）以若拉岗日结合带的边界断层为界将调查区及邻区划分为2个地层区、3个地层分区，系统测制了各分区内的地层剖面，根据岩石组合、接触关系、古生物、同位素测年等成果划分地层单位，建立了调查区内完整的地层系统，尤其是解体了前人笼统归入三叠系的若拉岗日群，解体出早古生界、泥盆系、石炭系—下二叠统、上二叠统、三叠系等多个地层单位，在地层认识方面取得突出进步。

2）在若拉岗日结合带内发现一套浅变质（绿片岩相）地层，地层中的碎屑锆石U-Pb-SHRIMP测年获得了524Ma的最小年龄，通过分析认为这一年龄代表了浅变质地层的沉积上限，结合区域地质资料，认为可以和羌塘地块上的下古生界玛依岗日组对比，两者为同一地层单位。

3）根据地层的时空分布情况及沉积相、地质构造演化等特征，明确了调查区各时期沉积盆地的性质及时空演化规律，明确了石炭纪—早二叠世陆内裂谷盆地的性质和三叠纪前陆盆地的迁移演化规律。

4）对分布于若拉岗日结合带的基性岩（脉）及少量超基性岩进行详细调查研究，查明了它们的野外产出状态，通过岩石学、岩石化学和地球化学等特征的对比，认为它们有别于洋脊或洋壳（蛇绿混杂岩）中的基性、超基性岩，而与大陆板内或板内裂谷基性岩相似，K-Ar法同位素测年结果表明它们可能形成于三叠纪。

5）查明了石炭纪—早二叠世一套以碱性系列基性火山岩为主的火山岩，根据火山建造的时空分布情况及岩石学特征，火山岩的岩石化学、地球化学特征，认为它们与板内裂谷作用有关，而不是洋脊玄武岩，从而证实石炭纪—早二叠世 “古特提斯洋” 发展阶段，本地区仅发育大陆裂谷，这与金沙江缝合带的东段地质特征有较大的差异。

6）查明了若拉岗日结合带的边界断层及基本性质、物质组成情况、地质结构等特征，识别出一处逆冲推覆构造（花石山逆冲推覆构造），以及很多断层现代活动的证据，尤其是对1997年玛尼7.9级地震的地表破坏情况（朝阳湖现代活动断裂）进行了详细调查，这些都为恢复地质构造演化史及新构造运动规律等提供了资料。

7）综合地质、构造情况，明确了若拉岗日结合带属于华力西期构造结合带，它代表羌塘地块与可可西里-巴颜喀拉地块之间石炭纪—早二叠世裂谷于晚华力西期闭合后的残留，否定了若拉岗日结合带中存在蛇绿混杂岩的认识，不存在构造岩浆带等洋壳消减碰撞造山带等常有的地质现象，这些均说明金沙江缝合带所代表的 “古特提斯洋” 在向西延伸过程中形成陆内裂谷构造环境，反映了金沙江缝合带的东西差异与构造分段性。

8）在区域地质调查中注重遥感地质解译工作，与实际地质调查相结合，按青藏高原B₃类区要求完成了遥感解译工作量，提高了区域地质调查工作的效率与质量，总结了本地区的地质体遥感影像特征、遥感地质解译原则与规律。

9）在开展地质调查的同时注重其他国土资源的调查，如对调查区的地貌、植被、动物、生态环境、水文、气候、道路交通等情况进行了概略性了解。

4. 市政工程：盾构法隧道施工测量主要内容有有哪些

应包括地面控制测量、联系测量、地下控制测量、掘进施工测量、贯通测量和竣工测量。主要内容有：
1 建立地面上平面控制网和高架控制网；
2 将地面上的坐标、方位和高程实时地传递地下合适的位置；
3 在地下进行平面控制测量和高程控制测量；
4 根据地下控制点进行施工放样，标定隧道的推进方向与高程，测定盾构和衬砌环在三维空间的实际位置。

5. 盾构法原理及方法

盾构机的基本工作原理就是一个圆柱体的钢组件沿隧洞轴线边向前推进边对土壤进行挖掘。该圆柱体组件的壳体即护盾，它对挖掘出的还未衬砌的隧洞段起着临时支撑的作用，承受周围土层的压力，有时还承受地下水压以及将地下水挡在外面。挖掘、排土、衬砌等作业在护盾的掩护下进行。

6. 盾构法的发展历史

用盾构法修建隧道已有 150余年的历史。
最早进行研究的是法国工程师M.I.布律内尔，他由观察船蛆在船的木头中钻洞，并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发，在1818年开始研究盾构法施工，并于1825年在英国伦敦泰晤士河下，用一个矩形盾构建造世界上第一条水底隧道（宽11.4米、高6.8米）。在修建过程中遇到很大的困难，两次被河水淹没，直至1835年，使用了改良后的盾构，才于1843年完工。
其后P.W.巴洛于1865年在泰晤士河底，用一个直径2.2米的圆形盾构建造隧道。
1847年在英国伦敦地下铁道城南线施工中，英国人J.H.格雷特黑德第一次在粘土层和含水砂层中采用气压盾构法施工，并第一次在衬砌背后压浆来填补盾尾和衬砌之间的空隙，创造了比较完整的气压盾构法施工工艺，为现代化盾构法施工奠定了基础，促进了盾构法施工的发展。
20世纪30～40年代，仅美国纽约就采用气压盾构法成功地建造了19条水底的道路隧道、地下铁道隧道、煤气管道和给水排水管道等。从1897～1980年，在世界范围内用盾构法修建的水底道路隧道已有21条。德、日、法、苏等国把盾构法广泛使用于地下铁道和各种大型地下管道的施工。
1969年起，在英、日和西欧各国开始发展一种微型盾构施工法，盾构直径最小的只有1米左右，适用于城市给水排水管道、煤气管道、电力和通信电缆等管道的施工。
中国于第一个五年计划期间，首先在辽宁阜新煤矿，用直径 2.6米的手掘式盾构进行了疏水巷道的施工。中国自行设计、制造的盾构，直径最大为11.26米，最小为3.0米。正在修建的第二条黄浦江水底道路隧道，水下段和部分岸边深埋段也采用盾构法施工，盾构的千斤顶总推力为108兆牛，采用水力机械开挖掘进。在上海地区用盾构法修建的隧道，除水底道路隧道外，还有地铁区间隧道、通向河海的排水隧洞和取水管道、街坊的地下通道等。

7. 盾构法中盾构的推进阻力组成包括哪些

盾构法中盾构的推进阻力组成包括哪些
盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。

盾构法是一项综合性的施工技术。构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。

盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。主要有：地下水的降低；稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道衬砌结构的制造；地层的开挖；隧道内的运输；衬砌与地层间的充填；衬砌的防水与堵漏；开挖土方的运输及处理方法；配合施工的测量、监测技术；合理的施工布置等。此外，采用气压法施工时，还涉及到医学上的一些问题和防护措施等。

8. 盾构法隧道施工的质量控制重点是什么，请简要说明

（1） 施工场地总平面布置图；
（2） 盾构推进方案（始发、掘进、到站或掉头）；
（3） 盾构推进计划；
（4） 管片的质量控制；
（5） 施工测量方案、沉降监测方案；
（6） 同步注浆和二次补浆的质量控制；
（7） 盾构设备性能参数及操作方法；
（8） 出土方案和弃土安排；
（9） 端头和联络通道地层加固方案；
（10）建筑物、管线等调查及保护方案；
（11）补充地质勘探方案；
（12）洞门密封及处理方案；
（13）盾构设备组装调试；