岩溶隧道突水灾变机制分析
岩溶隧道突水风险评价与预警机制研究
岩溶隧道突水风险评价与预警机制研究葛颜慧【摘要】：随着我国西部大开发战略的快速推进,西部地区交通、能源等基础建设大幅度展开,长大岩溶隧道建设越来越多。
岩溶地区长大隧道修建过程中,经常遇到突水突泥、岩爆、瓦斯等地质灾害,其中突水突泥尤为严重。
突水突泥灾害轻则冲毁机具、贻误工期,重则造成人员伤亡和重大财产损失,岩溶隧道突水风险评价与预警机制已成为亟待解决的问题。
湖北沪蓉西高速公路乌池坝隧道隧址区存在多条地下暗河系统,地下水位150m左右,与已发生突水的宜万铁路马鹿箐隧道平面相距2-4kmm,同处一个大的水文地质单元；齐岳山隧道穿越齐岳山背斜、两条断层和2条地下暗河系统,最高地下水位超过100m,与发生多次突(涌)水的齐岳山铁路隧道同处一个水文地质单元,地表岩溶洼地等岩溶形态极为发育；龙潭隧道穿越3条断层和覃春泉暗河地下水系统,水位最高可达100m左右,均存在严重突水突泥风险。
为保证施工和运营安全,本文以这些突水高风险岩溶隧道为研究对象,运用岩溶学、地质学、模糊数学、物探技术等手段,研究了岩溶隧道突水风险评价及预警机制,取得了一系列有价值的研究成果。
在系统分析文献与现场调研的基础上,分析了岩溶发育的基本规律,研究了岩溶发育的主控因素,即岩溶发育主要受地层岩性、地下水动力分带、地质构造和地形地貌等因素控制。
通过在沪蓉西高速公路沿线几座高风险岩溶隧道开展突水地质灾害控制实践研究和宜万铁路高风险岩溶隧道突水地质灾害调研,研究了湖北沪蓉西高速公路沿线岩溶发育的基本规律,提出了沿线发生突水灾害的主要蓄水构造类型。
岩溶隧道突水受多种因素的综合影响,突水风险评价还处于起步阶段。
在研究岩溶隧道突水主要影响因素的基础上,提出了岩溶隧道突水风险的主要依据,建立了突水风险评价指标体系。
利用层次分析法对影响突水的各因素进行权重分析,得出各指标的权重；采用调查统计方法确定各指标的隶属度,利用模糊综合评判方法建立了突水风险评价模型,提出了4级突水风险分级标准,实现了隧道突水风险定量化。
岩溶隧道突水突泥影响因素及对策
岩溶隧道突水突泥影响因素及对策【摘要】本文主要从岩溶涌突水突泥的机理、隧道突水突泥的影响因素、整治措施三个方面对岩溶隧道突水突泥影响因素及对策进行阐述。
【关键词】隧道；突水突泥；对策一、前言随着我国经济的发展，公路的铺设也越来越广。
在公路施工时，难免会开挖隧道。
由于我国的地质复杂，在岩溶隧道施工时时常有突水突泥的情况发生。
如果处理不当回严重的影响地下水环境。
下文将对此问题进行论述。
二、概述我国是个多山国家，75%左右的陆地国土均为山地或重丘。
由于隧道具有对地表自然环境破坏较小、缩短行车里程等优点，在山区高等级公路建设中越来越多地被采用。
据不完全统计，截至2009年底，我国公路运营隧道共计5627座，其中特长隧道190座，82.11 万延米。
从已有的工程来看，隧道工程主要是通过影响水环境而造成生态环境破坏。
隧道开挖破坏隧址区域地下水的原有平衡，影响地下水正常的循环，从而造成一系列生态环境问题及效应，其中，又以隧道涌水表现最为突出。
山岭隧道建设中，因开挖形成临空面，使地应力重新分布而形成岩体松弛带，使岩体的渗透系数增大，改变了天然渗流场（通常使天然隔水断层变成导水断层），导致隧道渗水或涌水。
大量的地下水渗漏可能会对隧道施工和营运造成不利影响，与此同时，隧道建设也会对地下水产生一系列不利影响，二者之间有着复杂的联系。
三、岩溶涌突水突泥的机理1、止水岩柱受拉破坏经验和计算表明,在高水压作用下,岩溶区隧道开挖过程中,一定要留够一定厚度的安全岩柱,安全岩柱的厚度越大和强度越高,越不易突水,否则,很容易发生涌突泥,合理的安全岩柱可以通过工程类比法、解析法、数值计算法等方法获得。
工程类比法就是根据相似条件下隧道开挖未产生涌突水的岩柱和开挖产生突水的岩柱厚度的对比分析,同时根据围岩松动圈、裂隙扩展长度等确定。
2、裂隙的剪切破坏对于软弱围岩或节理裂隙发育的岩溶隧道,岩溶突水基本符合为摩尔-库仑强度强度理论,即当土体中某点的任一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时,就认为该点已发生剪切破坏,该点也即处于极限平衡状态。
隧道水害机理分析及防治措施
隧道水害机理分析及防治措施摘要：本文总结了几种隧道涌水量预测的办法，并对水的损害程度做出了分级。
针对不同的损害等级提出了几种治理措施，希望对隧道防水设计和施工安全起到提示作用。
关键词：隧道工程；防排水；隧道水害在水资源丰富的地区，隧道水害一直难以解决，严重影响了隧道施工运营，降低了隧道结构使用寿命。
特别是在我国西部地区，山岭隧道居多且大多都建设在雨水丰沛的高山峡谷中，工程地质条件和水文地质条件复杂，给隧道的防水问题带来了巨大的挑战。
隧道建成之后达不到预期的设计效果，过早的出现渗水、漏水等现象，提前了养护时间和养护成本，给国家带来了不小的财政负担，据统计我国高速公路系统一年的亏损额在5000亿元以上。
因此想办法降低水对隧道的损害，降低运营养护成本是目前刻不容缓的挑战。
1隧道涌水量预测方法隧道涌水量预测是降低水对隧道损害的前提，预测隧道涌水量辅以监测手段判断隧道可能发生的灾害如渗漏水、突水突泥等，在设计上指导工程师选取防排水参数可以有效降低隧道渗漏水的概率，在施工现场指导防排水施工以及做好灾害应对策略。
1.1 降水入渗法降水入渗法用于预测正常情况下的隧道涌水量，适用范围为埋深较浅的山岭隧道，同时也适用于岩溶隧道，根据隧道所处地区的水文地质条件并考虑地貌和植被影响根据经验选取合适的降水入渗参数，可以在宏观角度粗略的估算隧道正常情况下的涌水量。
计算公式如下：Q——隧道通过含水地段的正常涌水量（m3/d）；T——降水入渗系数；W—S—年降水量（mm）；A——隧道集水面积km2。
注：（1）2.74为换算系数；（2）T的选取参照《铁路工程水文地质勘测规范》。
1.2 地下径流模数法地下径流模数法适用于地表有一个或多个水系存在时同样也适用于岩溶地区的涌水量预测。
此方法的原理是根据大气降水给予地表水流量补给和地下河流量补给求出隧道通过区域的地下径流模数只需要再确定隧道的集水面积即可在宏观上粗略的求出隧道正常情况的涌水量，计算公式如下：其中M——地下径流模数（m3/（d·m））；Q——地下水补给的河流流量或降雨引起的地表径流流量（m3/d），宜选用枯水期；F——与地表水流量相当地表流域面积（Km2）；其余符号同上。
岩溶隧道溶洞突涌水机理与安全厚度确定方法
岩溶隧道溶洞突涌水机理与安全厚度确定方法下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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岩溶区运营期隧道渗漏水病害成因分析及处治方案
岩溶区运营期隧道渗漏水病害成因分析及处治方案公路隧道与其他地下工程一样，在施工期间和建成后，受到地下水的影响。
地下水通过一定的通道渗入或流入隧道内部，出现衬砌表面渗水，淌水、滴水，甚至出现股状喷水、涌水等。
根据调查发现，目前国内无渗漏的公路隧道很少，绝大部分隧道都存在着不同程度的渗漏问题，渗漏位置遍及隧道各个部位。
岩溶地区隧道运营多年后，由于结晶水的堵塞，容易导致排水系统堵塞，从而导致防排水系统的失效。
秀山隧道为分离式双向4车道高速公路隧道，按上下行分离式布置。
隧道左洞长3382m，右洞长3385m。
隧道左右洞轴线间距15.5~43.5m，进出口段均为小净距隧道。
隧道左右线均为人字坡;隧址区主要穿越平阳盖向斜，以易溶强溶碳酸盐岩为主，岩溶较发育。
洞身防水主要是在二次衬砌与初期支护之间铺设300g/m2无纺布和1.2mm厚EVA防水板，二次衬砌采用防水混凝土，抗渗标号不小于S8；隧道洞身排水主要是在衬砌背后喷射混凝土与防水层之间设Φ75HDPE 单壁打孔波纹管纵向盲沟、Φ75HDPE单壁打孔波纹管环向盲沟。
2018年6月由于连续下雨，故秀山隧道洞内渗漏水情况较严重。
图1 秀山隧道渗漏水典型照121成因分析1.1地质条件渗漏水区域主要集中在平阳盖向斜核部及岩性变化接触带附近，基岩岩性主要为铝土岩、岩质页岩夹煤线及灰岩，该区域受构造影响较重，横张、纵张裂隙发育，层间结合较差，由于处于向斜核部地下水较丰富。
另外隧道段存在“大水井－岩门口”地下暗河，暗河管道高于隧道，由于向斜轴部受地质构造影响较重，裂隙较发育，部分裂隙与暗河相通，在高水头及强降雨时期，导致隧道大量涌水。
图2 秀山隧道地质断面照1.2施工因素（1）隧址区岩溶发育，岩溶管道贯通，岩溶地下水结晶堵塞排水管道，导致衬砌背后的积水不能及时排出；（2）由于施工缝、变形缝处施工不到位、材料缺陷等导致防水失效；（3）二次衬砌结构自身存在一定裂缝，渗漏水由裂缝处渗流出。
隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施
隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施[摘要] 在岩溶地区修建隧道时，常遇到突水、涌泥等地质灾害，对人员及财产造成重大的损失。
本文将隧洞岩溶涌水突泥的成因分为地质因素和工程因素两大类，进行了详细的分析，针对不同涌水情况，提出了整治对策，为隧道涌水突泥灾害的分析、治理提供一定的参考。
[关键字] 隧道工程涌水突泥成因整治措施1 前言随着我国隧道、矿山、水利及其它地下工程建设的快速发展，遇到的工程地质条件不断复杂，面临的问题也越来越有挑战性，特别是高压、富水区高埋深岩溶隧道面临高压突水、涌泥的危险，详细地分析了成因，提出相应措施，对隧道岩溶涌水灾害的防治具有很重大的意义。
2 成因分析隧道岩溶突水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的影响而失去平衡而导致失稳的现象，其影响因素众多且复杂，但总体上可分为地质因素和工程因素两大类。
2.1 地质因素（1）地形地貌。
从多个隧道建设中的突水实例调查发现，整个工程的地形地貌条件与突水的发生密切相关：地表岩溶洼地、沟槽地区为雨水等的汇集提供有利条件，而岩溶洼地、槽谷中的落水洞或漏斗使降雨转入地下，成为地下水的补给区。
在隧道横断面上，地形地貌可分平坦型、凸形、山谷正下方平行型、山谷侧下平行型和单斜面型；在纵断面上，地形地貌可分平坦型、凸型、横贯河流型、盆地型和平凸型。
在横断面地形类别中，山谷正下方平行型和侧下平行型隧道的比突水量最大，凸型隧道的比突水量则最小。
从纵剖面来看，横贯河流型、盆地型和平凸型隧道的比突水量最大，平坦型和凸型隧道的比突水量则相对要小很多。
从中可以看出，突水量的大小与地形地貌有较大的关系，在隧道前期勘察过程中应多注意，尽避开可能发生突水的地段。
（2）地层岩性。
大型突水灾害多发生在灰岩、白云岩等可溶岩地层中，地层岩性越纯、单层厚度越大则岩溶越发育，越易形成大型岩溶管道。
在碳酸盐岩中，除化学沉积，还有碎屑沉积，为发育大型含水岩溶管道创造了条件。
隧道岩溶涌水突泥病害发展机理及处治方案探究
隧道岩溶涌水突泥病害发展机理及处治方案探究发表时间：2019-01-09T16:11:17.180Z 来源：《防护工程》2018年第29期作者：吕和章[导读] 工程因素、地质因素等均可能成为岩溶隧道涌水突泥现象出现的原因中铁十一局集团第五工程有限公司重庆 400037摘要：工程因素、地质因素等均可能成为岩溶隧道涌水突泥现象出现的原因，人们需要仔细地分析涌水突泥灾害的原因及其特征后，根据实际情况提出较为可行的灾害防治方案，以最大可能地降低灾害发生时的危害。
因此，如何采取最合适的方式对隧道涌水突泥病害进行科学处治是文章关注的重点。
关键词：隧道岩溶涌水突泥病害；发展机理；处治方案探究1工程概况1.1隧道岩溶涌水突泥病害的发生过程某分离式特长隧道，位于Ａ市至Ｂ市高速公路上，其中，左、右线长４７０７ｍ，线间距４０ｍ。
动工建设时间为２０００年３月１日，竣工时间是２００３年１１月。
瓦斯及煤、岩溶为主要隧道穿越的不良地质，并有石油、硫化氢和天然气等有害气体含于其中。
在营运后，人们已对隧道展开了数次病害处治。
特别是针对隧道病害，人们于２０１２年进行了比较全面的整治，包括路面病害、隧道结构性病害、硫化氢有害气体等，此为最近的一次整治。
２０１４年８月１９日２２：１０，有涌水突泥病害于左线隧道ＺＫ３７＋１８７左边沉砂池上部预留孔出现，沉砂池已无法完全容纳涌出物，涌出物中包括泥沙、块石和含较多泥的岩溶水，隧道车道中固体涌出物约长５０ｍ；２０１４年８月２２日２１：００、２０１４年９月２０日１８：０３，涌水突泥现象再次于隧道相同区域出现，且每次均比上次涌出更多量物质，类圆球状，呈长途搬运痕迹。
几次涌水突泥现象导致了公路通车中断，但并未使公路上车辆及人员受到损害。
本次隧道突泥涌水的特征有：①突发性。
涌水突泥突然发生，在严重时，会造成开裂内鼓、初支掉块，隧道安全会受到较大影响；②水量大。
涌水突泥来势猛、流程远、涌水量大，并且许多砂砾石会含于其中，使洞中设施有被淹没的可能；③高压性。
隧道充填型致灾构造突涌水机理与灾害防控方法
2023-11-07
目录
• 隧道充填型致灾构造概述 • 隧道充填型致灾构造突涌水的机理 • 隧道充填型致灾构造突涌水的防控方法 • 工程实例：某隧道施工过程中的突涌水灾害防控 • 结论与展望
01
隧道充填型致灾构造概述
隧道充填型致灾构造的定义
隧道充填型致灾构造是指隧道内部存在的、由充填物和围岩 组成的特殊地质构造。这些构造通常由多个不同类型的地层 组成，且各层之间的界面往往呈现出复杂的接触关系。
采取的防控措施及效果
01
防控措施一
02
防控措施二
03
防控措施三
04
防控措施四
05
防控效果
加强超前地质预报，采用 地质雷达、超前钻探等手 段，提前探明前方地质情 况和充填致灾构造位置、 规模等信息，为后续施工 提供依据。
在遇到充填致灾构造时， 采用加固措施，如注浆加 固、混凝土衬砌等，对溶 洞和暗河进行加固处理， 防止水流大量涌出。
界面较多：隧道中存在 较多的地层界面，如岩 层之间的接触面、断层 带、节理等，这些界面 可能导致地下水的富集 和渗流场的改变。
非均质性和各向异性： 隧道充填型致灾构造的 物理和力学性质通常呈 现出明显的非均质性和 各向异性，这使得隧道 设计和施工面临更大的 挑战。
对隧道工程影响大：由 于隧道充填型致灾构造 的特殊性质，如果不加 以妥善处理，可能会导 致隧道的突涌水灾害、 围岩失稳等问题，对隧 道的安全施工和运营产 生严重影响。
02
隧道充填型致灾构造突涌 水的机理
隧道充填型致灾构造突涌水的定义
隧道充填型致灾构造突涌水是指在隧道施工过程中，当掘进到充填型致灾构造时 ，由于围岩破碎、地层松软、富水等原因，导致大量地下水突然涌入隧道的现象 。
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岩溶隧道突水灾变机制分析
要：针对岩溶突水灾害，分析了影响其发育的主要因素。
将隧道的突水过程划分为能量积蓄和剧变失稳两阶段。
基于力学分析，得到了水对裂隙岩体强度的劣化计算公式。
基于流体力学伯努利方程，得到了突水速度计算式，揭示了岩溶水压对突水量具有动力控制作用。
关键词：隧道工程、突水灾变、动力控制、岩溶隧道、剧变失稳岩体中地下水的存在和流动，是影响洞室围岩稳定性的主要因素。
不仅影响围岩的应力状态，而且影响围岩强度。
岩溶富水隧道受水影响尤为突出，由于水体的大量存在，在穿越不良地质段如破碎带、断层带等的情况下更容易发生围岩塌方、涌水突泥等围岩失稳事件。
因此，岩溶突泥、涌水等岩溶灾害已成为我国岩溶地区隧道修建过程中最为常见、也是最严重的地质灾害之一。
目前关于岩溶隧道的研究多集中在岩溶地质灾害描述，施工处治工艺和等方面。
而从力学角度研究突水机制较少。
黎华清[1]等利用孔间电磁波透视及Color-CT层析成像技术，研究了岩溶通道从深部向岩面贯通过程；贾磊[2]等针对隧道施工中突水突泥灾害的影响因素，提出了利用模糊综合评判方法来评判隧道的突水突泥风险；高峰、刘泉[3-5]等以实际隧道工程突水涌砂事故为依托，分析突水机制，并提出相关的治理措施；PESENDORFERM[6]对岩溶区隧道瞬态水压力变化规律进行了分析。
1岩溶突水的影响因素
岩溶突水实际上是一个复杂多变的地质灾害，如图1，隧道水砂突涌灾害对隧道从设计到施工的诸多方面都有重要的影响。
因此，分析隧。