湘桂铁路山乾隧道岩溶涌水涌泥原因分析及治理措施

山乾隧道是湘桂铁路永州至柳州段典型的岩溶浅埋隧道。根据初期地质调绘资料,并结合施工过程中揭示的岩溶发育程度及涌水情况,中铁二院开展了补充水文地质调查,分析了隧区地下水补给、径流、排泄条件和隧道涌水涌泥原因,并提出了设置短泄水洞+地表截排水方案和设置长泄水洞+集水通道方案。综合考虑投资、技术及运营安全,最终采用了设置长泄水洞+集水通道方案。在后期施工和运营中,隧道未再发生集中涌水涌泥,表明治理方案合理有效。     

圆梁山隧道桐麻岭背斜DK361＋764岩溶管道涌突水灾害与整治方案比选

圆梁山隧道穿越桐麻岭背斜东翼，在DK361 764揭露管道型岩溶，发生大规模涌水突泥灾害．本文从涌水水源、携带物来源、排泄基准面、地质原因等多方面对涌突水进行初步分析，认为该处涌突水与地表降雨有直接联系，该段岩溶十分发育，且连通性好：在此基础上，结合该处岩溶发育分布特征及工程实际，对排水、堵水、堵排结合等几种整治方案进行比选。     

云桂线新莲隧道涌突水成因分析

研究目的:涌突水是隧道施工中比较常见的工程灾害,隧道涌突水不仅影响施工掘进,而且会对沿线生态环境产生影响。对涌突水成因进行分析既是隧道涌突水防治的重点难点,也是解决涌突水问题引起生态环境问题的关键所在。本文以云桂铁路新莲隧道为工程背景,通过区域水文地质条件分析和地下水水化学数值分析,研究该隧道的涌突水成因。研究结论:(1)新莲隧道出水段为松茂向斜玄武岩夹凝灰岩段,水源主要为深层裂隙水;由于向斜核部玄武岩节理裂隙发育,接受表层降雨入渗补给和岩溶水渗流补给后,在向斜核部区存储富集;(2)隧道各出水点水和区域泉水的径流路径相似,都位于松茂向斜玄武岩和凝灰岩地层内,隧道内长时间排水将破坏区域内原有的水循环系统;(3)本研究成果可用于指导隧道施工工法及堵、排等措施安排,并对类似玄武岩富水构造涌突水危险性分析具有一定的借鉴意义,也可进一步用于隧道周边区域生态环境评价,以及后期水环境恢复方案的确定。     

宜万铁路别岩槽隧道岩溶及岩溶水治理技术

别岩槽隧道全长3721m,隧道岩溶及岩溶水极其发育,因而,该隧道被列为宜万线8座一级风险隧道之一。在隧道施工过程中,先后遭遇F3断层突发性涌水、富水暗河岩溶大厅、充填黏土性溶洞、F1高压富水断层,以及背斜核部及两翼的岩溶渗流水等不良地质。针对这些不良地质,施工中采取径向注浆、超前帷幕注浆、大管棚超前预支护、迂回导坑、泄水支洞和泄水洞等一系列技术措施,取得较好的治理效果。     

某铁路隧道涌砂病害的原因分析及整治思路

研究目的:某铁路隧道位于西南可溶岩地区,施工过程中未发现异常情况,但开始运营后的第1年和第3年雨季分别遭遇了因涌砂覆没道床而中断行车的病害;为有效根治病害,通过研究涌砂过程,探查涌砂点岩溶发育情况,补充隧道附近水文地质测绘,详细分析岩溶及岩溶水地质环境,联系降雨量因素论述涌砂病害的产生原因及整治思路。研究结论:(1)雨季极端暴雨通过岩溶裂隙及管道下渗后,地下水位抬升并高于隧道,有压地下水携带岩溶裂隙中充填的砂土涌入隧道形成涌砂病害;(2)类似位于岩溶水季节变动带的隧道,在洞周岩溶裂隙发育且填充泥砂的情况下因水位抬升导致的洞身涌砂病害,宜采用能有效降低暴雨后洞身地下水位且维护方便的泄水洞方案处治;(3)本研究成果可供西南岩溶地区修建铁路、公路隧道工程时地质勘察人员及设计人员参考。     

秀山隧道水文地质特征分析研究

研究目的:玉蒙铁路秀山隧道受云南特殊地质构造影响和异常活跃的地壳运动作用,溶蚀管道与宽大裂隙发育,岩溶水、构造裂隙水相互混杂并形成复杂的地下水网络系统。通过对隧址区域工程地质与水文地质条件以及施工开挖揭示的洞身涌水特征进行系统分析研究,查清隧道涌水来源及其与杞麓湖的水力联系。研究结论:(1)通过对隧道洞身涌水量最大段落进行综合分析及水样同位素测试,表明地下水来源于隧址区接受的大气降水;(2)杞麓湖湖水与隧址区地下水在来源上存在明显差异,隧道涌水与湖水联系较弱;(3)隧道穿越曲江、杞麓湖两个水文地质单元,施工至不同洞段水文地质特征表现出较大的差异性;(4)本文研究结论可为同类地质环境隧道工程勘察设计施工提供参考借鉴。     

沪昆客专白岩脚隧道突水致灾机理分析

研究目的:沪昆客专是国家铁路客运专线网的重要组成部分,2017年6月30日白岩脚隧道的突水事故导致营运线路停车、限速通过,造成严重的不良影响。查明本隧道的突水机制,对可溶岩隧道突水、突泥事故的根治具有重要的指导意义。研究结论:(1)本隧道地表右侧为封闭储水地形,洞身穿越向斜盆地,具备发生突水事故基本条件;(2)隧道突水水源来自地表降雨入渗的地下水和既有岩溶管道中的静储量水;(3)隧道突水量与时间的关系呈三个阶段:贯通阶段、强衰减阶段、弱衰减阶段;(4)隧道洞身位于岩溶季节变动带,拱顶以上位于垂直循环带,底板以下位于水平循环带,雨季极端暴雨后,岩溶水水头急剧升高,水平循环带排泄不及,造成季节变动带饱水,同时垂直循环带不断补给入渗的地表水,岩溶管道静水压力持续增加,最终表现为冲破洞壁薄弱部位,大量涌入隧道;(5)位于岩溶季节变动带中的隧道,在遭遇连续暴雨时,发生突水、突泥事故的可能性较大,岩溶地区的隧道勘察、设计需引起重视;(6)本研究成果可为突水突泥应急处理措施的制定提供依据。     

大方山隧道岩溶水分带综合分析

研究目的:岩溶发育的垂直分带性已得到普遍认同,目前多数研究主要集中在分带现象的描述及如何规避岩溶风险进行选线上,而针对实际工程项目如何进行分带,采用何种方法进行分带的研究则较少。本文通过对大方山岩溶隧道采用工程地质及水文地质调绘、物理勘探、钻探等综合勘察方法,对隧道所在位置地下含水的强弱,泉点、暗河、岩溶洼地之间地下水相互关系,岩溶地下水的补给、径流、排泄条件,雨季、旱季岩溶洼地及隧道洞身地下水位测量等进行综合分析,以确定隧道所处分带。研究结论:(1)岩溶地下水分带应根据岩溶发育情况采用综合手段开展,遵循遥感、地质测绘、物探、钻探、监测、测试等各项工作的程序,循序渐进,相互配合;(2)大方山隧道岩溶段落地下水可划分为季节交替带和水平循环带;(3)根据地下水分带结果结合水文地质单元及选用相应的计算方法预测隧道涌水量,对施工时涌水、突泥风险进行预判;(4)本研究成果可对岩溶地区隧道所处地下水分带、涌水量计算方法的选定以及水量预测提供指导作用。     

渝黔铁路凉风垭隧道岩溶水文地质条件研究

研究目的:新建渝黔铁路凉风垭隧道位于川黔南北向构造带与北东向构造带交接复合部位,隧道穿越娄山山脉之凉风垭(国道210公路之七十二道拐),是渝黔铁路的控制性工程。该隧道区可溶岩大面积分布,地下岩溶岩层管道化,常见不同流量的泉点和暗河等,地质构造及岩溶水文地质条件较为复杂,因此,有必要查清该隧道的岩溶水文件地质条件。研究结论:文章通过对该岩溶隧道的含水层岩性组合特征、岩溶水水动力场、水化学场及岩溶水系统性研究的基础上,得出以下结论:(1)隧址区的岩溶地下水可分为2个一级单元,7个次级单元;(2)隧道预测正常涌水量Q=24 542 m3/d,雨季较大涌水量Q大=73 626 m3/d;(3)隧道可溶岩段内岩溶涌突水危险性总体为中等-高危险;(4)隧道北侧深埋的可溶岩内岩溶发育及地下水富集程度较差,而南侧地下岩溶发育和地下水富集程度较高,对隧道涌水的影响较大;(5)本研究成果可为溶岩地区铁路、公路隧道勘察设计提供借鉴。     

高速铁路隧道岩溶灾害及防治关键技术研究

为总结高速铁路隧道岩溶灾害及其防治关键技术,结合沪昆高铁、重庆枢纽及成贵高铁的典型实例,分别从综合超前地质预报、深埋隧道高水压富水区综合防控、强岩溶化洞段围岩成套加固和隧底大(巨)型溶洞跨越4个方面对目前高速铁路隧道岩溶中涌水突泥、强岩溶化洞段围岩失稳及隧底大(巨)型溶洞三类灾害的致灾机理及防治技术进行总结和分析。结果表明:(1)综合超前地质预报是预防岩溶隧道涌水突泥灾害发生的有效手段;(2)对高速铁路岩溶隧道高压富水区,可采用超前帷幕注浆、径向注浆堵水的综合防控技术;(3)强岩溶化洞段可采用圬工回填、钢管群桩、微型桩、旋喷桩等围岩加固技术;(4)对岩溶隧道底大(巨)型溶洞,可采用空心柱混凝土回填、桥梁跨越、桩基框架结构、桩筏结构等综合处理技术。     

化马隧道涌水处理浅析

化马隧道涌水为高压宽张岩溶裂隙水,具水量大,压力高,涌水连续、贯通性好、补给水头稳定等特点。通过详细地质勘探、水文地质条件分析及准确地质超前预报,掌握了涌水的特点和性质,提出了采用迂回导坑绕避结合泄水洞排水的处理方案,顺利通过了隧道涌水段。     

遂渝铁路荆竹岭隧道复杂地质段设计

研究目的：消除荆竹岭隧道发生岩溶突水引起施工灾害事故发生可能,避免过可溶岩段地下水大量漏失破坏水环境引起地表塌陷,解决隧道过巨大溶洞群、地下暗河、岩溶突泥段及石膏层膨胀腐蚀性对隧道结构强度、稳定、耐久性的影响问题。 研究方法：本着治水、环保、安全、运营救援相结合的理念,系统设置辅助坑道、特殊地质段加强超前地质预报、富水地段帷幕注浆堵水与岩溶暗河疏导排水相结合,并运用ANASYS程序数值仿真计算。 研究结果：完成隧道跨越“溶洞、暗河、突泥段”设计、石膏地层段支护结构设计、抗水压衬砌设计。 研究结论：本隧富水段、岩溶暗河段的防排水设计理念及复杂地质段设计措施,确保了隧道结构的施工、运营安全,可很好地指导今后类似复杂地质段工程设计。     

大梁隧道突水突石机理分析及处理措施研究

研究目的:大梁隧道施工中通过向斜翼部奥陶系灰岩与板岩接触带时出现突涌水,水量达2 300 m3/h,在处理突涌水过程中又出现了3次较大规模的突水突石,严重地影响隧道施工安全。因此,必须查明隧道突涌水带的水文地质条件,分析突水突石产生的原因,以采取科学合理的处理措施,确保施工安全。研究结论:(1)突涌水带岩体破碎,裂隙充填有粉末状物质,堵塞了地下水径流通道,使地下水位升高、水量聚集,在水动力平衡条件破坏后,产成突水突石;(2)迂回平导宜设置在地下水补给径流方向的下游侧,以降低施工风险;(3)高位泄水洞宜设置在地下水补给径流方向的上游侧,终点底面高程宜高于正洞拱顶6~10 m;(4)本研究成果对高压富水隧道水文地质条件分析及突涌水处理具有一定的实用意义。     

岩溶隧道涌突水灾害发生机理与工程防治

研究目的:针对国内岩溶区长大隧道施工过程中频繁遭遇的涌突水灾害对工程造成重大损失和人员伤亡的现状,在调研国内外隧道涌突水灾害发生现状的基础上,利用薄板理论、剪切破坏理论对隧道涌突水灾害发生机理和过程特征进行了研究,旨在得到涌突水灾害的形成和发生条件、预防措施以及岩溶地段隧道的施工原则。研究结论:涌突水灾害的形成和发生,必须具备四个基本条件;由于隧道开挖引起围岩应力场变化和溶洞内水压作用,隔水岩板发生松弛,易导致灾害发生;岩溶地段隧道施工要遵循下述原则:排水降压、超前支护,以堵为主,堵排结合,浑水要堵,清水要排。     

荆河特大桥岩溶塌陷危险性分析

研究目的:随着高速铁路沉降控制标准的提高,导致桥梁基桩入土深度加大,某些岩溶地区可能引起水动力条件的改变,从而出现岩溶塌陷,如何评价桩基施工对岩溶塌陷问题的影响就显得更加重要。本文通过对岩溶塌陷的影响因素分析,分析人为因素对水动力条件的改变,尤其是桩基施工加剧了岩溶塌陷的危险性,在勘察设计时必须重视这一问题。研究结论:(1)岩溶发育程度和上覆土层性质是产生岩溶塌陷的内在因素,一般不会随环境发生变化,而水动力条件是外在因素,常常会受到人为因素的影响;(2)桩基施工对自然状态下孔隙水与岩溶水的连通性影响显著,分析评价岩溶塌陷危险性时,应考虑这一人为因素;(3)桩基施工会加剧地面变形或岩溶塌陷的危险性,对水动力条件的改变程度取决于岩溶发育程度和岩溶水与孔隙水的压力差,岩溶越发育、压力差越大,桩基施工对水动力条件的改变程度越强,越容易出现地面塌陷;(4)本文提出桩基施工可能加剧岩溶地面塌陷的危险性,对类似岩溶地区地质勘察有一定参考意义。     

隧道仰拱涌突水原因分析及治理措施研究

针对大量隧道出现仰拱涌突水的情况,结合工程实例,从隧址区岩性、水文条件和地质构造三方面对病害原因进行了分析。结果显示:出现仰拱涌突水的隧道大部分围岩为灰岩等可溶岩;水文条件为地表水源丰富,并存在温泉水;地质构造中以褶皱居多,褶皱区的构造节理裂隙和断层破碎带为岩溶水垂直循环提供了通道,且褶皱区存在较高的地应力,从而形成了高压富水的环境条件。针对不同的地质构造以及涌水与降水之间的联系程度,可分别采取注浆堵水、地表处理、泄水洞排水等相应的治理措施。     

新方斗山隧道岩溶发育特征及铁路选线研究

研究目的:新方斗山隧道穿越川东隔挡式褶皱,受地层岩性组合、构造、地形地貌控制,形成独特的岩溶地貌景观和岩溶水循环模式,隧道施工涌突水风险高,对地表环境影响大。通过对方斗山岩溶发育特征研究,选择合理线路穿越位置,以期达到有效降低隧道施工风险和对环境影响的目的。研究结论:(1)方斗山背斜岩溶发育深度一般在150～200 m之间,但是在接触带岩溶发育深度较深;(2)方斗山断层属压性断裂,断层倾角陡,两盘强烈挤压,岩溶不发育;(3)北西翼地下水排泄量大,富水性好;南东翼岩溶发育程度相对较弱、发育深度浅,富水性相对较差;(4)方案选择宜靠近既有隧道,利用降落漏斗,一方面可以降低岩溶水风险,另一方面可以减小地表水疏干范围,降低对环境影响;(5)方斗山背斜属川东平行岭谷区典型隔挡式褶皱,本研究成果对川东隔挡式背斜岩溶区隧道勘察及地质选线具有指导意义。     

京张高铁正盘台隧道立体式多径路排水方案研究

长大富水隧道施工过程中涌水风险高,工期紧张,对排水能力要求高,辅助坑道设置方案及排水方案对隧道施工及运营有着重要影响。根据正盘台隧道的工程特点及涌水涌渣情况,结合排水需求,合理地选择辅助坑道设置方案,采用辅助坑道为正洞,增开工作面,实现"长隧短打",同时充分利用辅助坑道进行可控式排水、洞内储水仓、中心排水管分流等创新设计。多辅助坑道与正洞排水系统一起形成了立体式多径路的排水系统,有效降低了涌水淹井风险,保障了隧道工期,减轻了正洞防排水压力,可为类似工程的排水设计提供参考。     

隧道工程涌水对温泉补给的影响分析

通过对阿尔山温泉群形成机制的研究,在圈定温泉补给区范围的前提下,利用水均衡法模型,分析了阿尔山地区在温泉补给区拟建隧道工程,隧道施工涌水对温泉群泉水补给的影响。     

大路梁子隧道治水综述

针对大路梁子隧道洞内涌水特点,对石灰岩地段岩溶裂隙水及岩溶突水采取了"以堵为主、限量排放"的治水原则,对"宽富带"构造裂隙水采取"以排为主、排堵结合"的治水原则后,隧道涌水减小,保证了施工安全。隧道贯通后,采取泄水洞进行系统引排,减轻了水沟的排水压力,提高了后期运营的可靠性。