深埋隧道岩溶突水灾害的地质条件研究

研究目的:明确岩溶山区深埋隧道施工突水灾害形成的地质条件,给隧道施工地质超前预报工作提供技术基础。研究方法:在现场调研的基础上,对宜万铁路岩溶地区的隧道工程进行了多方面的分析。研究结果:得出了深埋隧道施工过程中揭露的深部岩溶地质特征,岩溶洞穴、管道的形成与地层岩性、岩层构造、褶皱形态、岩层产状、断层特征等岩性构造因素的相关性,以及岩溶地貌和地下水条件与隧道突水灾害的关系。研究结论:岩溶突水地质灾害可能发生的工程位置与岩性分异界面、岩层接触界面、褶皱核部转折端、断层等地质因素有密切关系,这些部位是大型岩溶洞穴可能出现的位置,因此隧道线路上这些地质位置也是岩溶突水灾害形成的可能部位。在此基础上提出了岩溶山区隧道施工过程中岩溶灾害危险地段的判定原则。     

街子坡向斜岩溶水系统及隧道涌突水危险性研究

研究目的:大瑞铁路大柱山隧道横穿街子坡复式向斜富水构造,分为街子坡向斜和搬家寨两个水文地质单元,褶皱和断裂构造复杂,岩溶水活动活跃,存在较大的岩溶隧道施工工程风险.通过街子坡复式向斜岩溶水系统及隧道涌突水危险性研究,有效预测评价岩溶隧道的涌突水危害,以期能对工程的顺利实施和安全有所裨益,对类似岩溶富水构造涌突水危险性分析具有一定的借鉴意义.研究结论:通过隧道涌突水危险性评价体系研究表明,大柱山街子坡复式向斜涌突水危险等级主要集中在高危险区、中危险区,隧道发生涌突水风险大,属施工涌突水风险大的储水构造.     

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。     

岩溶发育区深埋隧道水岩相互作用机理

结合渝怀铁路圆梁山隧道涌水实例,运用地球化学和断裂力学有关理论分析岩溶区深埋隧道的水岩相互作用机理,探讨水岩相互作用对岩溶地区隧道施工发生涌水、突泥的影响。研究表明:岩体的水力劈裂作用导致的裂纹扩展属于Ⅰ Ⅱ复合型裂纹问题;隧道开挖改变岩溶地下水循环系统的平衡,特别是深埋隧道在高水压作用下,施工爆破等作业使围岩裂隙的连通性增大,张开度增加,围岩体内裂隙发生扩展是最终形成大岩溶管道的关键;在高水头压力作用地段,水力劈裂作用造成导水裂隙进一步扩展,导致本来并不连通的岩溶管道产生水力联系,形成大型岩溶漏斗系统;如果隔水层在爆破过程中被破坏,大量岩溶水和填充物进入隧道可能会造成突发性大规模涌水突泥事故。超前地质预报或加强灌浆是确保隧道施工顺利通过隐伏大型岩溶区的有力工程措施。     

马桑哨隧道穿越暗河处理综合施工技术

结合沪昆铁路客运专线马桑哨隧道穿越暗河的工程实践,介绍了隧区地层岩性、地质构造、水系和岩溶发育特征。根据隧区水文地质条件,分析了隧道遇到暗河系统的发育规模、涌水特征、稳定性等;根据该暗河系统的工程水文地质条件及与隧道的空间关系,对增设泄水洞方案、注浆封堵方案进行了对比和甄选;并详细介绍了复杂岩溶地质条件、穿越暗河地段容易引发隧道岩溶突水、突泥风险,以及施工过程中为预防涌突水而采取的工艺、方法等,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

基于层次分析法的铁路岩溶隧道突水风险评价

研究目的:基于层次分析法的铁路岩溶隧道突水风险评价,是将岩溶隧道突水风险因素定量化,通过数学运算计算出各风险因素相对于突水风险评估总目标的排序权重,并比较各风险因素之间权重大小,用于评价不同水文地质条件的岩溶隧道或岩溶隧道不同地段突水的风险性。研究结论:应用层次分析法对铁路岩溶隧道突水风险进行评价,解决了因人而异、人的主观性带来的偏差。以宜万铁路齐岳山隧道为例,论证了隧道得胜场地下河槽谷段及进口山地斜坡段分别为突水风险极高、高度地段,基本符合该隧道掘进过程中突水状况。     

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。     

岩溶区大断面隧道突泥突水的防治

通过对岩溶区客运专线大瑶山隧道的分析,针对隧道施工中出现的突泥突水现象,总结出发生此现象所具备的四个条件,提出客专隧道施工中如何进行防治,同时也提出隧道岩溶区岩溶管道、溶洞、断层破碎带等特殊地段施工控制技术,对今后类似工程的施工具有指导意义。     

岩溶隧道突水机理研究

岩溶隧道修建过程中极易发生突水灾害，是工程界的热点及难点问题。针对岩溶隧道突水机理进行讨论剖析，首先将其概化为灾害源、突水通道形成及防突层岩体破坏3个过程，并将岩溶隧道防突层破坏类型分为整体拉剪破坏、水力劈裂、充填体渗透滑移、关键块体缺失以及综合型突水模式。结合典型案例并利用数值模拟或理论分析对相应的破坏机制进行研究，指出实际工程中的突水多为综合型突水模式，是多种突水类型相互联系、相互作用的综合结果，且不同突水类型在一定条件下存在相关的连续性和递进演化关系。     

浙江苍岭隧道左线凝灰岩突水现象工程地质特征研究

研究目的：对发生在浙江苍岭隧道施工中发生在凝灰岩中的突水事故的成因、特点和主要控制因素进行研究，以便更好地对其进行预测和防治。研究方法：根据发生突水事故的浙江苍岭隧道的现场地质观测资料，具体分析其形成的规模、位置、诱发因素以及地质条件，从地质工程的角度，对突水发生地段隧道的岩石组成、地质构造、现代构造应力场以及地下水等工程地质特征进行探讨，进而发现其规律和防治预测的特点。研究结果：苍岭隧道施工中发生的突水事故受到地质构造和地下水活动特点的强烈控制，虽然凝灰岩本身不溶于水，但在现代构造应力场的作用下形成的特殊的构造，为地下水的运移和赋存提供了通道和场所，是造成突水的主要原因。并在此基础上，借助TSP-203^＋地质超前预报预报系统，建立了苍岭隧道突水灾害的超前预报识别标志，提出了“先疏导排水、后注浆封闭”的突水防治措施。研究结论：对于隧道出现的土水灾害，首先要进行其工程地质的研究，在此基础上再进行准确的预测和合理的防治是有效防治隧道灾害的正确方法和步骤。     

高密度直流电测法超前地质预报技术

研究目的:复杂的岩溶隧道易发生突水突泥安全质量事故,为了对隧道前方地质富水状况进行准确的探测,给隧道安全、快速施工提供超前地质依据。研究结果:通过结合水平超前钻探验证,证明在岩溶隧道依靠高密度直流电法对岩溶富水情况探测较为准确,为防止隧道发生突水突泥,保证安全、快速施工提供了有力保障。     

不同地质边界条件岩溶隧道涌水量预测及展望

研究目的：我国目前岩溶隧道涌水量有许多计算方法。虽然方法众多，但对隧道设计要求的正常涌水量及最大涌水量还不能完全满足，仍存在较大误差，有必要深入研究，寻求新的途径。研究方法：根据浅埋岩溶长隧道一南岭隧道涌水量及地表泉的长期观测资料，利用反演推导得出新的方法。研究结果：通过研究得出大泉流量预测法、隧道涌水曲线反演分析法（新均衡法），同时根据长期观测资料得出隧道影响半径（集水范围）、枯水期涌水量、枯水期单位长度富水量、降雨入渗系数等重要水文地质参数及不同季节隧道涌水量比值。研究结论：建议在水文地质参数和涌水量取值方面，转变设计、施工观念；岩溶隧道的修建应贯彻科学发展观进行全面评估。     

岩溶长隧道设计、施工方案的论证及实施

研究目的岩溶长隧道对地下水的整治仍延用排放为主的传统模式,因此造成隧道周边生态环境破坏、地质灾害产生、可持续发展受到严重影响。为扭转人们认识上的误区,以达到观念的转变。研究方法本文试图论证在岩溶和地下水同等发育条件下,技术可行、经济指标、施工工期等方面的比较,用数据说话。研究结果围绕保护环境,坚持以预防为主的方针,提出应采用全封闭方案施工的地区,具体的措施、施工方法及注意问题,岩溶地区长隧道地下水防排应遵循的原则和初步标准及超前预注浆的方法。研究结论地质复杂的岩溶长隧道当地质灾害威胁施工安全和运营安全,地质环境恶化影响地区可持续发展的时候,隧道应坚持全封闭的原则,只要方案正确,措施得当,就会施工顺利,且工程不留后患。     

地铁某车站工程施工降水研究

研究目的:地铁工程降水是地铁建设的重要组成部分,直接影响工程建设的安全实施,控制工程建设周期,在整个工程建设中作用重大,意义深远。研究结论:在强渗透性土中进行施工降水,通过对坑内、坑外降水优缺点进行综合分析比较,采用坑外降水方法:(1)能够满足涌水量较大基坑降水要求,保证车站结构底面以上无水作业;(2)有效地避免和减少对施工的干扰和影响,利于车站基坑开挖及结构施工的组织和实施;(3)利于降水和排水作业有序顺利进行;(4)经过后期该车站施工验证,基坑涌水量预测、单井出水量计算是较为准确的,对今后类似工程的降水作业有一定的借鉴和指导作用。     

五爪观隧道穿越暗河设计处理措施

研究目的:宜万铁路工程地质和水文地质极其复杂,岩溶、岩溶水、暗河极其发育,施工中容易出现突水突泥、坍塌等灾难性事故,严重威胁隧道施工安全,通过对五爪观暗河的处理,探索出一套经济合理、安全可行的措施,确保隧道施工及运营安全,为类似的工程问题积累经验。研究方法:通过工程类比及现场试验。研究结果:在暗河处理过程中,对处理暗河的横洞、底板的施做顺序、导流、注浆工艺、注浆材料及注浆参数、隧道的支护结构、防排水等提出可行的处理措施。研究结论:通过采取一系列的工程措施,五爪观隧道上台阶成功穿越暗河段,实践验证了处理措施是合理可行的。     

隧道工程突水机制及对策

为防治隧道工程水害,运用系统分析方法、岩体结构控制理论和岩土优势面理论,研究隧道工程突水机制及其对策。结果表明,充足的水源、顺畅的和足够大的通道是突水必须具备的2个基本条件。水源包括含水层、江河、溶洞和采空区积水、洪水倒灌水、富水优势断裂;通道主要是断裂,断裂包括原生断裂、活化断裂和后生断裂。断裂的富水性、导水性受断裂的时间性、断裂的规模及空间结构、断裂力学性质、断裂两盘的岩性、施工对断裂的扰动程度等因素的综合影响。建立断裂的时间、断裂力学性质、断裂规模、断裂两盘岩性4种优势指标及其量化评价体系。根据优势指标确定某具体隧道工程中断裂的突水等级,对不同等级的突水优势断裂采用不同的工程对策,但对非突水优势断裂必须考虑施工扰动后的活化问题。     

岩溶地层中的盾构隧道施工

研究目的：岩溶地层中采用盾构法施工在国内尚属首次。盾构掘进中可能发生盾构机栽头、陷落，地层大量失水、坍塌，严重差异沉降而致隧道结构破坏等事故。对溶洞的空间分布、大小及充填情况，溶洞处理，盾构掘进技术措施3个方面进行深入研究，并组织精心设计、精心施工，以保证施工及运营安全。研究方法：采用多种勘查手段分析岩溶地层，充分注重盾构机及盾构施工的特点，比选、优化设计施工方案。研究结果：顺利完成岩溶段盾构隧道施工，验证了勘查及加固方案，填补了国内的空白。研究结论：综合运用多种探测方法对探明溶洞的分布很有成效；根据盾构施工特点制定地层加固方案并有效实施以及对盾构机设计进行针对性的改进并采取相应的掘进技术措施都是适宜的。     

周家村岩溶地面塌陷原因分析及环境影响评价

研究目的:通过对湘桂铁路周家村大溶江双线特大桥钻孔灌注桩施工引起岩溶地面塌陷原因的分析,评价岩溶地面塌陷对地下水环境和地基稳定性的影响。研究结论:施工机械振动是诱发本区脆弱地质环境下岩溶地面塌陷的主要原因,施工完毕后,岩溶地面塌陷对本区地下水环境和地基稳定性的影响不大;高速铁路建设中应充分考虑施工中引起的岩溶地面塌陷对周围环境的影响。     

浙赣线提速改造工程岩溶塌陷整治原则的探讨

研究目的:探讨高速铁路工程建设中的岩溶地面塌陷整治原则,力求总结出较为经济、合理、稳妥的岩溶整治原则。研究方法:根据浙赣线在提速改造工程施工及运营中发生岩溶塌陷地段的地质、地貌特征背景,分析岩溶塌陷产生原因,综合岩溶勘探资料和施工整治效果,结合其它铁路线岩溶整治经验对岩溶整治原则进行探讨。研究结论:高速铁路岩溶地面塌陷整治范围应扩大至易塌陷区地表黏性土厚度不大于20 m(绝对厚度)的地段,在抽水需求量大、岩溶地面塌陷严重地段,线路宜采用桥梁工程。岩溶整治施工过程必须贯彻"探灌"结合原则,根据实际情况调整整治范围和深度、调整压浆参数和压浆工艺,以达到治理岩溶地面塌陷目的。     

岩溶地区桩基施工技术

研究目的:探讨岩溶地区桩基工程特点,解决岩溶地区施工中遇到的问题,并进行技术归纳总结,为同类工程提供经验。研究结果:岩溶地区岩溶发育地段钻孔桩基础,采用回填片石、红粘土、钢护筒跟进等施工技术,配合冲击成孔工艺处理溶洞,取得了满意的技术和经济效果。