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。     

黔张常铁路驼马店隧道突涌水系统辨识

为查明驼马店隧道DK48+918突涌水岩溶发育情况及岩溶水系统结构特征,首先对隧道涌水形式、涌水量、压力大小等涌水特征进行综合分析,得出岩溶隧道突涌水与隧址区岩溶发育情况、岩溶水系统结构特征密切相关。其次系统总结岩溶突涌水系统辨识的方法和技术,最后采用水文地质调查、物探、钻探、地下水示踪试验及高分辨率水文监测技术等对DK48+918突涌水进行系统辨识。研究表明:隧道施工揭露了管道流顶盖,因强降雨、原管路淤塞引发突涌水,涌水主要来源于隧道东北侧溶丘洼地及漏斗地表汇水,涌水随降雨量动态变化大,计算最大涌水量为5万m~3/d,瞬时最大涌水量可达1万m~3/h。     

城际铁路隧道大型溶洞特征及处理技术

安顺至六盘水城际铁路茨冲一号隧道DK95+730～DK96+017段施工开挖揭示出大型溶洞群,采用溶洞形态测量、隧底岩溶物探探测、桩基地质钻探及补充调绘等综合勘察手段,查明隧道洞身及隧底大型溶洞的形态特征,以及该区域水文地质情况.提出相应的处理措施:隧道洞身采用混凝土护拱、护墙及C20混凝土加固;拱部采用"锚网喷+型钢...     

长鹰坝二号隧道DK241+110～DK241+215段溶腔处理设计

宜万铁路长鹰坝二号隧道DK241+110处揭示一大型空腔型容腔,隧道采用对溶腔侧壁喷锚加固,隧道内二次衬砌结构加强。隧底加固根据岩溶的发育情况,对于隧底岩溶较发育段,采用基底回填加固、二次衬砌底板钢筋板梁通过;对于隧底溶腔深度太大,沿线路发育长段,隧道采用实腹式拱桥通过。     

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。     

丽香铁路莲花山岩溶隧道方案地质比选研究

研究目的:查明莲花山岩溶隧道的水文地质条件,提出安全可行的隧道选线原则.研究结论:(1) 控制隧道方案的主要因素是黑龙潭岩溶径流带.该岩溶径流带以泉群形式排泄于丽江古城北象山坡麓的黑龙潭,泉水主要来自九子海、腊日光、红水塘一带约121 km2洼地区的大气降水补给.该岩溶径流带属相对独立的脉状径流,为深岩溶形成,水力坡度很小,流速缓慢.(2) 隧道的选线原则:应以岩溶水对隧道的危害及隧道开挖对岩溶水系的影响为研究重点,尽量避开大型溶蚀盆地、溶蚀洼地等集中汇水区,避开靠近补给区的岩溶径流带上游;在进洞前应通过展线拔高线路,使隧道从靠近排泄区的岩溶安全带内通过.     

FLAC 3D在越岭隧道涌水分析中的应用

研究目的:以往的隧道涌水分析中,通常未考虑隧道开挖对应力分布再平衡的影响,而应力集中段落往往节理裂隙发育,也是地下水运移的主要通道,易发生隧道涌水现象。本文采用数值分析方法对隧道开挖后的应力变化进行模拟,确定新的应力集中位置,判断开挖后可能涌水位置,为隧道涌水分析及工程措施选用提供设计依据。研究结论:(1)在采用物探方法确定隧道涌水高危段落的基础上,利用FLAC 3D软件对隧道开挖后应力重新分布情况进行数值模拟,结果发现:断层破碎带和褶皱背斜部分对隧道围岩应力分布和位移变化有很大影响;(2)通过隧道围岩应力分布和位移变化分析,确定了DK 121+070和DK 121+300段附近为隧道开挖后应力集中位置,可能发生突水、涌水灾害,数值模拟涌水位置与实际开挖后涌水位置吻合;(3)本研究成果为隧道涌水高危段落的划分提供了一种新思路,为隧道涌水量分析及工作措施选用提供了设计依据。     

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。     

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。     

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。     

大瑞铁路保山隧道建设对易罗池岩溶水系统影响研究

大瑞铁路保山隧道为穿越保山盆地和怒江峡谷间的越岭隧道,易罗池泉水为保山盆地西侧边缘岩溶大泉。通过区内地质构造、地层岩性和水动力条件的分析,对易罗池岩溶水系统形成机制进行研究,认为易罗池岩溶水系统沿大宝盖向斜灰岩夹层发育,补给源位于向斜西翼沙河上游朝阳寨一带地表沙河水,沿灰岩夹层管道径流,于易罗池排泄,具一定的承压性,为典型埋藏型岩溶。通过分析保山隧道区与岩溶水间的水力关系,认为保山隧道揭示岩溶管道水可能性较小,隧道施工穿过向斜西翼的灰岩夹层,形成低势面后可能将会对岩溶水系统水压有一定影响,设计和施工在向斜西翼灰岩夹层段采取技术成熟的封堵地下水措施,可有效规避工程风险。     

象山隧道通过岩溶地段病害分析与处理

龙厦铁路象山隧道穿越复杂岩溶地段,施工期间出现大量涌水,引起地表沉降,本文通过对象山隧道DK(YDK)24+000～500岩溶地段工程地质、水文地质及涌水、地表沉降病害现象的分析,研究确定了合理的工程处理措施,对类似工程具有一定参考价值。     

化马隧道突涌水灾害分析及涌水量预测

兰渝铁路化马隧道进口二叠系灰岩岩溶发育,施工中突然发生了2.0 MPa的高压力涌水。通过综合勘察手段,查明了岩溶水的补给、径流、排泄条件,空间分布特征及涌水灾害形成原因。对各种涌水量预测方法的适用条件、优缺点进行了分析,选用降雨入渗法预测隧道涌水量,有效指导了工程施工。     

龙厦铁路象山特长隧道主要工程地质问题研究

象山隧道左右洞全长分别为15 898 m、15 917 m,是龙厦铁路最长的隧道和重要的控制工程.在象山隧道区域地质条件及其对隧址区地层影响分析的基础上,对该隧道建设过程中可能出现的主要工程地质问题进行了研究.研究表明:象山隧道穿越地区位于大田--龙岩拗陷带和政和--大埔深大断裂上,地质构造极其复杂.在其影响下,隧址区地层内构造发育,围岩完整性差,有较好的地下水渗流通道,隧道施工期间可能出现大量渗、涌水;沉积岩地段围岩等级变化频繁,埋深大的地段可能出现较大的围岩变形;隧址区硅灰岩具有形成岩溶的基本条件,在地表有较好汇水条件的断层、地层不整合接触带附近可能发育岩溶.     

某高铁隧道岩溶水文地质特征及施工病害分析

研究目的:贵南高铁朝阳隧道穿过区域性的水利背斜构造,可溶岩分布于背斜两翼,洞身位于岩溶水水平循环带。隧道施工过程中,可溶岩段发生较大规模的涌水涌泥现象,并伴随出现泉水漏失、地面塌陷等环境地质问题。隧道掘进的风险评估、岩溶水及泥砂的引排工程设计、环境保护设计,都需要在分析涌水涌泥、泉水漏失及地面塌陷的相关性的基础上进行岩溶水文地质条件综合评价。研究结论:(1)隧道内的涌水涌泥均发生于岩溶水主通道附近,涌水涌泥规模与降雨量密切相关;(2)隧道施工排水完全截断了隧道进口端立新水库和出口端鱼胆水库的补给水源,造成水库干涸;(3)隧道施工排水部分截断了进口端鱼村大泉补给水源,造成泉水减流;(4)岩溶地面塌陷发生于隧道涌水水源补给区(洞丢村)岩溶谷地内,洞身开挖排水降低地下水位导致地面塌陷集中产生;(5)本研究成果对岩溶发育区隧道工程勘察具有指导意义。     

岩溶区隧道超前地质预报探测系统与应用

突泥涌水是岩溶地区隧道掘进施工和运营期间最常见的地质灾害，对潜在突泥涌水区域进行超前地质预报至关重要。介绍了6种岩溶区预测方法，总结了其预测距离、适用条件及存在的优缺点。通过分析6种预测方法的特点，结合项目现场试验条件，从宏观到细观、由远及近，建立了岩溶区全面探测的前瞻性系统。利用瞬变电磁和地质雷达对永兴一号隧道DK278+402.7～DK278+482.7段开展超前地质预报，确定了岩溶区的位置和填充状态，利用超前钻孔对预测结果进行了复核，最后通过开挖结果验证了岩溶区预测的准确性。研究结果表明：将不同的预测方法结合起来，可以充分利用每种方法的优点，克服其不足，提高预测精度，有效避免地质灾害对工程的不利影响。     

水库蓄水对铁路隧道安全的影响

为定量分析隧道施工及水库蓄水对隧址区地下水及周边生态环境的影响,以某铁路大梁山隧道为例,运用地下水渗流理论和三维有限差分方法,对比分析隧道施工降水前后隧址区地下水的运移变化情况,并结合剖面二维渗流模拟,开展了瓦沟台水库蓄水对隧道施工安全的影响研究。结果表明:瓦沟台水库和隧道DK56+724～DK57+000段位于大梁山山脊东西两侧不同的地下水流系统中,它们之间的水力联系并不紧密;水库蓄满水后,周边地下水位呈现先快速上升后渐平缓的现象,在水力梯度作用下,起初地下水接受水库水补给,但在历时近2年后,地下水将向水库排泄,该水力联系发生转变的时间远小于地下水从大梁山山脊流动到水库所需时间。综上可以判断,瓦沟台水库蓄满水对大梁山隧道安全的影响不大。     

示踪实验在某铁路隧道施工勘察中的应用

某铁路隧道在施工期间发生了涌水突泥等地质灾害,为了迅速查明隧道内涌水与隧址区暗河是否存在连通关系,采用了示踪实验的方法:利用NaCl作为示踪剂,在暗河入口处投放,在隧道内三处不同位置采集水样标本,使用硝酸银滴定法识别水样中氯离子的含量,通过合理计算示踪剂投放量与科学设置采样间隔及采样时长,对隧道内涌水与隧址区地下暗河的连通关系进行了定量分析。研究表明:地下暗河对隧道内涌水的补给时间不足10 min,流速略大于63 m/min,水力梯度为0. 193 3,为该隧道的地质灾害处理提供了科学客观的依据。示踪实验方法具有快捷方便、操作简单与工作效率高等优点,在我国西南喀斯特地貌岩溶发育区域铁路隧道勘察领域中具有广泛的应用前景。     

某铁路隧道水文地质分析及涌水量预测

某铁路隧道所处地貌为中低山区,降雨形成的地表水是地下水的主要补给来源。地下水以第四系孔隙水,基岩裂隙水为主,另存在少量碎屑岩孔隙水。在断层和不同岩层接触破碎带存在构造裂隙水。隧道范围内浅部岩体的透水性和赋水性相对较强,向深部表现为由强一弱一微弱透水与非含水的变化规律,岩体渗透性与地质构造环境之间存在着相互关系。隧道在断层和不同岩性接触面、破碎带、隧道沿线沟谷且岩层破碎的隧道浅埋区都是潜在涌水的重要地段,属于中等一强富水段。可能会发生集中涌水、涌泥等问题,在施工中应加强工程防范措施。另外,对隧道的涌水量进行了预测。     

高速铁路隧道缺陷排查整治管理及方法

以合福铁路安徽段隧道为例,通过提高隧道整治思想认识,落实整治责任体制,采用标准化手段推进完善排查方法、整治方案和固化工艺;提出隧底不密实、隧底岩溶段、隧底渗漏水、施工缝、二次衬砌脱空及不稳定块、二次衬砌边墙裂纹、接触网槽道和洞口排查整治方法;针对铁路隧道施工管理,提出将隧底取芯排查、敲击排查纳入隧道工序管理工作,列入检测概算等优化建议。