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。     

戴云山隧道涌水量的预测和验证分析

研究目的:戴云山隧道是向莆铁路特长高风险隧道之一,正确预测隧道的涌水量对设计和施工至关重要,本文通过隧道施工期间实测涌水量与勘察期间采用多种方法估算的涌水量进行对比、分析,寻找一种以陡倾角构造裂隙水为主的块状硬质岩体长大深埋隧道的涌水量预测方法。研究结论:(1)戴云山隧道采用的地下水动力学法中的陡倾斜含水层潜水非完整井涌水量公式预测的正常涌水量与施工期间的正常涌水量吻合较好,预测精度为98.6%,洞内各出水点的最大涌水量之和与预测的最大涌水量比值为1.61;(2)实测最大涌水量偏大的原因是初期发生最大涌水时的水源主要来自裂隙、孔隙等的静态水;(3)涌水点的实际分布位置与勘察报告的预测差异较大,今后应重视压扭性断裂附近的次级断层、羽状张性裂隙形成的高压裂隙水;(4)本研究成果可供铁路、公路、水电等行业以陡倾角构造裂隙水为主的块状硬质岩体长大深埋隧道工程勘察借鉴或参考。     

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。     

枫香坡隧道岩溶发育规律及涌水量预测

枫香坡岩溶隧道地处武陵山低中山区,为黔江至张家界至常德线关键性控制工程之一,全长4 780 m,工程地质及水文地质条件均较为复杂。在野外勘察的基础上,分析评价了其地质构造、地下水类型、含水岩组划分及富水性、地下水循环、地下河管道分布等水文地质特征,并采用降雨入渗法、地下径流模数法以及宜万铁路关于岩溶隧道的研究成果对比分析。预测结果表明,隧道正常涌水量和最大涌水量分别为16 846 m3/d和115 710 m3/d,为隧道设计及施工提供了依据。     

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。     

某铁路隧道涌水量预测分析与防护措施研究

结合某铁路隧道工程实例,在对隧址区的地形地貌、岩性、构造及水文地质特征综合分析的基础上,通过现场抽水、压水试验获得各段落围岩体的渗透系数,运用地下水动力学、经验公式等方法,对隧道的正常涌水量和最大涌水量进行计算预测,提出了设置排水通道,加强监控量测等防护措施。     

某长大深埋铁路隧道水文地质特征评价

为分析普陀山长大深埋铁路隧道的水文地质特征,通过研究区域水文资料及现场勘察,针对隧道不同段落的岩层与构造特征,采用不同的方法组合进行涌水量预测,并提出施工措施建议。研究表明,(1)隧址区泉点流量为0.014～0.185 L/s,受地表溪流影响较小,隧道施工对周边居民用水影响较小。(2)宜采用多种方法组合、分段进行分析:对于潜火山相侵入体、断层破碎带、浅埋段等位置,宜采用地下水动力学法预测正常涌水量,叠加径流模数法预测最大涌水量;对于深埋似向斜构造段,宜采用径流模数法预测最大值。研究结果表明,对于隧道浅埋段、F_1断层带及潜火山岩侵入体区域,最大单位涌水量为14.0～88.0 m~3/d/m;深埋似向斜构造段落有较大静储水可能,最大涌水量为2 573 m~3/d。隧道施工期间应做好超前预报及防排水措施,避免引起环境水文问题。     

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。     

岩溶隧道涌水影响因素、预测方法及危害分析

研究目的:隧道涌水量预测计算方法众多,计算成果与实际涌水都有较大的差距,尤其是非均质的岩溶隧道,因此有必要仔细分析其影响因素,选取合理的预测方法,提高预测精度,降低其危害.研究结论:(1)隧道涌水量预测的影响因素较多,可大体归纳为客观因素、人类活动因素及时空因素这三种;(2)岩溶隧道由于其独特的地下水特征,与非可溶岩隧道的区别很大;(3)非可溶岩隧道的涌水量预测,一般按层流理论的地下水动力学法计算,可溶岩地层隧道涌水量预测不能采用层流理论,应根据其边界条件有针对性地选取预测方法;(4)由于岩溶隧道涌水地质灾害的的危害极大,呼吁建设、设计、施工等单位应从实际出发,转换观念,坚持可持续发展战略,尽量降低工程建设对于自然环境的影响.     

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。     

南太行隧道区域泉域特征及隧道水文分析

研究目的:太原至焦作城际铁路于晋豫省界以南太行隧道越岭,区内奥陶系、寒武系碳酸盐岩建造发育,岩溶地下水条件复杂。为研究南太行隧道水文地质特征,准确预测隧道施工水文条件,本文主要分析区内三姑泉域、延河泉域及其他散泉泉域的地貌特征、构造联系、岩性特点、泉域水位及补给、径流、排泄条件等。研究结论:(1)三姑泉域、延河泉域及其他散泉泉域的水文条件与隧址地貌特点、地层岩性条件相似,泉域水文对隧道建设有一定影响;(2)隧道修建虽不受地表径流影响,但区内地下水储量相对较大,隧道修建切断了地下水渗流通道,导致部分段落涌水量预计较大,需采取堵排结合的措施,避免引起环境水文问题;(3)该研究结论对隧道工程施工、区域水文研究有一定的参考价值。     

黔张常铁路岩溶区水文地质选线研究

研究目的:黔张常铁路岩溶区水文地质选线通过采用多阶段、多方法、先进有效的综合勘察技术,全面系统地对岩溶区复杂岩溶形态及岩溶水发育特征进行研究,查明岩溶和岩溶水的发育特征及分布规律,提出岩溶区水文地质选线原则,确定重点工程设置的位置、高程,最大限度地识别、评估、规避工程建设和运营风险,从而指导线路选线和设计。研究结论:(1)黔张常铁路通过可溶岩段落长约155 km,受夷平面、岩性、构造等影响,岩溶水的分布具有不均一性,根据岩性、暗河、岩溶泉的分布划分了地下水类型及富水程度;(2)通过遥感、水文地质调查、示踪试验、水量监测等综合勘察手段,查明了岩溶个体形态及岩溶水的分布特征;(3)根据岩溶及岩溶水分布特征与发育规律的研究,确定了水文地质线路选线原则,为隧道高程设置、线路走向提供了科学依据;(4)本文所述的水文地质选线工作内容及方法可为岩溶地区勘察设计提供参考依据。     

彭水隧道洞口段不良地质及灾害防治

渝怀铁路彭水隧道是全线十大关键控制工程 ,该隧道集长隧、大跨、岩溶、瓦斯、暗河、突水、涌泥、断层破碎带、洞口顺层滑坡等众多工程结构与不良地质特点于一身 ,最大涌水量达到 3 6万m3/d。介绍该隧道洞口段施工中遇到的不良地质及灾害的防治 ,包括进口突水整治、出口浅埋富水大跨顺层滑坡体进洞技术     

开挖扰动及非达西渗流对隧道涌水的影响分析

研究目的:隧道开挖扰动对渗透系数的改变及扰动区的非达西渗流是影响隧道涌水预测精度的重要因素,为提高涌水预测精度,构建含扰动区的隧道涌水简化计算模型,基于地下水力学理论、非达西定律及线性叠加原理推导涌水量及结构外水压力计算表达式,并进行退化分析,后对特征参数进行敏感性研究,最后通过与现场实测数据对比检验构建模型的合理性及公式推导的正确性。研究结论:(1)扰动区厚度及渗透系数的增加,减弱了围岩的阻水能力,导致隧道涌水量增加,提高施工技术水平,降低扰动程度与扰动范围可减弱扰动区围岩渗透系数的变异性,对隧道运营期阻水有积极作用;(2)适当提高注浆圈的抗渗性能可有效降低隧道涌水量,但随注浆圈抗渗性能的增加,对隧道涌水量降低的作用逐渐趋于平缓;(3)考虑扰动区对围岩渗透系数的改变及非达西渗流影响时,涌水量预测误差可由8.9%降低为4.2%;(4)本研究成果可为考虑开挖扰动对隧道涌水影响的研究提供理论指导。     

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。     

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。     

基于GIS的岩溶隧道富水程度评价技术研究

研究目的:突涌水是岩溶地区隧道施工过程中最常见的工程地质问题,具有隐蔽性、突发性和破坏性强的特点,已成为当前隧道建设面临的主要难题之一。为有效防范突涌水灾害风险,本文采用GIS空间分析技术和层次分析方法,构建了多尺度、多因素量化融合的岩溶隧道富水评价模型,以系统反映各类因素对隧道富水的控制作用,有效提高岩溶隧道富水程度预测的准确性。研究结论:(1)由于岩溶隧道富水问题的复杂性,本文综合考虑岩性、地形、构造和水源等影响因素,建立了7个主要影响因子的量化分级标准,通过层次分析法构建了岩溶隧道富水评价模型;(2)采用评价模型对吕梁山隧道富水程度进行分析和预测,结果显示极强富水区占隧道长度的43.7%,强富水区占25.3%,中等富水区占12.8%,弱富水区占18.2%,与施工开挖后涌水量对比,预测准确率为84.3%;(3)本研究成果大幅提高了隧道富水评价的准确性,可为岩溶隧道富水程度和涌水风险预测提供实践参考。     

汤郎—易门深大活动断裂对成昆铁路秀宁隧道水文地质条件的影响评价

首先介绍了成都—昆明铁路秀宁隧道水文地质条件和区域构造环境,依据地下水含水岩组的富水特性、地下水的补径排特征,划分隧址区的水文地质单元。然后结合隧道施工时涌水状况、开挖揭示的地质情况,分析了汤郎—易门深大活动断裂影响下隧道涌水来源及其与地表水体的水力联系,进而预测地下水涌水量。最后对隧道不同区段涌突水的危险性作出评价。     

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

研究目的:突水突泥是隧道施工过程中常遇的现象,给工程施工造成的危害性极大.马鹿箐隧道是宜万铁路八座一级风险隧道之一,地下暗河、岩溶、高压、富水、溶腔等不良地质广布,施工中多次遭遇特大型突泥突水.本文通过对该隧道突水突泥现象研究,分析各种岩溶隧道突水突泥影响因素,探讨隧道突涌水整治问题.研究结论:通过分析得出:(1)岩溶隧道突涌水与其穿越地层的岩溶空腔(溶腔、溶隙等)的静水储量大小密切相关,与溶腔内的水压高低有关,与地表及地下水系的连通性有关;(2)隧道穿越高压、富水、岩溶地层时,应重视超前地质预测预报工作,特别推荐超前水平钻孔和周边钻孔相结合的方法,探明开挖前方的工程地质、水文地质特征、溶腔的边界情况,提前采取可靠的工程措施,以达到“保证施工安全、确保结构稳定、保障安全运营”的目的.     

上海某越江隧道的最大涌水量预测

上海某越江隧道工程将以盾构方式穿越黄浦江,为保证工程质量与安全,需进行最大涌水量的预测。详细介绍了隧道区域的工程地质条件和水文地质条件,进行了大量的水文地质试验,计算出隧道通过区域含水层的水文地质参数,并据此做出最大涌水量的预测:当隧道通过黄浦江中第2含水层时,最大涌水量可达70.51m3/d·m,对江中段的施工产生不利影响,需采取相应措施应对。