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。     

富水隧道全风化花岗岩和蚀变大理岩段涌水涌砂加固治理技术

贵广铁路东科岭隧道DK554+400~+456段处于全风化花岗岩、蚀变大理岩区接触带,隧道施工遭遇了长期的涌水涌砂等病害。结合东科岭隧道施工期间的涌水、涌砂概况及病害成因,治理采用堵排结合,即洞身全风化花岗岩段采用袖阀管注浆、仰拱底部蚀变大理岩部位采用钢管桩注浆加固,同时设置泄水洞等措施,成功解决了涌水涌砂加固治理难题。     

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。     

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。     

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。     

综合物探在南岭隧道岩溶病害调查中的应用

京广铁路南岭隧道K1926~K1928地段岩溶病害整治前期,为查明病害的发育程度,延展方向及可能对隧道洞身的影响,采用了综合物探方法。根据综合物探所取得的成果,查明了该地段洞身附近岩溶、构造及地下水系的发育及延展方向,为后期的整治工作提供了重要依据。     

贵广铁路坪山隧道岩溶发育情况分析

研究目的:通过对贵广铁路坪山隧道勘察与施工期间揭示的岩溶现象,分析该隧道岩溶发育情况及特点,提出地质勘察使用的勘察方法及施工阶段的工程措施意见,对类似地质条件的工程的勘察与施工提供一定的参考。研究结论:(1)线路尽量绕避岩溶强烈发育区,若无法绕避,线路应尽量远离典型岩溶微地貌单元区;(2)勘察时须充分利用区域地质资料开展大范围地质测绘,采用综合勘察手段进行隧道工程地质勘察,基本查清地表各种岩溶形态发育位置、高程、与线路关系等,有针对性布置勘探点及物探段落核实岩溶发育情况;(3)对于地下暗河附近的岩溶隧道,应充分调查研究暗河空间位置形态,分析暗河成因及特点,类比推测暗河对隧道洞身围岩稳定性的影响;(4)施工时可采取洞周超前预报、基底地质雷达探测及洞底地质钻孔相结合的方式进行。     

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。     

岩溶地区某浅埋箱型隧道沉降成因及控制

研究目的:岩溶地区侧方基坑桩基施工及土方开挖过程中,浅埋明挖箱型地铁隧道结构出现突发沉降,尤其是变形缝部位沉降显著,本文通过箱型地铁隧道沿线及变形缝两侧的位移监测数据,分析隧道结构突发沉降产生的原因,并研究了浅层回灌水、深层回灌水和注浆加固等沉降控制措施的效果。研究结论:(1)支护桩施工诱发浅埋箱型隧道最大累计沉降为3. 3 mm,应重视其在岩溶地区的施工影响;(2)嵌岩工程桩施工揭露溶洞,承压岩溶水突涌桩孔,是侧方浅埋箱型地铁隧道结构突发沉降的主要原因;(3)浅层回灌水可短时间内使地层补水,抬升隧道,抑制隧道急剧沉降;长期实施深层回灌、桩基泥浆护壁施工,可维持地下水位,控制侧方隧道沉降,但存在深层回灌水可能通过岩溶裂隙或通道进入溶洞,降低回灌水补充效率的问题;(4)"双排桩+对拉钢绞线+对称开挖"有效控制隧道的最大水平位移为3. 0 mm;(5)箱型地铁隧道周围进行垂直和斜向钻孔注浆可起到加固和止水的效果,考虑到变形缝的敏感性,应实时控制注浆压力;(6)该研究成果可供类似岩溶地区浅埋箱型地铁隧道侧方基坑工程参考。     

田德铁路百安隧道涌水量预测方法探讨

田德铁路百安隧道穿过桂西南岩溶强烈发育的峰丛洼地带,隧道位于岩溶垂直入渗带内,具有枯水季节隧道内涌水较小,暴雨后涌水量大,隧道通过洼地段发生突水可能性较大的特点。预测隧道开挖后涌水量的大小,除需掌握区域水文地质特征外,还必须合理选择水文地质参数。准确预测隧道涌水量大小及隧道可能突水段落,可为工程设计提供较为准确的参数,预防隧道涌水危害。     

圆梁山隧道毛坝向斜深埋大型充填溶洞及其形成机制分析

研究目的:圆梁山隧道施工开挖揭示,毛坝碳酸盐岩向斜核部和东翼在隧道洞身附近发育3个罕见的大型深埋充填溶洞,其中2#溶洞多次发生涌砂突水灾害,3#溶洞还发生过粘性土爆喷型突出灾害;通过对3个溶洞发育充填的基本特征及灾害特征的综合分析研究,阐明3个溶洞的形成机制,为整治设计提供地质依据。研究方法:采用地表与隧道洞内超前物探、洞内超前水平与斜向钻探、充填物测试和理论分析等方法。研究结果:通过综合勘探和理论分析,查明了3个溶洞各自发育充填的基本特征及灾害特征,初步阐明了溶洞的形成机制,目前3个溶洞已完成整治。研究结论:初步综合分析认为,毛坝向斜、特别是核部与东翼的层间滑脱和纵向张裂隙被NW~NWW向横张断裂所交切,为岩溶水的深循环提供了较通畅的原始空间与通道,岩溶水在此通道中形成倒虹吸循环,长期溶蚀及溶蚀裂隙流转化为管道流,强烈冲刷与顶板坍塌导致核部与东翼的层间滑脱和纵张裂隙部位发展为大型溶洞,后因深部径流条件改变而被逐渐充填,发育形成现今这种罕见的深埋大型充填溶洞。     

宜万铁路齐岳山隧道选线、施工与管理

宜万铁路横穿南北向的齐岳山山脉,设计总长10 528 m的齐岳山隧道。隧道进口至宜万铁路终点万州站航空直线距离40 km,高差约900 m,地面坡降达0.023。隧道进口段穿越齐岳山背斜,为灰岩地层,占隧道长度的47%,岩溶、岩溶水极其发育;出口段为碎屑岩地层,节理裂隙发育,富含高压裂隙水。区内发育有15条断层,其中F11断层规模宏大。隧道灰岩地段、可溶岩与非可溶岩接触带、灰岩地段断层破碎带等极可能发生涌突水突泥等地质灾害。针对坡降大、岩溶发育、穿越规模宏大的F11高压富水大断层等3个不利条件,通过对单面坡和人字坡方案从安全、投资、运营等多方面考虑,最终确定了单面坡方案。齐岳山隧道工程实践证明,选线方案是正确的。施工过程中,针对极其复杂的岩溶及岩溶水、高压富水大断层、砂岩段高压裂隙水,研究并采取了注浆堵水、注浆加固、先排后填、泄水洞排水、释能降压、信息化注浆、绕行规避等多项施工技术,成功地解决了隧道施工难题,丰富了高压富水岩溶及断层区隧道修建技术。齐岳山隧道建设过程中,建设单位充分发挥了核心主导作用,组织参建各方决策方案、现场落实方案、建立系统的安全体系,这是齐岳山隧道获得成功的关键所在。     

齐岳山隧道穿越高压富水宽张裂隙注浆堵水施工技术

齐岳山隧道是我国在建的宜昌至万州铁路线的关键性控制工程之一,隧道的主要工程地质问题有暗河、断层、宽张裂隙及伴随的高压涌(突)水、岩溶涌(突)水、高应力及煤层瓦斯等,所以隧道在修建过程中需采用多种辅助工法穿越众多的不良地质段。主要介绍和探讨该隧道穿越富含高压水的宽张裂隙时所采用的超前帷幕注浆堵水施工技术,为今后在类似工程中施工提供借鉴。     

岩鹰鞍隧道F4断层高位逃生方案研究

针对在建怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道F4断层,为解决隧道施工过程中遇富水含砂断层安全风险,通过对隧道涌水涌砂风险数据分析、方案比选、力学验算确定合理的施工参数,研究形成完善的隧道内高位逃生方案。结合怀邵衡铁路岩鹰鞍隧道高位逃生方案在应急演练中成功应用,确定了涌水涌砂地质高位逃生方案的合理性。实践表明,在易发涌水、涌砂隧道施工中的高位逃生方案优势明显,可为矿山、公路、铁路以及其他类似隧道工程提供参考。     

棋盘石隧道3号横洞岩溶及岩溶水分析

对向莆铁路棋盘石隧道3号横洞的地质背景、地表水文、洞室开挖和涌水量进行了相关分析,揭示了岩溶及岩溶水的成因。横洞处在一个周边被侏罗系阻水层包围圈闭,以前震旦系大理岩为主体的构造盆地,承接汇聚周边汇水面积的降雨入渗补给,构成独立的平卧向斜裂隙-溶隙储水构造,是一个相对封闭、独立的岩溶水系统。横洞处在岩溶水的深部循环带,初期泄尽静态水后,得到深部溶隙水的补给,涌水量保持稳定。     

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。     

铁路隧道斜穿滑坡体受力变形特征三维分析

研究目的:在工程实践中,因选线空间及线型条件受到限制,铁路隧道必须穿越滑坡体并将隧道洞门设置于滑坡上。目前已有的研究大多基于理论上的二维模型分析,而对于隧道–滑坡体斜交情形,建立真三维模型能更真实地反映隧道与滑坡体的相互作用和结构受力变形特征。本文以甘钟铁路洛阳村隧道改线工程右嘴头隧道进口滑坡治理项目为背景,应用MIDAS GTS有限元计算软件建立滑坡、抗滑桩、隧道三维空间模型,模拟抗滑桩施工、路基及隧道洞身开挖支护施工过程。从数值计算结果中提取各施工步骤抗滑桩、隧道结构的受力变形数据,研究铁路隧道斜向穿越滑坡体时的受力变形特征,以及隧道洞身开挖对滑坡稳定的影响过程。研究结论:(1)隧道洞身在滑体和滑床中的受力特征分别表现为偏压和围压;(2)隧道结构纵向变形主要位于滑带附近隧道结构;(3)当隧道洞身开挖完全进入滑床段时,对滑坡的稳定及抗滑桩受力影响逐渐消失。     

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.     

既有铁路岩溶病害工点的整治设计

既有铁路岩溶病害工点的整治设计铁道部第二勘测设计院三分院闵卫鲸枝柳线吉首车站，娄邵线邵阳北站下河线、京广线南岭隧道，位于我国的西南和华南地区。该地区具有表土覆盖薄、基岩石灰岩溶蚀较重、构造带节理发育、岩溶洞穴集中的特点。在多年的铁路运行中，出现过不同...