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隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施


隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施 [摘要] 在岩溶地区修建隧道时,常遇到突水、涌泥等地质灾害,对人员及 财产造成重大的损失。 本文将隧洞岩溶涌水突泥的成因分为地质因素和工程因素 两大类,进行了详细的分析,针对不同涌水情况,提出了整治对策,为隧道涌水 突泥灾害的分析、治理提供一定的参考。 [关键字] 隧道工程 涌水突泥 成因 整治措施 1 前言 随着我国隧道、矿山、水利及其它地下工程建设的快速发展,遇到的工程地 质条件不断复杂,面临的问题也越来越有挑战性,特别是高压、富水区高埋深岩 溶隧道面临高压突水、涌泥的危险,详细地分析了成因,提出相应措施,对隧道 岩溶涌水灾害的防治具有很重大的意义。 2 成因分析 隧道岩溶突水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的 影响而失去平衡而导致失稳的现象,其影响因素众多且复杂,但总体上可分为地 质因素和工程因素两大类。 2.1 地质因素 (1)地形地貌。从多个隧道建设中的突水实例调查发现,整个工程的地形 地貌条件与突水的发生密切相关:地表岩溶洼地、沟槽地区为雨水等的汇集提供 有利条件,而岩溶洼地、槽谷中的落水洞或漏斗使降雨转入地下,成为地下水的 补给区。在隧道横断面上,地形地貌可分平坦型、凸形、山谷正下方平行型、山 谷侧下平行型和单斜面型;在纵断面上,地形地貌可分平坦型、凸型、横贯河流 型、盆地型和平凸型。在横断面地形类别中,山谷正下方平行型和侧下平行型隧 道的比突水量最大,凸型隧道的比突水量则最小。从纵剖面来看,横贯河流型、 盆地型和平凸型隧道的比突水量最大, 平坦型和凸型隧道的比突水量则相对要小 很多。从中可以看出,突水量的大小与地形地貌有较大的关系,在隧道前期勘察 过程中应多注意,尽避开可能发生突水的地段。 (2)地层岩性。大型突水灾害多发生在灰岩、白云岩等可溶岩地层中,地 层岩性越纯、单层厚度越大则岩溶越发育,越易形成大型岩溶管道。在碳酸盐岩 中,除化学沉积,还有碎屑沉积,为发育大型含水岩溶管道创造了条件。长兴组 灰岩中常沉积隧石结核, 隧石结核和隧石条带与灰岩接触界面附近易溶蚀,水流 沿着此界面逐渐淘蚀,使结核孤立直至最终剥离。因此界面上易发育大量溶孔、 小型溶洞, 为岩溶的进一步发育提供良好的物质基础。同时岩层中的易溶特殊矿 物成分在很大程度上可加速岩溶的发育, 特殊物质与水发生物理化学作用形成对 碳酸岩有很强侵蚀性的岩溶水, 导致溶蚀作用加剧,从而造成该地层深部含水岩 溶管道的大量发育。 (3)地质构造。岩层构造和褶皱形态对岩溶的发育影响很大,大量野外地 质调查发现在构造强烈地区, 薄层灰岩与厚层灰岩交界处往往易发育溶洞,因构 造强烈岩层层面张开程度远大于节理裂隙面,为地下水渗流形成了良好的通道, 较易形成大型含水构造。 在同一地层中, 褶皱构造的核部岩溶发育程度强于翼部, 背斜倾伏端或向斜翘起端及各类褶皱构造的转折部分, 岩层走向和倾向均发生改 变。 同时岩层弯曲产生的二次构造应力场导致岩体易破碎, 更有利于岩溶的发育。 从大型突水灾害事后揭露地质情况来看,较为发育的破碎带居多,如断层破碎带 和节理密集带、岩性接触带、可溶岩与不可溶岩接触带、岩浆接触挤压带以及变 质接触带等等,其中大断裂带和区域性断层附近发生的突水灾害尤其严重。 (4)岩溶动力分带。岩溶水动力分带与突水关系密切,尤其是垂向分带。 岩溶水动力垂向分带分为表层岩溶带、包气带、季节交替带、浅饱水带、压力饱 水带和深部缓流带。 其中表层岩溶带和包气带发生突水的概率最小,但岩溶洞穴 充填物易塌陷; 季节变化带又称过渡带,在雨

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