岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型及其工程应用

岩溶突涌水是岩溶地区隧道建设中的主要地质灾害之一,为有效控制岩溶隧道突水涌泥风险、确保隧道建设安全,基于属性数学理论建立了岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型。首先,根据隧址区岩溶水文地质及工程地质条件,选取地层岩性、不良地质、地下水位、地形地貌、岩层产状、可溶岩与非可溶岩接触带及层间与层间裂隙等作为属性评价的一级指标,其中不良地质情况分为含水构造、岩溶水系统和断层破碎带3个二级指标。通过对典型岩溶隧道突涌水实例的系统收集与整理分析,采用频数统计法确定一级评价指标所占权重;采用层次分析法构造判断矩阵确定二级评价指标的权重;其次,对评价指标进行属性测度分析,通过构建各评价指标的属性测度函数以计算单指标属性测度及样本综合属性测度;最后应用置信度准则对隧道突涌水危险性进行属性识别。在工程应用中,采用建立的属性识别模型对三峡翻坝高速公路鸡公岭隧道突涌水危险性进行评价,评价结果与现场施工情况吻合较好,为岩溶隧道突涌水危险性评价提供了一种有效途径。     

走滑断层弯曲破碎带特征及对深部岩溶储集层发育的控制作用

为了提出断层弯曲破碎带概念,并探讨其对岩溶储集层发育的控制作用,调研了前人对断层破碎带的研究成果,以塔中北斜坡的三维地震数据体为基础,对断层弯曲破碎带进行识别,并利用均方根振幅属性等多种储集层预测技术对岩溶储集层进行预测。结果表明,断层弯曲破碎带是断层破碎带的一种重要类型,走滑断层破碎带可划分为端部、连接、弯曲、围岩4种破碎带类型。塔中ZG8-ZG11井区发育走滑断层弯曲破碎带,破碎带区域内奥陶系深部岩溶储集层发育。分析认为,弯曲破碎带内发育与主干走滑断层大角度相交的伴生断层,形成连通的网状断层系统,深部热液通过主干走滑断层进入网状断层系统,在埋藏溶蚀作用下围绕断层交叉区域形成优质岩溶储集层。综上所述,走滑断层弯曲破碎带对塔中深部岩溶储集层发育有控制作用。     

金河磷矿马槽滩矿区大巷突水原因及防治措施剖析

金河磷矿马槽滩矿区大巷出现涌水,严重影响了勘查施工与矿山的正常生产。矿区主要充水因素为断裂、构造裂隙充水,主要岩溶含水层及大气降水也对矿床充水有一定影响。F22断裂及破碎带与地表汇水区三道沟联通,突水主要是掘进F22含水断层破碎带引起。今后在采掘探矿过程中遇到断层时要坚持“有疑必探,先探后掘,疏堵结合,分类防治”的原则,采取疏水降压和注浆改造相结合的方法解决问题,防治突水事故。     

特长隧道高压大流量突涌水治理施工和技术探讨

结合工程实例,介绍了长大隧道施工中高压大流量突涌水治理所采用的超前地质预报、突涌水的预防及帷幕注浆封堵等主要施工技术。并对岩溶发育富含水地区隧道工程的施工进行了分析和探讨,并提出了可行性施工方案。     

川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析

隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。      

雁门关铁路隧道涌水量预测与防护措施研究

雁门关铁路隧道施工范围内地表水及地下水发育,为保证施工安全,应对施工范围内地表水及地下水进行评价,并对施工期的涌水量进行预测。根据水文地质和工程地质调查,结合物探及钻探资料综合分析表明：隧道区域构造发育,断层破碎带导水性好;地下水分布以断层带水和基岩裂隙水为主,一般断层带强富水,而基岩裂隙带为弱富水～中等富水。隧道集中涌水段主要发生在断裂构造发育地带。     

综合物探技术在城市轨道交通勘察中的应用

在城市轨道交通工程中,为了更加准确地查明破碎带和岩溶的发育情况,采用钻探与高密度电法、瞬变电磁法相结合的方法,对破碎带和岩溶发育区域进行探测。其中高密度电法对工程场地的破碎带和岩溶发育区进行探测,初步判断破碎带和岩溶发育区域的分布范围;瞬变电磁法对岩溶发育区进行探测,钻探用来揭露破碎带和岩溶发育的具体数据;最后对钻探成果和物探成果进行综合分析,得出较为可靠的破碎带和岩溶发育范围。以徐州市城市轨道交通某车站为例,采用综合物探方法,对该场地的破碎带和岩溶的空间分布和规模进行探测。结果表明,高密度电法对确定破碎带和岩溶发育情况具有良好的效果,但是测线布置易受工程场地限制,导致探测深度不足;瞬变电磁法对确定岩溶发育情况效果良好。经钻探资料验证,显示综合物探方法的探测效果良好、成果可靠。     

断层破碎带突水突泥演化特征试验研究

为了研究富水断层破碎带隧道突水突泥灾害演化机制,自行研制了一套可考虑质量迁移及地应力状态的大型室内突水突泥试验系统。利用该装置开展了不同水压加载方式、不同破碎带介质参数等条件的断层破碎带突水突泥灾害演化过程模拟试验。结果表明：（1）断层破碎带突水突泥灾害演化是渗流?侵蚀强耦合过程,在水压作用下,破碎带介质中的细颗粒首先发生迁移,导致充填介质孔隙结构增加,进而加速细颗粒流失,促使涌水率不断增长,随着细颗粒不断迁移流失,水流流态由层流转换为紊流,最终诱发突水突泥灾害;（2）破碎带介质初始孔隙率和施加水压越大越易诱发突水突泥,介质渗流演化特征越明显,渗流场参量如渗透率、孔隙率、雷诺数增加越快,且渗流场参量演化曲线出现突增现象;（3）梯度水压加载模式下断层破碎带介质较恒定水压加载条件下突水突泥演化特征更明显,介质发生突水突泥的临界水压更小。在此基础上,基于涌水率?时间（Q-t）、水力梯度?涌水率（i-Q）关系的流态转换分析和基于渗透率?水力梯度（k-i）关系的渗透性演化特征,建立了断层破碎带渗透演化特征概化模型。该研究结果对于断层破碎带突水突泥灾害演化机制与防治措施具有一定的理论指导价值。     

重庆走马岭岩溶隧道涌水量初步研究

隧道涌水问题普遍存在,从隧道的施工到竣工运行都受其影响,特别是在南方岩溶地区尤为严重。根据勘察资料,走马岭隧道穿越可溶岩段(含断层破碎带)长1525m,占隧道总长的62%,极易发生隧道涌水事故。本文结合已开挖段隧道涌水的实时监测数据及前期工程勘察资料,对隧道涌水做出初步预测评价,为以后的施工提供依据。     

九尾岭断裂的性状及对深圳地铁5号线的影响

深圳地铁5号线穿越深圳北东向断裂束的主要断裂之一九尾岭断裂,在主断裂下盘发育多条次生断裂和共轭断裂。断裂自身稳定性、断裂带及影响范围带的工程地质、水文地质特征对地铁线路的选择和影响是关键因素。通过断裂自身稳定性、地应力、区域构造活动性、断裂带工程水文特性方面综合分析了其对深圳地铁5号线的影响。得出断裂自身稳定性较好,但其影响范围内岩体破碎、节理裂隙发育、渗透系数大,地铁施工易导致掉块、坍塌、涌水等问题,应高度重视。对类似工程的勘察设计有一定的借鉴意义。     

广西桂林市规划中心城区岩溶发育特征及分布规律

弄清规划中心城区岩溶发育特征及其分布规律,对于岩溶地区规划中心城区建设布局,特别是建设场地工程地质勘察具有重要的指导意义。桂林市规划中心城区,属于岩溶发育分布区。论文基于前人研究成果,采用资料收集、地面调查、高密度电法及钻探相结合的方法,开展桂林市规划中心城区岩溶地质调查,分析了岩溶发育类型与岩性及岩性组合、水文地质单元、埋藏深度及地质构造的关系,总结提出了桂林市规划中心城区岩溶发育特征及分布规律。研究表明,桂林市规划中心城区岩溶发育主要以浅表的融县组、桂林组为主,在褶皱轴部,或断层影响带内,在垂直节理裂隙和缓倾斜层面裂隙组成的裂隙系统中,岩溶发育较强;可溶岩与非可溶岩接触地段岩溶发育强;在低平谷地中的分水岭处岩溶发育亦较强烈;在水文网长期摆动的地段地面以上岩溶发育程度强烈。     

徐州岩溶地质调查及发育特征分析

基于徐州城市地质调查与徐州地区岩溶塌陷调查的平台,紧扣徐州岩溶地质特征和徐州城市建设对岩溶地质调查的需求,以查明城市规划区岩溶发育特征为目标,在充分利用前人资料的基础上,分别针对裸露型岩溶区和覆盖型岩溶区展开地质调查,并辅以物探及钻探等进行勘察验证,有力地提高了区内岩溶地质调查成果的精度。同时,对徐州城市规划区岩溶层组、岩溶出露条件以及发育程度等进行了分析,区内岩溶发育主要为新生代以来的浅表性岩溶,岩溶发育程度总体受构造控制呈北东向“强-弱”相间展布,废黄河断裂带沿线,奥陶系马家沟组和寒武系张夏组碳酸盐岩分布区岩溶极为发育。     

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶发育特征及其构造控制

湘中灰山港—煤炭坝地区岩溶塌陷发育,但对该地区岩溶发育总体特征及地质背景尚缺乏全面、深入地研究。文章依托1∶5万区域地质调查项目,结合相关资料,对该地区岩溶发育特征及其构造控制条件进行研究与总结。研究区可溶岩主要属于上古生界,少量发育于白垩系—古近系底部。地层潜在岩溶发育强度依次为马平组＞大埔组＞栖霞组和茅口组＞百花亭组（仅指其中的灰岩质砾岩）＞大隆组。平面上可划分为裸露型、覆盖型和埋藏型3种类型岩溶区,其中覆盖型岩溶区可进一步划分为强、中、弱3类。覆盖型和埋藏型岩溶区垂向上可分为浅部岩溶发育带、中部溶洞裂隙发育带和深部岩溶弱发育带。二叠统东吴抬升,中三叠世以来多次挤压和白垩纪—古近纪区域伸展等构造事件形成的褶皱、不同方向断裂裂隙系统、盆地基底构造,以及古近纪以来的差异升降运动等控制了岩溶发育特征。岩溶作用具有三个演化阶段:第一演化阶段形成龙潭组之下的溶孔、溶洞等古岩溶形态;第二演化阶段形成了岩溶低丘地貌;第三演化阶段形成覆盖型岩溶地貌。      

莲花台水电站岩溶发育特征及工程意义

根据地质调查和勘探资料,阐明莲花台水电站坝址区岩溶发育形态、规模及空间展布特征,归纳岩溶发育规律。结果表明:坝址区岩溶发育主要受岩性和地质构造控制,岩溶现象分布范围广,岩溶发育较为密集,具有垂向分带性及空间分布不均匀性的特征;岩溶发育对工程的影响主要表现在岩溶渗漏和岩溶塌陷稳定问题两个方面,岩溶渗漏可能造成电站无法达到设计正常蓄水水位,岩溶空间的存在可能引起坝基抗滑稳定问题。因此,建议设置防渗帷幕,并对坝基开挖揭露的溶洞进行换填加固及固结灌浆等工程处理措施,通过处理,可有效避免岩溶发育对工程的影响。      

地铁施工对济南白泉泉群流量的影响

为研究地铁建设对济南白泉泉群的影响，在综合分析白泉泉域地质、水文地质条件的基础上，假定研究区岩溶强径流带位置及水力性质，利用FEFLOW软件建立地下水流数值模型。以规划地铁M1号线为研究对象，分析了济南东站、梁王站、梁王东站分别施工及3个站同时施工4种情景下，采用施工降水或施工降水+人工回灌两种施工方式对白泉泉群流量的影响。结果表明：单独采用施工降水的施工方式使得白泉泉群流量衰减，其中3个站同时施工对泉流量的影响最大，泉流量最大衰减达5.48%；各站分别施工时，济南东站对泉流量影响最大，泉流量较未施工时减少了0.043×10⁴ m³/d。采用施工降水+人工回灌的施工方式，能够有效缓解泉流量的衰减，各车站施工时的泉流量衰减由仅施工降水时的2.26%~5.48%降低至0.08%~1.21%。岩溶强径流带有利于地下水形成优势径流，促进白泉泉群补给，一定程度上缓解因地铁施工引起的泉流量衰减。     

广州市白云区夏茅村岩溶地面塌陷特征及致灾因素和风险分析

广州市白云区夏茅村岩溶塌陷地质灾害严重,塌陷区内地质环境条件极其复杂,隐伏灰岩岩溶土洞发育强烈,溶洞、土洞规模较大,且发育多层溶洞,溶洞间相互连通,岩溶塌陷区基岩面起伏较大,高程变化剧烈,第四系覆盖层厚度较大,底部粉质黏土层土洞发育,土体中规模巨大的土洞是产生岩溶地面塌陷的基础条件。基岩断裂构造带及其影响带范围内,岩石破碎,形成导水断层,存在地下水迳流通道,沿断裂带地下水循环活跃,溶蚀强烈,形成岩溶强发育带,为岩溶塌陷的发生提供了良好的动力条件。区内楼房基础施工扰动了地下水和土洞间的平衡状态从而成为了地面塌陷发生的诱发因素。运用7项地质环境条件指标和5项经济人口指标分别定性评估岩溶地面塌陷的易发度和易损度,并将二者叠加进行地质灾害风险评估。研究结果表明,夏茅村潜在地质灾害风险大,只有严格控制地下水动力条件,才能避免再次发生岩溶地面塌陷。     

贵州平寨水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞及其形成机制

平寨水库坝址区以碳酸盐岩为主,岩溶较发育,水库左岸底层灌浆廊道大型充填溶洞,是水库地下工程施工开挖中揭露的规模最大、对水库渗漏影响最大、设计及施工处理难度最大的溶洞。本文以工程前期地质勘察工作为基础,在区域地貌、地质构造格局、地层岩性、地表及地下水系发育特征研究的基础上,结合工程防渗施工揭露的岩溶水文地质现象、洞穴充填物研究等,从可溶性岩层、地下水来源及运移途径、暗河冲刷与洞顶坍塌作用4个方面,对溶洞发育形成机制进行了研究。分析认为,鸡场背斜北西翼纵向张裂隙和横张裂隙及层间滑脱、断裂破碎带,为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下水向三岔河的径流提供了运移的原始空间与通道,形成溶洞的地下水为五里大洞鸡场洼地上坝洼地地下暗河,长期溶蚀作用使裂隙通道变为溶蚀宽缝并最终转化为岩溶管道,岩溶水沿此通道在左岸底层灌浆廊道桩号0+238～0+296m附近下中部岩体呈虹吸状循环,地下水的强烈冲刷与洞顶坍塌在溶洞形成过程中的作用巨大,后因深部径流条件改变,岩溶管道被逐渐堵塞,形成如今的大型充填溶洞。     

恭城-栗木断裂带中的断溶角砾岩——一种新型断层岩

通过对恭城－栗木裂带中断层岩的研究，确立了一种新型断层角砾岩－断溶角砾岩的存在。断溶角砾岩兼具断层角砾岩和岩溶角砾岩的特点，是断裂和岩溶塌陷共同作用的产物。这种角砾岩的角砾分为断层角砾和溶洞崩塌角砾两种，角砾及胶结物中均发育有方解石e双晶等应力作用的产物，它形成于地下5－8km深的脆性变形环境中，并记录了断裂带的多期活动及运动方向和应变型式。对断溶角砾岩的研究有利于恢复恭城－栗木断裂带的形成及其演化历史。断溶角砾岩形成模式的提出揭示了研究区与断裂伴生的地下溶洞的分布形成、发展及灭亡的规律，这对于减少或防止因溶洞塌陷而带来的地质灾害具有重要意义。     

沅古坪隧道选线的岩溶水文地质问题

避开突水突泥的高风险区是岩溶隧道选线的基本出发点。沅古坪隧道穿过岩溶强发育区,为典型的岩溶深长隧道。岩溶地下河、向斜蓄水构造、两侧水库以及地下水位与顶板的高差大等是影响其隧道安全建设的重要因素,也是选线要考虑的关键水文地质问题。为更好地进行隧道东、中、西三条设计线的比选,在隧道研究区开展了1:1万的岩溶水文地质专题调查,查清研究区岩溶发育和水文地质特征,划分出岩溶地下水系统,从而比较了3条隧道线所处的岩溶水动力水平分带和垂直分带,分析隧道与地下河、岩溶泉的空间关系,并结合物探资料分析了向斜蓄水构造的影响。结果表明:东线隧道穿过地表分水岭地带,处于岩溶水动力系统的补给区和垂向分布带的季节变动带、浅饱水带,基本不与地下河管道立交,远离了流量较大的岩溶泉,降雨补给面积最小,因此,总体涌水风险最小,为最佳隧道线路。西线纵穿赤溪河上游地下水系统的中部,穿过径流和排泄区,处于岩溶水动力垂向分带的浅饱水带,并与多条岩溶管道立交,且临近西侧高家溪水库,涌水风险最大。东线隧道临近黄鱼溪水库的北段、穿过郭家界向斜储水构造核部的南段是涌水高风险区,需扩大岩溶水文地质补充调查,并在施工中加强超前地质预报研究,最大程度避免岩溶地质灾害。      

岩溶地下工程地质环境影响区范围划定初步研究

在大量建设城市地下轨道交通及城市更新工程的背景之下,我国城市岩溶地质灾害日趋严重。文章以深圳市3个岩溶地面塌陷事件为例,开展岩溶地下工程地质环境影响区的划定研究。首先运用高频岩溶地下水气压力监测技术对工程影响实际范围进行监测分析,然后结合工程施工参数、岩溶塌陷主要影响因素与水文地质试验参数,采用定性分析和量化计算的综合研究方法,推导出岩溶地下工程地质环境影响范围理论计算经验公式。结果表明:岩溶地下工程影响范围主要与渗透系数、工程深度成正比,与土层厚度成反比,推导的半定量理论公式适用于岩溶承压水条件下,可快速为缺乏地下水监测资料的岩溶地区地下工程安全建设及城市防灾减灾工作提供依据。