穿越富水断层破碎带隧道塌方机理分析与预防

穿越山岭隧道常遇到断层破碎带。由于缺乏断层复杂岩体稳定性机理的研究与理解,隧道施工曾导致多起大变形甚至塌方事故。本文使用理论分析、离散元数值模拟方法,结合现场监测结果,对江西某高速铁路隧道过断层施工案例进行综合分析。在考虑断层破碎带地下水影响的前提下,开展富水断层破碎带施工过程中围岩失稳塌方的内在机理研究。研究得出：隧道穿越富水断层破碎带时,岩体结构面发育,且结构面间多充填碎屑或黏土充填物。随着施工扰动引发结构面发生错动,流动的地下水进一步对结构面形成冲刷,从而降低围岩的完整性与力学强度。断层破碎带抗剪强度越低,围岩松动范围越大,塌方概率与范围越大。根据“防水排水,强化围岩”的思路,本文提出了穿越断层破碎带防塌方的措施：设置迂回导坑、地层预加固、增加支护强度、优化施工工法及加强监控量测,可为此类隧道工程的安全施工提供参考。     

长春市矿泉水及其开发利用意见

长春市以地表水为主要供水水源,但地下水却占有重要地位。地下水作为供水水源,目前仍以基岩构造裂隙富水带为主,其中斜贯全市的北东向白垩系青山口组构造裂隙富水带为含锶、硅质饮料矿水带,泉眼沟侏罗系中酸性火山岩断裂含水带为低钠硅质氡水矿水带。从而除供水外,还在城市经济发展中具有资源优势。     

陕渑煤田构造控水机理

在地质与水文地质资料系统分析的基础上,以构造动力演化为主线,深入探讨了陕渑煤田构造发育、组合、性质及其分布规律,阐述了地质构造对地下水的控制机理。结果表明:印支期和燕山期构造运动奠定了陕渑煤田主体构造格局,构造运动不仅控制了含水系统的结构形态,而且直接影响到地下水动力条件,尤其燕山期形成的NNE向构造对含水层改造最为明显;地质构造越复杂,岩层富水性就越强,且富水区多位于断层端部或其两侧影响带范围内;矿井突水点在构造复杂区域分布显著增多,大部分的突水点位于小断层附近,褶皱轴部及转折部位也是突水的高发区域。      

基于综合物探的关中眉县构造裂隙型地热水靶区预测及钻孔验证

“双碳”目标背景下,地热能作为广泛分布的绿色清洁能源具有广阔的利用前景。构造裂隙型地热水因出水量大、易回灌等优势,成为当前水热型地热能开发利用的重要类型。运用区域综合物探方法,系统分析关中西部眉县城区区域构造、地层岩性、储水空间及富水性,指导热水井靶区预测和井位布局。结果表明,目标区发育3条隐伏断层,其中富水性好、规模较大的2条断层可以作为靶区断层,在此基础上将地热井布局于断层上盘靠近断层预测线的位置,垂向上沿着断层倾向方向钻穿基岩面风化带,结合断层和基岩面埋深等实际地质条件,该区地热井平均钻进基岩面以下500 m。钻井结果显示眉县地区二元结构热储发育,即新近系碎屑岩孔隙水热储和基岩裂隙水热储,完钻的8口地热井中7口井出水量超过100 m³/h,出水主要为基岩构造裂隙水,另1口井出水量较小,推测未取得基岩构造裂隙水,出水主要为新近系碎屑岩孔隙水。     

新疆和静县诺尔湖铁矿矿床水文地质特征

根据和静县诺尔湖铁矿地下水类型、含水岩组等区域水文地质特征,研究构造破碎带和地表水对铁矿安全开采的影响,结果表明:研究区地下水类型主要包括现代洪积砂砾层中的孔隙潜水、坡积碎石层中的孔隙潜水、冰碛砾石层中的孔隙潜水、基岩风化带裂隙网状水以及基岩裂隙脉状水等五种类型;区内地下水的补给来源主要是大气降水和冰雪融水,通过季节性溪流和渗入基岩风化裂隙两种方式径流和排泄;基岩破碎带和裂隙发育带的存在,为基岩充水提供了有利空间。     

沂南县贫水山区找水定井技术研究

综合分析沂南县气候、自然、地理,尤其是地质与水文地质条件,及2011年国土资源抗旱打井工作成果,结合沂南地下水含水岩组分布、赋存、地下水运移特征、构造对岩溶发育与地下水运动的控制等。得出沂南县岩溶地下水补给径流区的构造破碎带及其附近地下水相对富集。地下水富集特征可分为：构造带控水型、火成岩体阻挡富水型、断裂影响带强富水型及远离构造破碎带弱富水型等几种类型。根据岩溶地下水补给径流区地下水富集规律的分析研究,为今后贫水山区找水定井提供参考。     

黔中丘峰盆地区岩溶找水及开发技术——以贵阳市乌当区地下水机井工程为例

为解决当地农村群众饮水安全问题,探讨黔中丘峰盆地区岩溶找水及开发技术,开展了贵阳市乌当区地下水机井工程。在对区内地形地貌、地质构造、水文地质等情况调查的基础上,初步圈定出沿构造等可能布设机井的地下水富集地带,并通过高密度电阻率法在靶区布设物探剖面,根据电性差异查明主径流带的走向及埋深状况,进一步确定机井位置。最终通过钻探施工和抽水试验,查明区内含水层岩溶发育程度及其富水性,并成功施工6口探采结合井,为当地居民饮水提供了安全水源。黔中丘峰盆地为裸露岩溶区,主要含水岩组为寒武系娄山关群白云岩、灰质白云岩,地下水赋存条件较差;区内岩溶中等发育,以溶蚀裂隙为主,局部裂隙、溶洞发育地带和断层等储水构造富水性强,为地下水的富集地段,也是机井布设的首选位置。      

黄土高原缺水的地质环境及找水环境

文章分析了黄土高原地下水形成的地质环境，认为降水量、地形地貌、岩性构造和地下水循环是造成黄土高原产重缺水的主要因素，地层岩性和新构造运动是影响地下水富集的决定性因素。指出黄土高原基岩风化带潜水的相对富水岩组和富水地段，提出研究含水层的岩性和构造，寻找基岩风化带潜水是解决黄土高原局部地段缺水的较好途径。     

新疆和静县诺尔湖铁矿矿床水文地质特征

根据和静县诺尔湖铁矿地下水类型、含水岩组等区域水文地质特征,研究构造破碎带和地表水对铁矿安全开采的影响,结果表明:研究区地下水类型主要包括现代洪积砂砾层中的孔隙潜水、坡积碎石层中的孔隙潜水、冰碛砾石层中的孔隙潜水、基岩风化带裂隙网状水以及基岩裂隙脉状水等五种类型;区内地下水的补给来源主要是大气降水和冰雪融水,通过季节性溪流和渗入基岩风化裂隙两种方式径流和排泄;基岩破碎带和裂隙发育带的存在,为基岩充水提供了有利空间。     

大坪隧道水文地质条件分析及涌水量预测

大坪隧道地处秦岭南麓中山区,为引汉济渭工程中三河口水利枢纽至黄金峡水电枢纽控制性工程之一,地层及构造较为复杂,通过水文地质综合调查方法,分析隧址区水文地质条件,采用地下水径流模数法及地下水动力学法对隧道涌水量进行预测计算,预测结果表明隧道较大涌水点主要集中在断裂构造密集带及灰岩溶隙发育区段,进而为隧道施工提出建议。     

川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题

川藏铁路位于大陆碰撞造山带,特殊的地质构造背景下,铁路沿线水文地质条件极为复杂,严重制约着川藏铁路规划建设和安全运营。为降低川藏铁路沿线重大工程水文地质灾害风险,从工程水文地质角度出发,结合基础地质和工程地质研究成果,阐述了川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题,并提出下一步研究建议。研究结果表明:川藏铁路雅安至林芝段可能遭遇隧道高水压及涌突水问题、隧道高温热害问题、隧道排水影响生态环境3个重大工程水文地质问题;沿线发育多条区域性断裂带,控制着地层展布、水热活动和成矿带分布以及地下水循环演化,导致穿越断裂带的深埋长大隧道高压涌突水、高温热害及高矿化水等问题较为突出。沿线重大工程水文地质问题下一步研究工作主要为:开展高精度、多尺度的水文地质调查,把握重大问题的发育规律和致灾机制,构建精细的预测评价体系和主、被动相结合的灾害防控体系。     

隧道涌水量的类型划分及预测方法

根据工程应用的目的不同将隧道的涌水量划分为施工涌水量和长期涌水量,针对涌水量预测方法常常存在使用不当的问题,在全面分析隧道涌水量预测方法的适用条件的基础上,按不同的水文地质条件提出了正确选择隧道涌水量预测方法及其计算参数的建议。     

鸿图嶂隧道突涌水预测及防治措施

预测复杂地质条件下深埋隧道施工掌子面前方水文特征对保障施工安全有着极为关键的作用。以广东省鸿图嶂隧道预测及防治隧道涌突水为例,将可控源音频大地电磁测深法应用于隧道开挖区域水文特征调查,确定可能发生的涌突水区域,并采用全断面超前帷幕注浆的方式进行防治。研究结果表明:可控源音频大地电磁法探测深度较大、抗干扰能力强、横向分辨率高。应用此方法预测到未来待施工的区段有5处存在较大涌突水可能,开挖结果显示可控源音频大地电磁探测很好地还原了埋深超过700 m的场地实际情况,解决了前期工作中其他技术方法不能很好地对断层的深部空间形态及其富水情况等特征进行准确判断的问题。针对探测结果和开挖情况,采用全断面超前帷幕注浆堵水方案对断层裂隙进行了有效封闭,达到了安全掘进和限量排放水的目的,从而降低了因隧道涌突水造成的不必要损失。这一方法的实践应用为隧道突涌水的预测做了很好的验证,并为相应的灾害防治提供了技术支撑。     

石太客运专线特长隧道地区水文地质研究 及隧道开挖环境影响效应*

文章在充分分析已有地质和水文地质资料的基础之上,综合大面积水文地质调绘和多种勘探成果,对石太客运专线太行山隧道和南梁隧道所在区域的水文地质条件进行了系统分析。将隧道区域划分为娘子关泉域系统、威州泉域系统和散泉系统三大地下水含水系统,同时将太行山隧道区划分为5个水文地质单元,将南梁隧道区划分为两个水文地质单元。另外,论述了隧道开挖对地下水和地表水环境的影响,主要表现在对断层或岩脉与隧道相交地段的水位、水量产生影响,这为进一步解决特长隧道施工过程中的突水、涌水等问题提供了可靠的基础性资料,加深了对河北、山西两省交界处水文地质条件薄弱地带的了解。     

Assessment of H<Subscript>2</Subscript>S emission hazards into tunnels: the Nosoud tunnel case study from Iran

The presence of a gassy ground condition is an important problem in tunneling. In this study, the effects of groundwater H₂S and CH₄ emissions are investigated and characterized together with the factors that created these conditions in Nosoud tunnel in Iran. Through the geological investigations, the presence of these gasses was not detected prior to the construction of the tunnel. Groundwater sampling indicated that about 1 L of H₂S is released per 100 L of the water inflow into the Nosoud tunnel under normal conditions. However, the volume of the released gas was varying with the changes in the groundwater discharge rate. Thus, estimation of groundwater inflow into the tunnel is necessary for predicting the volume of gas emission. Based on the experience of the Nosoud tunnel excavations, there are several geological and hydrogeological factors that must be considered as the indicators of gas emissions during tunneling. Considering the importance of ground water gas emission into the tunnels located in gassy conditions, the present work was conducted to predict the H₂S seepage before the excavation using geological and hydrogeological indicators.     

吉林省东部山区隧道洞室开挖涌水量估算分析

隧道洞身在中等风化岩层中,水文地质条件相对比较复杂。隧道施工时需要进行人工降水,以满足施工条件,为此估算隧道洞体涌水量在设计时显得极为重要。本文以凉水隧道工程为例,应用泉水流量汇总法、地下水径流模数法和水平廊道法对隧道涌水量计算并进行对比分析,验证三种方法的合理性和有效性,为设计和施工降水提供一定的参考依据。     

云南万寿山地区岩溶水系统特征及隧道选线研究

岩溶地区隧道建设中常发生突水、突泥等地质灾害,危及工程和施工人员安全,故隧道线路的优化工作尤为重要。本文以三清高速万寿山隧道为例,通过大比例尺水文地质调查,查明了区域岩溶水系统的空间展布和岩溶地下水的循环特征,研究了不同隧道方案与岩溶水系统的空间位置关系,并预测不同线位方案岩溶水害的发育特征。在此基础上,选取隧道穿越断层数量、隧道穿越岩溶含水层长度、最大突水压力以及最大突涌水量作为隧道方案比选的定量评价指标,基于层次分析法,建立岩溶地区隧道线路综合评价模型。对不同线位方案进行地质比选,结果表明:C方案的岩溶水文地质条件相对较好,岩溶突水突泥风险最低。      

山东省苍山县土山铁矿矿床水文地质特征

苍山县土山地区赋存沉积变质型铁矿,是以裂隙岩溶为主的水文地质条件中等的充水矿床。该文详细论述了土山铁矿床的水文地质特征,划分了矿床主要含水岩组,对其充水条件进行了分析。确定水文地质单元边界条件模型,采用水平坑道涌水量计算公式对坑道各水平涌水量预测。为铁矿设计和开采提供了较为详尽的技术资料。     

南川黄泥垭隧道工程对水文地质条件的影响分析

隧道工程建设无疑对岩溶地区的水文地质环境地质带来巨大冲击。文章以重庆市南川区黄泥垭隧道工程为实例,采用地面调查、示踪试验、长观监测等方法进行综合研究,剖析隧道工程对隧址区水文地质环境的影响。研究结果表明:黄泥垭隧道工程改变了隧址区的地下水流场,疏干地表地下水、加剧干旱缺水程度,并随之出现新的人工水点——隧道涌水;同时隧道工程影响了水资源空间分配格局、降低了水资源利用率。      

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。