隧道施工突水突泥灾害防控研究

隧道施工突水突泥灾害,严重威胁隧道工程建设的安全。弄清灾害成因,是隧道施工灾害防控措施决策的基础。本文在简述隧道施工突水突泥定义的基础上,从突水突泥致灾构造、隔水隔泥岩土盘突破和突水突泥致灾构造规模3个方面分析提出了隧道施工突水突泥3种成因,提出了包括确保隔水隔泥岩土盘厚度、节理裂隙化隔水隔泥岩土盘处理、突水致灾构造处理和突泥致灾构造固结支护的突水突泥灾害综合防控体系。     

隧道岩溶突水、突泥危险性评价初探

通过对渝怀线圆梁山隧道等近20座隧道岩溶突水、突泥机制的深入研究,在充分考虑方法可操作性、适用性,定性与定量评价相结合的基础上,提出了“隧道突水、突泥危险性分级体系”。建立起了以可溶岩的物质结构、地质构造条件、场效应条件、其它条件因素为一级评价指标,以断裂破碎带宽度、承压水压力条件、地形地貌特征、隧道埋深等13个影响因素为二级指标的评价体系。用层次分析法确定了各因素的权重,采用定性、定量相结合的方法确立了各指标的隶属度,并根据隧道突水、突泥危险性级别制定了相应的防治措施。最后以圆梁山隧道毛坝向斜段为例,对隧道突水、突泥危险性进行了分级评价。结果表明,毛坝向斜段隧道突水、突泥极危险区长度为992 m,约占该段总长的54.07%。      

渝怀铁路圆梁山隧道桐麻岭背斜东翼岩溶涌水突泥灾害与整治方案比选

圆梁山隧道是在建铁路重庆至怀化线的关键性控制工程,隧道全长11.068km,最大埋深约780m.隧道施工穿越桐麻岭背斜东翼时,遇到了水平循环带岩溶强烈发育地段,该地段岩溶十分发育,且连通性好;加之数次强降雨,Dk361+764、DK360+873等段多次突发大规模的涌水突泥砂、块石灾害,造成部分施工机具掩埋损毁,施工掘进严重受阻,蒙受巨大的经济损失,初步分析认为涌水突泥与地下暗河或岩溶泉群的主管道网络发生较为密切的联系,可以直接接受大气降水补给.为了确保隧道施工和运营安全,针对背斜东翼段岩溶发育情况、涌水突泥特征及其降雨影响程度,进行了泄水洞排水、平导排水、封堵和堵排结合4个整治方案比选,最终采用了泄水洞方案;2003年5～9月雨季,背斜地区多次普降(特)大暴雨,DK361+764、DK360+873等地段又再而三地突发大规模的涌突水(泥、砂、块石),都通过兴修的泄水洞排泄掉了,隧道及其衬砌结构安然无恙,表明采用泄水洞方案整治背斜东翼段的岩溶涌水突泥灾害是正确的选择.     

岩溶区隧道突水灾害防治原则及治理对策

突水已经成为我国岩溶地区隧道修建中最严重、且最常见的地质灾害。本文通过岩溶区隧道施工中突水灾害防治技术现状的调研,结合宜万铁路沿线众多岩溶隧道突水灾害治理的工程实践,总结、概括了我国近一个时期岩溶隧道施工中突水防治的基本原则和治理对策,这对今后类似隧道工程防治水技术有较大的借鉴价值和指导意义。     

通渝隧道涌突泥成因分析

通渝隧道区分布的含水层属海相沉积而成的可溶岩。2004年2月22日,在隧道中间地段k21+780里程,埋深达 940 m的隧道左拱肩发生突发性特大涌突泥的地质灾害。运用3D-σ数值分析软件对隧道k21+780地段的围岩进行应力计算,得出了围岩的应力及破坏域分布特征,结合工程地质及隧道施工分析了深埋隧道涌突泥的形成原因。     

渝怀铁路圆梁山隧道桐麻岭背斜东翼岩溶涌水突泥灾害与整治方案比选

圆梁山隧道是在建铁路重庆至怀化线的关键性控制工程,隧道全长11.068km,最大埋深约780m。隧道施工穿越桐麻岭背斜东翼时,遇到了水平循环带岩溶强烈发育地段,该地段岩溶十分发育,且连通性好;加之数次强降雨,DK361 764、DK360 873等段多次突发大规模的涌水突泥砂、块石灾害,造成部分施工机具掩埋损毁,施工掘进严重受阻,蒙受巨大的经济损失,初步分析认为涌水突泥与地下暗河或岩溶泉群的主管道网络发生较为密切的联系,可以直接接受大气降水补给。为了确保隧道施工和运营安全,针对背斜东翼段岩溶发育情况、涌水突泥特征及其降雨影响程度,进行了泄水洞排水、平导排水、封堵和堵排结合4个整治方案比选,最终采用了泄水洞方案;2003年5～9月雨季,背斜地区多次普降(特)大暴雨,DK361 764、DK360 873等地段又再次突发大规模的涌突水(泥、砂、块石),都通过兴修的泄水洞排泄掉了,隧道及其村砌结构安然无恙,表明采用泄水洞方案整治背斜东翼段的岩溶涌水突泥灾害是正确的选择。     

渝怀铁路圆梁山隧道桐麻岭背斜东翼岩溶涌水突泥灾害与整治方案比选

圆梁山隧道是在建铁路重庆至怀化线的关键性控制工程，隧道全长11．068km，最大埋深约780 m。隧道施工穿越桐麻岭背斜东翼时，遇到了水平循环带岩溶强烈发育地段，该地段岩溶十分发育，且连通性好；加之数次强降雨，DK361＋764、DK360＋873等段多次突发大规模的涌水突泥砂、块石灾害，造成部分施工机具掩埋损毁，施工掘进严重受阻，蒙受巨大的经济损失，初步分析认为涌水突泥与地下暗河或岩溶泉群的主管道网络发生较为密切的联系，可以直接接受大气降水补给。为了确保隧道施工和运营安全，针对背斜东翼段岩溶发育情况、涌水突泥特征及其降雨影响程度，进行了泄水洞排水、平导排水、封堵和堵排结合 4个整治方案比选，最终采用了泄水洞方案； 2003年 5～9月雨季，背斜地区多次普降（特）大暴雨，DK361＋764、DK360＋873等地段又再次突发大规模的涌突水（泥、砂、块石），都通过兴修的泄水洞排泄掉了，隧道及其衬砌结构安然无恙，表明采用泄水洞方案整治背斜东翼段的岩溶涌水突泥灾害是正确的选择。     

基于层次分析法的岩溶隧道突水突泥风险评估

为控制岩溶隧道突水突泥风险,通过统计与理论分析相结合的方法,研究了相关工程实例,并基于层次分析法研究了岩溶隧道突水突泥控制因素与因素权值,提出了岩溶隧道突水突泥风险3阶段评估与控制方法。权值分析结果表明,不良地质、超前地质预报、地层岩性、地下水位是突水突泥风险的主控因素;其次为宏观前兆、监控量测、可溶岩与非可溶岩接触带、地形地貌、开挖支护;最后为微观前兆、岩层产状、层面与层间裂隙、围岩级别。3阶段评估包括初步评估、二次评估与动态评估,其中,初步评估是在施工方案制定前,为估计风险,对孕险环境(岩溶水文地质与工程地质条件)的评估;二次评估是在施工前,为评估施工组织设计合理性,综合考虑孕险环境与致险因子(施工因素)而进行的评估;动态评估是在施工期,为了动态评估与控制风险,综合考虑孕险环境、致险因子与风险控制反馈信息的评估。3阶段评估与控制方法可实时、有效、准确地控制岩溶隧道施工风险,实现风险的动态修正与管理。研究成果在翻坝高速鸡公岭隧道取得了成功应用,对类似工程具有一定的借鉴意义     

岩爆、突水突泥灾害发生机制与防治、控制技术论坛

(2012年11月,济南)本次学术会议主要围绕岩爆与突水突泥灾害的孕育条件、发生机制、定性定量预测预警方法、岩爆条件下支护和围岩稳定问题、岩爆与突水灾害的防治与控制技术等问题进行深入研讨,争取在岩爆与突水灾害机制认识上有新突破、在研究方法     

隧道施工突泥致灾构造及其分类

隧道施工突泥灾害以其发生的突然性、掩埋性和巨大的危害性,为隧道工程界所广泛关注。根据以往隧道施工突水灾害与引发突水灾害的不良地质体的关系,总结提出了包括泥水混合充填岩溶、与地表相通的黏土充填岩溶、黏土充填深大岩溶沟槽、深部黏土充填岩溶、压性断层主干断层带糜棱岩或断层泥、未胶结富水压性断层强烈破碎带和底部黏土夹破碎岩块充填岩溶7种可能导致隧道施工突泥灾害发生的突泥致灾构造;根据突泥致灾构造构成、可能的隔泥岩土盘类型和广泛采取的工程处理措施,提出了突水致灾构造分类三原则,将突水致灾构造划分成泥水混合充填岩溶、黏土充填岩溶、破碎岩石块体裂隙空隙孔隙充填黏土和压性断层主干断层带糜棱岩或断层泥4类。     

岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

圆梁山隧道岩溶突水机理及防治对策研究

采用现场调查、数值模拟与理论分析相结合的研究方法,对圆梁山隧道岩溶突水的机理及其防治技术进行了系统地研究,揭示了隧道岩溶突水是受水压、岩溶充填物与隧道围岩塑性区范围等影响的渐进破坏过程,总结了隧道岩溶突水机理,并针对圆梁山隧道揭示的溶洞情况,制定了岩溶突水的防治原则,实现了复杂岩溶条件下安全、高效的施工效果。     

基于三维离散-连续耦合的岩溶隧道突水破坏模式研究

岩溶隧道在修建的过程中难以避免接近溶腔甚至高承压水溶腔,而突水破坏极易引发安全事故甚至对隧道产生不可逆的影响,因此对岩溶隧道突水破坏模式的研究有利于解决相关安全问题,并对选线安全具有一定参照意义。通过三维离散-连续耦合数值技术,对微观离散颗粒物理、力学参数进行标定并验证,模拟水压作用下下伏溶腔与隧道仰拱之间的防突岩体垮塌过程。根据试验结果将防突岩体的破坏模式分为3类：剪切破坏模式、弯折破坏模式和复合破坏模式。弯折破坏模式表现为防突岩体中部和两端拉伸裂缝呈贯通状;剪切破坏模式表现为防突岩体两端裂缝呈剪切态;复合破坏模式则同时具有二者的共同特性。3种破坏模式所引起的裂缝发育规律相似,均可分为初始发育、快速发育和平缓发育3个阶段。初始发育阶段时防突岩体所存在的裂缝数量较少;维持水压力防突岩体的裂缝数量突增并进入快速发育阶段;而后防突岩体中的裂缝产生贯通效果进入平缓发育阶段,最终防突岩体整体垮塌。由此得出结论：突水破坏在岩溶隧道中是一个渐变的过程,但对岩溶隧道总体安全性有不可逆的影响。     

实例分析隧道建设对岩溶水的影响

贵州省是岩溶地貌发育的地区,在进行铁路建设时经常遇到隧道工程与地下岩溶水系统相互干扰的问题,文章以磨雄隧道和银山隧道为例,借助大地电磁解译和MIDAS-GTS程序计算,阐述岩溶地下水系统与隧道建设的不和谐关系.磨雄隧道施工后,居民饮泉点干涸,水位未按预期设计恢复,造成原本饮水紧缺的山区雪上加霜;银山隧道施工中遭遇罕遇暴雨,竖直侧墙被突增岩溶水压爆,侧墙破坏长度达20 m,中断列车通行超过24 h.因此建议贵州地区隧道建设的前期选线时,要查清岩溶地下水系统边界,尽量避让岩溶强烈发育地段,设计期应充分考虑岩溶水可能造成的危害,施工期对所遇岩溶水通道宜通不宜堵.     

岩溶隧道涌突水破坏模式分类及防突厚度研究

在岩溶山区进行隧址选择时,隧道与溶洞之间的防突岩体厚度是重要因素之一.在岩溶隧道修建过程中,若岩墙厚度保留过小,则岩溶水涌出造成安全事故、经济损失和工期延误.目前涌突水破坏分类较为笼统且大多忽略了隧道围岩的岩体结构对防突厚度的影响.本文首先从岩溶隧道围岩的结构类型、溶洞与隧道之间的相对大小和相对位置的角度进行涌突水破坏...     

贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析

2018年6月10日,朝阳隧道出口平导发生岩溶突水突泥,持续时间约1 h,突水突泥总量约1.6×10⁶ m³。为完善施工掘进方案及排水方案,需分析突水突泥产生原因,评价后续施工带来的突水突泥风险,计算隧道涌水量。文章分析了隧道位置的地形地貌、工程地质、水文地质条件,阐述了发生突水突泥的平导掌子面超前地质预报实施情况及突水突泥发生过程,补充调查了灾害影响范围的工程地质、水文地质条件,完成了长达1年的平导涌水量－降雨量关系动态观测。平导突水突泥掌子面前方有水头高达84 m的巨型溶腔及管道系统,施工开挖揭穿溶腔底部后,填充于整个岩溶水系统的有压水流携带泥砂快速涌入平导并以较大动能冲出洞外,导致了6.10突水突泥事件的发生。隧道出口段岩溶水系统接受降雨入渗补给且径流通畅,洞内涌水对应的汇水面积为6.423 km²,计算极端暴雨后平导最大涌水量5×10⁴ m³·h⁻¹。突水突泥发生后山体内的静储量已得到充分释放,地下水位已降至平导底板高程,后续施工中再遭遇突水突泥的风险低。     

焦作矿区突水灾害研究综述

本文首先对焦作矿区地质构造与采矿复合型人为突水灾害在时、空域上的表现特征进行了论述，并按照突水水源与突水成因对突水灾害进行类型划分，在此基础上，系统地总结了焦作矿区底板突水灾害的预测预报研究方法，提出了突水灾害的具体防治对策。     

基于变权重−云模型的岩溶隧道涌突水灾害风险评估——以中梁山隧道为例

针对岩溶隧道涌突水的致险因素的不确定性、复杂性和隧道涌突水风险评价的主观性,以成渝中线中梁山岩溶隧道工程为背景,建立基于正态云模型的隧道涌突水风险评价方法。通过选取地层岩性、地质构造、地表汇水条件、隧道空间位置、地下水循环交替条件作为风险影响因素,构建涌突水风险评估体系;基于正态云模型确定的各影响因子数字特征及变权向量计算综合隶属度,最终判定岩溶隧道涌突水灾害风险等级。结果表明：成渝中线中梁山隧道涌突水灾害为“II级”与“Ⅴ级”之间,涌突水灾害发生可能性大且危害高,与实际开挖结果一致。文章构建的岩溶隧道涌突水灾害风险评估方法,实现了多元决策下的隧道涌突水灾害风险分级客观性,适合岩溶隧道的风险评估,为日后隧道质量控制和寿命评估提供参考。     

高风险岩溶隧道掌子面突水机制研究

在我国西部强岩溶地区,越来越多的长大深埋隧道潜在突水、突泥的风险,由于隐伏岩溶水体位置、规模以及体量的不确定性,突水模式与类型异常复杂,隧道掌子面的突水风险系数极高。对于隧道开挖后围岩结构完整性较好的掌子面,在特大体量隐伏岩溶水体作用下,当开挖面进入安全厚度内迅速发生破断突水,具备明显的突变特征。针对隧道掌子面发生破断突水的突变特征,采用数值手段探讨了施工条件对突水突变现象的影响。将隧道简化为圆形,建立了掌子面失稳的折叠突变模型,通过对系统势能函数的分析,推导了隧道掌子面发生破断的突水条件和最小安全厚度计算公式,基于系统势能突变控制参数灾变演化路径的分析,提出了掌子面突水的具体防治措施,并结合工程实例验证了其可行性。     

演马庄矿突水灾害研究综述

在研究演马庄矿地质构造与采矿复合型人为突水灾害在空域上的表现特征时,并按照突水水源与突水成因对突水灾害进行了类型划分。在此基础上,系统地总结了演马庄矿底板突水灾害的预测预报研究方法