下穿岩溶天坑隧道暴雨期涌水量峰值估算方法

岩溶地区隧道建设不可避免会遭遇涌水灾害,突涌水量估算是岩溶隧道施工抢险与后期处治方案制定的重要基础。天坑洼地是岩溶地区特殊地貌单元,是联接岩溶地区地表水与地下水的重要通道,下穿岩溶天坑隧道涌水量不仅受岩溶区水文地质条件控制,而且还受到暴雨期岩溶天坑小流域地表径流补给的影响。结合实测数据和统计数据,基于小流域暴雨资料推求地表汇流洪峰形成机制,提出了一种考虑岩溶天坑流域地表径流补给的下穿岩溶天坑隧道暴雨期突涌水量峰值估算方法,并结合鸡冠山隧道的隧址区地形地貌、水文地质条件与实测涌水资料,开展了案例分析计算与实测涌水量对比。结果表明：传统涌水预测方法无法考虑暗河与地表水补给的影响,与实测结果差距很大,本方法能够准确预测隧道下穿岩溶天坑区暴雨期突涌水量峰值,为保障岩溶区隧道施工与运营安全提供重要支撑。     

暗河发育区岩溶隧道突涌水洪峰流量估计

地下暗河是岩溶隧道建设与运营重大的安全风险,暗河发育区岩溶隧道突涌水洪峰估计是岩溶隧道施工抢险与后期处治方案制定的重要基础数据。地下暗河洪峰流量不仅由岩溶区水文地质条件控制,而且还受到暴雨期地表径流补给的影响。本文结合实测数据和统计数据,围绕小流域暴雨资料推求出地表汇流洪峰和地下暗河汇泄流洪峰,提出了一种考虑地表径流补给的暗河发育区岩溶隧道突涌水洪峰估计方法,并结合翠屏隧道的地形地貌、水文地质与实测涌水资料,开展了案例分析计算并比较实测涌水量。表明传统涌水预测方法无法考虑暗河与地表水补给的影响,与实测结果差距很大,本方法能够较好预测岩溶区因地表汇水补给暗河发育区隧道突涌水洪峰,为隧道防洪护堤高度、涵管过水容量设计、洪峰避险时间提供重要支撑,保障隧道施工与运营安全。     

隧洞固结灌浆对岩溶地下水径流路径及隧洞受力影响探索

隧洞固结灌浆不仅增强围岩自身稳定性,对地下水形成的外水压力有折减作用。岩溶山区岩溶管道系统发育,水文地质条件复杂,隧洞与岩溶管道系统常交叉连通,隧洞固结灌浆施工时要慎重处理;根据水工隧洞建筑物断面形状、隧洞与地下水径流路径相对位置关系,以及水文地质单元的不同,采用固结灌浆措施有差别,当隧洞位于岩溶管道系统上部时,固结灌浆以不要改变原始岩溶管道补排径关系为原则,再考虑尽量固结围岩;当隧洞位于系统下部时,封堵连接岩溶管道系统的通道,加强固结灌浆,增强围岩体抵抗地下水能力,保护衬砌混凝土结构。     

西南岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突涌水研究

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和隧洞涌水预测方法为目标,通过分析贵州夹岩水利枢纽工程深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补给、径流、排泄关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出岩溶隧洞突涌水模式。针对不同突涌水模式的特点,提出了相应的涌水量计算方法与处理措施。结果表明:岩溶隧洞突涌水模式可以分为岩溶管道控水模式、层面控水模式和断层带与暗河联合控水模式;岩溶管道控水的猫场隧洞4#支洞涌水对降雨响应迅速,宜采用水均衡法估算涌水量,层面控水的水打桥隧洞2#支洞涌水受岩体渗透各向异性影响较大,宜采用岩体渗透性各向异性的有限元渗流分析方法预测,而断层带与暗河联合控水的水打桥隧洞4#支洞涌水主要由断层从暗河导入,可采用三维有限元渗流场计算分析预测其涌水;采用上述方法对典型支洞涌水预测的误差分别为6.97%、4.81%、1.13%。研究成果对于岩溶区深埋隧洞工程的建设具有一定借鉴意义。     

可溶岩区隧洞岩溶涌突水防治对策研究

隧洞涌突水是隧洞施工过程中的一个重要岩溶水文地质问题,特别是隧洞在可溶岩径流区附近穿越时,其涌突水问题可能将是制约性工程问题。隧洞遭遇严重涌突水,直接影响工程施工,对工程本身形成一定程度制约因素,此类问题影响工期、造价等,严重时影响工程的成立与否。通过研究适宜的防治对策,对隧洞施工过程中涌突水灾害,坚持"预防为主,防治结合"、"有疑必探,先探后掘"的方针,采取"探、放、堵、截、排"综合措施。立足于采取主动措施,防范于未然,同时提前拟定处理预案,以应不时之需。     

大公山隧洞潘所海段岩溶工程地质问题及应对措施

大公山隧洞过潘所海段位于复杂岩溶地区,施工中容易发生涌水、突泥、岩溶漏斗塌陷等事故。为了查清潘所海段的地质情况,采用地质测绘、地质勘探钻孔以及与地表物探相结合的综合勘探方法对该段的地质情况进行了深入的研究。根据地质分析成果,调整了隧洞线路,并针对施工中可能出现的问题,拟定了超前地质预报、地表截水、隧洞抽排、临界距离开挖、超前处理、加强支护等措施。实际施工实践表明,综合勘探方法可有效分析岩溶发育规律,所拟定的岩溶隧道施工方案行之有效。     

岩溶区浅埋隧洞处理——以莽山水库右干渠苗竹山隧洞为例

湖南省可溶岩地区分布广泛,约占全省面积的70%,受岩溶发育影响,隧洞多存在围岩稳定及溶蚀洞穴的突水突泥问题,隧洞浅埋段地下水运移活跃,浅部岩溶更为发育,故前述工程地质问题更为突出。文章以莽山水库灌区苗竹山隧洞浅埋段岩溶塌陷为例,系统介绍了工程采取的锚喷、钢拱架、注浆小导管、管棚等综合初期支护方案以及取得的良好效果,对相关工程岩溶塌陷的处理有一定的借鉴意义。     

保山隧道暗河管道系统及其对隧道影响研究

大瑞铁路保山隧道地质条件复杂,工程区内发育多条暗河管道。为了查明岩溶水是否会对隧道开挖产生重大影响,通过区域水文地质条件分析,特别是对大宝盖向斜可溶岩层位以及暗河管道和隧道之间的关系分析,认为隧道避开了暗河管道岩溶突水的直接威胁,并对隧道内可能的岩溶突水部位进行了评价,为进一步论证隧道施工中可能出现的岩溶突水地质灾害提供了依据。     

岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突水模式

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和典型隧洞突涌水概念模型为目标,通过分析贵州夹岩深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补、径、排关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出典型岩溶隧洞突涌水模式分为断裂构造与暗河联合控水模式、岩溶管道控水模式和层理面控水模式,并提出了相应的预防及处理措施。对典型1#支洞不良地质段采取掌子面灌浆封堵措施,有效阻止了重大突涌水事件的再次发生。     

岩溶隧道涌水突泥过程演化研究

综合考虑地质构造、水文特征、施工建设等因素影响,将岩溶隧道涌水突泥过程演化抽象概化为4个阶段:①岩溶地质环境形成阶段为致灾构造的发育演化提供地质条件;②岩溶水系通道扩展阶段为涌水突泥体的储存和流动提供空间;③岩溶涌水突泥临界状态形成阶段主要受致灾泥水体和人为隧道开挖影响;④岩溶涌水突泥释能降压阶段是整个过程的结束,表明灾害已经发生。基于案例统计分析将岩溶隧道涌水突泥依据不同要素划分为3大类11种型:地质构造类(断层型、向斜型、背斜型、岩性分界面型),涌水通道类(裂隙型、管道型、溶洞型、暗河型),涌水突泥类(涌水型、突泥型、突水突泥型)。研究成果对隧道涌水突泥灾害控制的研究和隧道安全施工有一定的借鉴意义。     

米仓山隧道涌突水综合预测研究

隧道涌突水是常见的施工灾害之一,严重威胁施工及人员设备安全。如何评价施工中涌突水存在的风险,以及涌突水量的预测对隧道施工建设具有重大意义。依托米仓山隧道工程项目为实例,通过全面的地质调查和地质跟踪,根据岩溶隧道涌水专家评判系统,预测评估可能发生涌突水的类型,进一步筛选评价指标,采用模糊层次分析法fuzzy analytic hierarchy process(FAHP)预测涌突水危险度,最后选取适宜理论公式,定量计算涌水量。该研究对高风险岩溶隧道涌突水预测研究思路与研究方法具有一定的指导意义。     

基于组合赋权法-TOPSIS法的北天山隧道突水风险评价研究

在岩溶地区修建地下工程,特别是隧道工程,由于受地下岩溶水的影响,施工中常常会发生突发性的突水突泥地质灾害。为此,基于新疆北天山隧道突水灾害发生的影响因素,建立以地层岩性、地形地貌、地下水位、不良地质构造、气候降水等影响因素为主的指标评价体系。同时采用主观赋权法层次分析法计算主观权重,采用客观赋权法熵权法计算客观权重,将两者结合起来形成主客观组合赋权法用来计算综合权重。然后结合组合赋权法-TOPSIS法构建一种新的隧道突水风险评价系统,对新疆北天山隧道进行突水风险评价,评价结果在实际开挖中得到了较好的检验,体现出了准确性,说明该法对于隧道突水风险评价具有可行性。     

复杂岩溶区深埋长隧洞线路比选优化实践

复杂岩溶区的深埋长隧洞在施工过程中不仅易发生涌水、突水、突泥等地质灾害,同时也可能引发一系列地下水环境问题。因此,隧洞应尽可能在非(或弱)岩溶化地层中穿越,以便最大限度地减少对地下水的疏干影响。选取滇中引水工程复杂岩溶区某一深埋长隧洞为研究对象,以水文工程地质调查及测绘为基础,充分借助钻探、地下水示踪试验及大地电磁测深等技术手段,宏观上对研究区深部岩溶的发育程度进行判断,并对研究区地下分水岭部位进行了较准确的界定,为隧洞线路最优化选择提供了合理、准确、可行的依据。经综合分析,确定比选线路2为最终优化线路。     

贵州省夹岩水利枢纽猫场隧洞11+316处涌水突泥机理与处理措施

贵州西部地区是典型的岩溶峡谷区,山高谷深,碳酸盐岩大面积出露,经历多期地质构造运动后,岩溶极为发育。夹岩水利枢纽及黔西北供水工程是贵州省迄今为止最大的水利工程,隧洞长距离输水,并穿过复杂的岩溶区,面临一系列不良地质问题,是本项目的特点和难点,特别是涌水突泥问题尤为突出,给隧洞施工和设计带来了巨大的挑战。总干渠猫场隧洞桩号11+316处出现涌水突泥,主要成分为黏土及砂砾石层,层理性好。通过对该处涌水突泥机理分析,提出相应的处理措施建议,为处理类似工程地质问题提供借鉴。     

岩溶地质隧洞突水突泥产生机理及防治技术研究

岩溶地质是隧洞施工中经常遭遇的不良地质,很可能引发突水、突泥、坍塌等事件,存在极大的安全隐患。探讨隧洞突水突泥产生的原因,分别采用弹性梁模型和弹性薄板模型(基于摩尔-库伦准则)对岩盘最小厚度进行推导,并在鄂北工程宝林隧洞工程中进行应用。通过对隧洞突水突泥防治技术的研究,提出在不良地质段施工应采取短进尺、强支护、弱爆破、分台阶开挖的方式,当渗水清澈时应加强抽排,当渗出物含有大量泥沙时应及时封堵。     

黔中水利大山哨隧洞岩溶水文地质条件分析

大山哨隧洞是黔中水利枢纽工程桂松干渠起点,隧洞全长8610m,为桂松干渠的控制性工程。由于工程地质条件为岩溶地质,所以必须加强对其水文地质条件的分析。以黔中水利枢纽工程桂松干渠大山哨隧洞为例,阐述了隧洞开挖抽排水对环境地质问题的影响,并对其进行补、排、径流关系分析。     

岩溶隧道施工中综合超前地质预报的应用分析

正目前,我国的岩溶隧道工程逐渐增多,岩溶隧道工程主要处于一些岩溶地区,这些地区工程地质条件主要为富水、岩溶或者断层破碎的地带,在施工过程中为了防止隧道出现塌方、突水突泥等一系列灾害,必须加强采用综合超前地质预报的方法来进行地质调查,只有合理应用地质预报的方法,准确了解岩溶隧道的地质情况,才能使岩溶隧道施工顺利进行。本文主要以向家包二号隧道工程为例,对岩溶隧道施工中综合超前地质预报方法的应用进行     

金子山隧道穿越F2富水断层带的帷幕注浆综合施工技术探讨

宜万铁路地处云贵高原区与长江中下游平原区的结合部,线路沿线地形复杂,其正线桥隧占线路总长的74%,其中70%的隧道穿越碳酸盐岩岩溶地层,隧道穿越岩溶区施工中存在隧道塌方、突泥、突水等高风险,是典型岩溶隧道灾害区。以宜万铁路金子山隧道为依托工程,详细介绍了金子山隧道穿越岩溶富水F2断层的帷幕注浆施工方案,探讨了金子山隧道帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备和施工安全保障。宜万铁路金子山隧道穿越长100 m岩溶富水断层的帷幕注浆施工为同类工程的施工提供了必要的技术资料和经验借鉴。     

基于解析法的隧洞施工对地下水环境影响预测

涌突水是岩溶隧洞工程建设中经常会遇到的一个突出性问题。以滇中引水工程玉溪红河段(新庄-蒙自)的小扑隧道为例,介绍地下水环境影响评价过程,提出分段运用解析法对其20个桩段进行涌水量预测。主要采用大气降雨入渗法和地下水动力学法预测正常涌水量,采用地下水动力学法预测最大涌水量。结合现场调查发现施工区内有溶洞、落水洞、暗河,隧洞施工过程中可能袭夺暗河地下水导致较大涌突水灾害发生。根据解析和现场调查结果,提出了科学合理的防治对策和工程措施,以规避可能的重大地下水环境影响。     

开敞式TBM在吉林中部引水工程灰岩岩溶隧洞中的应用

开敞式TBM在我国山岭隧道施工中应用较多,然而在含有灰岩岩溶地层的长大隧洞中应用较少。通过对开敞式TBM在长大隧洞中快速掘进条件进行分析,提出了开敞式TBM穿越长距离灰岩岩溶地层的快速掘进技术。在此基础上,总结了吉林省中部城市引松供水总干线施工四标段TBM穿越灰岩岩溶段的具体措施和关键技术,结合实际情况对开敞式TBM穿越灰岩岩溶构造地层的预报、处置等措施给出了建议。