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影响隧道稳定性的常见不良地质--涌水
日期:2015-3-17 9:05:54 作者:影响隧道稳定性的常见不良地质--岩溶 来源:本站原创
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涌水的定义与特征

隧道涌水是指由于隧道的掘进破坏了含水层结构,使水动力条件和围岩力学平衡状态发生急剧改变,以致地下水体所储存的能量以流体(有时有固体物质伴随)高速运移形式瞬间释放而产生的一种动力破坏现象。当涌水中伴有大量的固体物质(尤其是泥质物质)时,称为隧道突泥。涌水是突泥的关键,没有地下水作为动力和载体,突泥是不可能发生的。

隧道涌水一般具有以下几个特征:

(1)浅埋段涌水量比深埋段大。

(2)裂隙涌水为基岩裂隙水与构造裂隙水。

(3)裂隙水主要从平行、斜交隧轴、平行岩层层面等几组节理中或相交点涌出。

隧道涌水的主要来源

涌水是隧道施工中仅次于塌方的地质灾害之一,其中尤以突水和携带大量碎屑物质的涌水危害性最大。隧道涌水的主要来源有以下几个方面:

(1)地表水体。地表水体主要包括小溪、河流、湖泊、池沼等,除小溪外,它们对于大多数山岭隧道水来说,不能称之为水的经常来源,只是对那些穿江、过河的隧道才能构成其水源。

(2)溶洞及暗河水。在岩溶地区修建隧道,经常会遇到溶洞水,有时还可以遇到暗河水。溶洞水特别是暗河水,水量常常很大,暗河水常有源源不断的补给。一旦隧道或隧洞开挖爆破揭露这些水源体,或者开挖面距离这些水源体太近,静水压力超过岩体的强度时,地下水将直涌或突破岩体涌入隧道或隧洞,形成强涌水。

(3)老窖积水或古矿洞积水。山岭隧道在通过煤系地层或者是金属、非金属矿山时,有时会遇到煤矿采空区、废弃的巷道或古矿洞,这些废弃的地下洞穴常常积累大量的地表水,形成老窖积水或古矿洞积水。

(4)含水层及断层水。含水层中的水即基岩裂隙水和孔隙水,是隧道施工中最常见的地下水来源。大气降水通过渗入透水岩层或岩石,再经过被揭露的含水层流人隧道。断层水即断层裂隙水,也是隧道施工中常见的地下水的来源,断层破碎带通常成为地下水的良好通道和储存场所。

隧道涌水的影响因素

隧道建设过程中往往会遇到涌水的情况,给施工带来困难和不安全因素。影响隧道涌水的因素一般有以下几个方面:

(1)施工的影响。在隧道施工过程中,常常会引起隧道围岩应力的松弛或集中,使围岩发生破坏,也会使隔水层的有效保护厚度相应减小,导致围岩稳定性降低,从而增加了隧道涌水的风险。

(2)地形地貌条件。隧道的涌水量随地形地貌条件及隧道位置的变化而变化。根据现有的统计资料可以看出,隧道涌水与隧道穿过区的地形地貌条件密切相关。

(3)地层岩性。隧道涌水量与地层岩性也有较密切的关系。灰岩、白云岩等可溶岩类围岩,隧道涌水量大,平均涌水量一般为0. 35 -3. 47m3/( min.km)。国内外大于10000m3/d的隧道涌水,几乎均发生在这些围岩中。泥质岩及砂岩类围岩,隧道涌水量相对较小,但当其受断裂带的影响时,也往往会发生较大的涌水量。

(4)地质构造。从隧道围岩的结构特征来看,无论什么围岩,当其各种破碎带比较发育时,隧道施工时常会发生大规模、高水压的涌水,并且往往伴有突泥灾害。破碎带可以是断层破碎带和节理密集带,也可以是各种岩性接触带。其中,在大断裂带和区域性断层(尤其是张性断层)附近,隧道涌水量更为严重。这种涌水与普通的涌水相比,其涌水量更大、水压高、突发性强,常伴随突泥,灾害性更为严重。

(5)隧道的长度与埋深。隧道越长,经过的水文地质单元就越多,汇水面积及补给范围越大,其单位涌水量就越大。但不同的隧道,经过的地质单元及水文地质单元有较大的不同,所以隧道比涌水量与隧道长度没有明显的关系,隧道的比涌水量主要受控于地形地貌、地层岩性和地质构造特征。当长大隧道埋藏较深时,地下水补给较为充足,隧道总涌水量和比涌水量均有随着上覆岩体厚度增加而增大的特征。


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