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遂道施工中常见的地质灾害-断层破碎带引起的地质灾害
日期:2017-9-25 9:38:08 作者:佚名 来源:本站原创
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现代隧道建设中,隧道长度及跨度越建越大,地层地质条件越来越复杂,对隧道工程的设计和施工提出了更高的要求。如在深埋隧道建设中出现的高地应力岩爆问题、高地温问题,超长隧道施工中的通风问题,富含地下水的越江越海隧道、软弱围岩隧道中的塌方、渗流问题,等等,都是隧道工程施工中的常见问题。概括来说,隧道工程的发展主要受控于两方面因素,一是隧道施工技术,二是施工中的地质灾害预测和防治。

目前隧道施工的常用方法,可以完全满足不同地质条件和不同用途隧道的施工要求。而施工中的地质灾害问题常常是影响隧道施工的关键问题。在隧道施工过程,围岩原始应力状态受到破坏,隧道围岩体的结构面地质特征、地应力状况和地下水的发育情况等问题常会造成隧道施工中的塌方、突水和涌水、岩爆、瓦斯爆炸等地质灾害,给隧道的施工造成了很大的困难,对隧道体、施工人员和施工设备构成了很大的安全隐患,常会导致人员伤亡、设备报废,甚至导致工程的失败。

一、断层破碎带引起的地质灾害

断层是隧道施工中最常见的不良地质现象,是造成隧道塌方、大变形、突涌水等隧道施工地质灾害的主要原因。断层对隧道围岩稳定性的影响很大,能改变岩体的物理性能与学性质,降低围岩的整体强度。主断层的发育可派生许多小断层,发育大量的断裂破碎带,从而引起塌方、富水以及压力或能量释放通道,引发地质灾害。

1.断层性质及破碎带岩性

以张性正断层为主的断层破碎带,岩性主要是角砾岩,呈棱角状,块体大小悬殊,排列杂乱,粒问空隙多,多为泥质胶结,隧道开挖到此种类型的破碎带时,极易造成塌方;以压性逆断层为主的断层破碎带,岩性主要为泥岩、糜棱岩,呈透镜状及揉皱化构造,岩石破碎严重,但是胶结紧密,和张性正断层形成的断层破碎带相比,破碎带稳定性较好,造成塌方的难度稍大;以扭性平移断层为主的断层破碎带,破碎辅厚度相对较小,岩性以糜棱岩和破碎带岩石为主,是造成塌方难度最大的破碎带类型。

2.断层发育规模

断层的发育规模与地应力大小以及地应力释放的时间长短有关,从而形成多种断层组合以及多断层不同的延伸方向相互叠加,其断层破碎带的稳定性远远小于一般断层破碎带的稳定性。

3.断层破碎带的发育厚度

地球能量的释放影响了断层的发育规模,一级断层断距大,延伸长度大,半生许多二级甚至三级断层,将直接影响断层破碎带稳定性。断层破碎带厚度越大,越容易产生塌方。

4.断层破碎带的物质组成及固结程度

受应力的影响,断层破碎带内部岩体整体性差,物质组成复杂,可影响破碎带岩石的固结程度.泥质、铁质胶结的断层破碎带最为常见,稳定性也最差;丐质和硅质胶结的破碎带较少见,稳定性较好。从含量看,泥质及铁质胶结物含量越高,破啐带稳定性越差,越容易发生塌方。固结程度越差,断层破碎带的稳定性就越差,隧道施工过程中,容易发生塌方地质灾害。

5.断层破碎带的岩体结构

岩体结构影响岩体的稳定性。断层破碎带的岩体结构主要有三种,碎石状压碎结构、角砾状松散结构和散体状松软结构。碎石状压碎结构多发育在压扭性断层规模较小的压性逆断层和张性正断层中,稳定性较差;龟砾状松散结构和散体状松软结构,多发育在规模较大、以压性逆断层为主和张性正断层为主向多期活动断层或者两条及两条以上规模较大的断层交汇形的断层中,稳定性极差.

6.断层破碎带产状及其与隧道空间的关系

包括断层破碎带走向与隧道中心向的夹角和断层破碎带倾向、倾角与隧道的空间关系(3 -1)在断层破碎带其他性状相同的条件下,其走向与洞中线的夹角越大越稳定,越小越不稳定,在两者近乎平行的情况即使破碎带宽度不大,也会给施工查成很大的威胁。一般而言,破碎带位于拱顶比于边墙更危险;多数情况下倾角越大越危险;倾句洞内比倾向围岩内部更危险。

 

 

二、断层破碎带是涌水涌泥、瓦斯涌出的通道

    断层破碎带成层性差,固结程度较弱,从断层发育一直到断层尖灭,断层破碎带都有发育,可以连通不同时期发育的地层(图3 -2)。

 

1.地应力的贯穿通道

地层中大部分断层以逆断层和正断层为主,断层破碎带对上下地层的贯通起着最重要的作用,受破碎带性质岩性、构造、力学性质等的影响,地层内的压力会沿着断层破碎带释放,甚至聚集,形成较高的应力集中区。在隧道施工过程中,破碎带内部的应力平衡状态遭到破坏,可能会产生坍塌地质灾害。

2.地层水、瓦斯的贯穿通道

地层水赋存在岩层中,形成一个封闭的压力平衡空间,断层的发育破坏了地层水的压力平衡。断层破碎带是压力释放的通道,水会沿着断层破碎带运移,从而影响断层破碎带的稳定性起,对断层破碎带失稳破坏起着激发和加速的作用。

在煤系地层中,瓦斯的聚集会产生巨大的地层压力,形成一个稳定的自平衡压力系统,当断层断开瓦斯地层时,压力平衡被破坏,瓦斯会沿着断层破碎带溢出,形成新的平衡系统,在挖掘隧道过程中,若遇到这样的地层系统,压力就会遭到破坏,游离态的瓦斯就会沿着断层破碎带进入隧道中,逐渐聚集形成危险源,可能会引发地质灾害。


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