岩溶隧道突水灾害发生机理与工程防治

岩溶隧道突水灾害发生机理与工程防治

江峰

(重庆交通大学 土木工程学院，重庆 400074)

摘要：探究岩溶隧道突水灾害发生的主要原因并据此制定防治措施，能够实现对突水灾害的有效预防，对确保岩溶隧道施工的有序进行，具有重要帮助。本文在对岩溶隧道突水灾害的发生机制进行深入分析的基础上，论述了岩溶隧道突水灾害的防治办法。

关  键  词：岩溶隧道; 突水灾害

Mechanism and engineering prevention of water inrush in Karst Tunnel

Jiang Feng

(School of civil engineering，Chongqing Jiao tong University，Chongqing 400074，China)

Abstract：Exploring the main causes of water inrush disasters in karst tunnels and formulating prevention and control measures accordingly can effectively prevent water inrush disasters and help to ensure the orderly construction of karst tunnels. Based on the in-depth analysis of the mechanism of water inrush disasters in karst tunnels, this paper discusses the prevention and control methods of water inrush disasters in karst tunnels.

Key words：Karst tunnel; Water inrush disaster

0引言

岩溶隧道施工突水是山区隧道建设中常见的地质灾害，其中尤以涌水突泥(沙)最为常见，且危害性极大，给隧道建设造成了许多困难。金新锋等在突水源采集水样，采用水文地球化学方法对这些水样进行水化学分析和同位素分析，判定水源为溶洞封存水，而与地下河水没有关系。王国斌通过调查岩溶发育特征，分析突水机理，以沪蓉高速公路乌池坝隧道为背景，对其岩溶的发育特征和涌水条件进行了系统研究，介绍了岩溶隧道突水机理及相应的防护对策。

1岩溶隧道突水灾害的发生原因

1.1气候因素

岩溶作用与物质的化学形态之间具有十分密切的关系，受降雨和降雪强度差异性的影响，容易导致岩石的化学形态出现失衡现象，为突水现象的发生提供前提。

1.2地质因素

在气象和地质条件均符合岩溶反应的基础上，具备溶蚀能力的水进入岩石内部，由内而外进行溶蚀，容易加剧裂缝的产生概率，随着时间的逐渐推移，形成溶洞，进而引发突水现象。

1.3施工因素

受隧道施工的影响，熔岩岩层的平衡状态被打破，加之岩溶隧道周边的水流流速较快的影响，容易加剧裂隙的产生，在超出熔岩的应力极限后，容易引发突水现象。

2岩溶隧道突水灾害影响因素

2.1隔水层特征

隔水层岩性、厚度和组合对岩溶隧道突水具有一定的制约作用，一般来说隔水层愈厚岩溶隧道愈安全，但是同样的隔水层厚度在岩性不同、构造不同时隔水效果也不一样。

2.2岩溶构造含水条件

底板突水的其中一项基本条件是岩溶含水层具备富水条件，若含水层在同一水文地质单元内发育，水位变化不大但含水量差异较大，同一构造单位内富水性与岩溶发育程度和构造相关。

2.3岩溶构造水头压力

水头压力是引发突水事故的重要因素，在地质条件相似的情况下，岩溶构造水头压力越大，突水事故越容易发生。隧道在开挖过程中会使隔水层应力状态改变，在与水压共同作用下，加速岩体破坏。

2.4地应力

地应力对于岩溶隧道来说是一个非常复杂的因素，它与岩层自重、承压水压和构造应力等是一个综合性的影响。构造应力是引发岩层发生断裂的重要驱动力，在隔水岩层变形和破坏的作用下，地应力引发突水。

3岩溶隧道突水灾害防治的几点原则

3.1排堵结合原则

对于施工中隧道内各式涌突水灾害采用完全封堵的方式处理，从工程技术及隧道围岩稳定性方面考虑都不合理，相反，采用无限制排放的方式，虽对工程来说施工简单且直接投资相对较少，但往往会造成较多不良后果，因此要符合排堵结合的原则。

3.2迂回注浆，分区治理

根据不同涌突水段的突水原因、地质构造、涌突水方式等采用不同的治理方式，并封堵含水构造动力补给通道，以达到封闭水源补给的目的。

3.3治理时机的选择

岩溶隧道涌突水灾害治理的时机选择尤为重要，尤其对于季节交替型突水及连通岩溶溶洞及管道，对于该类型的突水治理应在不影响正常施工的前提下避开雨季施工。

4岩溶隧道突水灾害的防治措施

4.1做好预防工作

在岩溶隧道的施工过程中，应针对突水灾害建立完善的预防机制，加大地质超前预报在隧道施工过程中的应用力度，绕开断层和高富水地段。

4.2泄水洞

当隧道位于低下暗河下方时，为了保证隧道施工和运营安全，可以通过设置泄水洞的方式排放暗河水，关于泄水导洞的设置，一般采用上坡形式，标高一般在泄水点下方2m以上，坡度设置为1% －3%，其它因素满足安全排水要求即可。

4.3排堵结合

针对以“排”泄水和以“堵”治水问题，施工部门应采取排水和堵水相结合的办法，降低突水量和含沙量，形成隧道安全施工的保障。

4.4分区治理

施工团队应在对隧道周边地质状况、突水灾害的影响因素进行综合考虑的基础上，合理划分岩溶隧道的区段，并针对不同区段隧道的差异性，实施针对性的突水治理办法。

4.5绕避方案

在对岩溶突水溶腔及暗河等水文地质条件充分了解的情况下，在岩石发育存在多样性、复杂性等特点时，可以对于岩溶发育区进行绕避，这种方法是当前高效快速、经济安全较为先进的处治技术。

5结论

综上所述，气象因素、施工因素和地质因素是岩溶隧道突水灾害频发的主要影响因素。因此，为了实现对岩溶隧道突水灾害的有效预防，应做好地质超前预报工作，采取排堵结合、分区治理和绕避结合的方式，为岩溶隧道的施工进度提供有力保障。

参考文献：

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