隧道突水突泥解析共18页
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岩溶隧道突水突泥影响因素分析摘要:针对岩溶隧道突水突泥灾害,从岩性、地质构造、水动力条件三个方面进行了简要分析,得出岩溶隧道突水灾害发育的特点和必要条件,并结合现场案例对突涌水进行了具体分析,为岩溶隧道防治突水突泥灾害提供参考与依据。
关键词:岩溶隧道;突水突泥;影响因素1 引言我国可溶岩地层分布广泛,约占我国国土面积的1/3[1]。
随着铁路公路隧道建设向长、大、深方向发展,在这些岩溶地区修建隧道,极易诱发大规模的突水、突泥等灾害,不仅影响隧道施工进度,而且会给施工人员的生命财产安全造成重大损失。
因此,在岩溶地区开挖隧道,首先要查明岩溶发育规律,从而有针对性的提前采取措施,降低岩溶突水突泥等灾害发生概率。
2 岩溶隧道突水主控影响因素岩溶发育影响因素较多,主要影响因素大致可以分为三类:地层岩性;地质构造;水动力条件。
其中地层岩性是基础,地质质构造是主导,水动力条件则是决定性因素[2]2.1 地层岩性(1)岩层矿物成分岩层的化学及矿物成分中可溶成分占比越大,岩层被溶蚀的概率越高,石少帅在区域突涌水孕灾性评价指标和分级标准中认为当灰岩中可溶岩CaCO3含量大于75%时区域孕灾性极强[3]。
李术才通过对大量突涌水案例进行分析认为在常见的碳酸盐类岩石中,灰岩、白云岩、硅质灰岩、泥灰岩中的岩溶发育程度依次降低[4]。
岩层的可溶成分,直接决定了岩溶发育的规模与程度,加强对隧址区岩性成分的判定有助于岩溶突涌水风险的识别与判定。
(2)岩层产状岩层产状决定了水对于深部岩体的侵入程度。
对于水平产状岩层,岩层与上部地表水等接触面积较大,但由于岩体的渗透系数较小,决定了水体向下转移受阻;对于垂直产状岩层,地表水能够通过节理裂隙,岩层间接触面等向下运移,但由于上部汇水条件较差导致水对下部岩体侵蚀程度有限。
一般认为岩层倾角为20°~60°的单斜构造岩溶最为发育。
(3)岩层组合岩层组合主要指的可溶岩层与不可溶岩层组合。
例析隧道突泥突水处理技术一、突泥突水情况介绍1、工程概况排前二号隧道位于湖南省株洲市茶陵县境内,为铁路单线越岭隧道,起止里程为DK124+654~DK127+838,全长3184m。
隧道穿越山脊走向大致呈东南西北向,地形起伏较大,冲沟发育,属剥蚀低山区,植被茂密。
隧道围岩主要以强弱风化砂岩、粉砂岩、砂岩夹页岩为主,节理裂隙较发育;地下水较丰富主要以第四系覆盖层中的空隙水和基岩裂隙水为主。
主要不良地质情况有:涌突水、围岩大变形、断层破碎带。
2、突泥突水情况2009年12月2日凌晨,进口掘进至DK125+163处,由于受地下水压力作用,掌子面上台阶右侧泥岩破裂、坍塌,出现较强的涌水、流砂现象(水流量50m3/h),至12月6日下午趋于稳定(水流量20m3/h),掩埋隧道长度70m,涌砂量约3000 m3。
流砂土压力大、流动性强,流动中出现推动开挖台车退后退数米并产生旋转卡在隧道壁上等现象。
监控量测数据显示,拱顶沉降最大值为140mm,侵限最大值为580mm。
二、原因分析1、地下水储积体主要为第四系堆积物(坡集、残积、河流堆积),潜水位高(地表开挖1米左右的探坑可见地下水),地形地势反映汇水面积较大,洞身埋深较大,地下水承压力较大。
2、隧道DK125+163掌子面处于不整合接触面,是地下水、气良好的运移通道,同时附近有较厚较大的流砂层。
3、连续降雨使地下水得到了较强补充。
4、进口段以坡积粉质黏土层为主,遇水浸泡后软化,稳定性差,钢拱架基脚承载力明显减弱,导致出现不同程度的拱頂下沉和边墙收敛。
三、涌水、突泥处理技术根据工程实际情况及原因分析,按以下程序进行处理:1、DK125+105~DK125+150侵限段初支预加固和换拱处理处理原则:先预加固后处理、先支撑后替换,二次衬砌紧跟。
处理方案:预加固→管超前→拆除初期支护→重新施作初期支护→施作防水层→施作二衬砼1)预加固a.中台阶钢架拱脚采用φ42mm小导管注浆加固,每榀每侧打设3根小导管,长度4m/根,尾部用φ22钢筋连接,喷射15cm厚C25混凝土做为止浆墙,抑制收敛。
隧道岩溶涌水突泥成因分析及整治措施[摘要] 在岩溶地区修建隧道时,常遇到突水、涌泥等地质灾害,对人员及财产造成重大的损失。
本文将隧洞岩溶涌水突泥的成因分为地质因素和工程因素两大类,进行了详细的分析,针对不同涌水情况,提出了整治对策,为隧道涌水突泥灾害的分析、治理提供一定的参考。
[关键字] 隧道工程涌水突泥成因整治措施1 前言随着我国隧道、矿山、水利及其它地下工程建设的快速发展,遇到的工程地质条件不断复杂,面临的问题也越来越有挑战性,特别是高压、富水区高埋深岩溶隧道面临高压突水、涌泥的危险,详细地分析了成因,提出相应措施,对隧道岩溶涌水灾害的防治具有很重大的意义。
2 成因分析隧道岩溶突水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的影响而失去平衡而导致失稳的现象,其影响因素众多且复杂,但总体上可分为地质因素和工程因素两大类。
2.1 地质因素(1)地形地貌。
从多个隧道建设中的突水实例调查发现,整个工程的地形地貌条件与突水的发生密切相关:地表岩溶洼地、沟槽地区为雨水等的汇集提供有利条件,而岩溶洼地、槽谷中的落水洞或漏斗使降雨转入地下,成为地下水的补给区。
在隧道横断面上,地形地貌可分平坦型、凸形、山谷正下方平行型、山谷侧下平行型和单斜面型;在纵断面上,地形地貌可分平坦型、凸型、横贯河流型、盆地型和平凸型。
在横断面地形类别中,山谷正下方平行型和侧下平行型隧道的比突水量最大,凸型隧道的比突水量则最小。
从纵剖面来看,横贯河流型、盆地型和平凸型隧道的比突水量最大,平坦型和凸型隧道的比突水量则相对要小很多。
从中可以看出,突水量的大小与地形地貌有较大的关系,在隧道前期勘察过程中应多注意,尽避开可能发生突水的地段。
(2)地层岩性。
大型突水灾害多发生在灰岩、白云岩等可溶岩地层中,地层岩性越纯、单层厚度越大则岩溶越发育,越易形成大型岩溶管道。
在碳酸盐岩中,除化学沉积,还有碎屑沉积,为发育大型含水岩溶管道创造了条件。
浅谈隧道工程涌水突泥成因及预防整治措施摘要:隧道突水、涌泥为仅次于坍方的等地质灾害,对人员及财产造成重大的损失。
本文对突泥、涌水原因进行了详细的分析,根据不同成因,提出了预防和整治对策,为隧道涌水突泥灾害的分析、治理提供一定的参考。
关键字:隧道工程涌水突泥成因预防整治措施1 前言随着我国隧道、矿山、水利及其它地下工程建设的快速发展,遇到的工程地质条件不断复杂,面临的问题也越来越有挑战性,特别是高压、富水区高埋深岩溶隧道面临高压突泥、涌水的危险,本人在工作过程中,多次遇到突泥涌水事故,结合工作经验,对突泥涌水成因进行详细地分析,提出相应措施,对隧道突泥、涌水灾害的防治具有很重大的意义。
2 成因分析隧道涌水的实质是地下水原有的输水网络或存储条件受到外界因素的影响而失去平衡而导致失稳的现象,其影响因素众多且复杂,但隧道涌水主要是因为大量的压力水存在,即一是富水,水量大,二是水有压力,即水头在隧道开挖面上方,这是形成涌水的两个必要条件。
压力水来源主要有承压水层、断层裂隙水、溶洞积水、暗河、地表水经裂隙补充、煤系地层中的老窖水及矿山老积水等;突泥造成的主要不良地质为位于岩溶发育地区的溶洞以及围岩中软弱夹层和淤泥带、煤矿采空区和其他矿洞积存的淤泥带、富水断层破碎带。
突泥涌水聚集在岩层中积聚了一定能量,由于超前探测手段不及时,未进行有效的排放消除积聚的能量,在隧道开挖过程中,因为坚硬的不透水层逐步减少,当不透水层承压能力少于水头压力时,不透水层被破坏,大量的水在压力作用下短时间突出,就造成涌水;当水中夹杂大量软弱填充物时,就形成突泥。
当隧道施工时存在以上情况时,必须要高度重视,要探明开挖掌子面前方实际情况,制定专项方案才能施工。
3 整治措施3.1预防措施隧道突泥涌水爆发时速度特别快(本人施工的云南大五山引水隧道曾爆发三次突泥涌水事故,其速度为15m/s),一旦爆发,人员根本来不及撤离,会带来人员伤害及大量财产损失,因此对突泥涌水主要是预防为主。
公路隧道突泥涌水特征和灾害处治措施探讨摘要:公路隧道建设施工的过程中,由于其特殊的地理环境和复杂的地质,隧道会经常发生突泥涌水现象,据统计这已经成为继隧道施工中塌方现象的又一较大地质病害,这样就会给整个隧道工程的实施带来非常严重的后果。
所以,怎样有效地解决公路隧道突泥涌水的灾害处治,已经逐渐成为业内关注的焦点。
本文结合公路隧道实际状况对突泥涌水的主要特征进行分析,找出原因,对公路隧道突泥涌水的防治进行探讨,提出相应的防治措施。
关键词:公路隧道;突泥涌水;防治措施1 隧道突泥涌水的特征1.1公路隧道突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩,在裂隙中生成,大多数岩石都比较细碎,其隧道突泥,涌水量在某一出水点是较为分散的,大约在2800m3/d左右,突泥涌水部分呈现出股状型,伴有空洞形成。
1.2公路隧道突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩,在裂隙中生成,大多数岩石都比较细碎,其隧道涌水量在某一出水点是较为集中的,大约在4000m3/d左右,突泥涌水部分呈现出股状型,这时伴有较大水压和压力,突泥涌水的大概位置在墙左侧。
1.3公路隧道突泥涌水地层岩性只含有少量的石英岩,在裂隙中生成,大多数岩石的密度较高,完整性较好。
突泥涌水量大约在7000m3/d左右,最高出水点截止在12000m3/d,突泥涌水部分呈现出股状型或是喷射型,且无污浊现象,伴有较大水压和压力,突泥涌水的位置在墙左侧。
1.4公路隧道突泥涌水地层岩性含有少量的石英岩和炭质片岩,呈薄层状态,在裂隙中生成,大多数岩石都比较细碎,这种情况下炭质片岩在墙右侧的时候比较多,且岩石亮度提高,突泥涌水量大约在5000m3/d左右。
隧道突泥涌水量在某一出水点是较为分散的,突泥涌水部分呈现出股状型,在初期的时候突泥涌水中会掺杂少许碎石,但是水质无污浊现象,公路隧道拱形部分呈雨状以及线状型且伴有淌水或滴水。
2 涌水突泥成因分析涌水是隧道施工仅次于塌方的最常见的地质灾害之一,特别是在降雨量较大地区施工的隧道更为常见。
交通科技与管理155工程技术相较于普通公路桥隧道,特长隧道受到人为、地理、技术等因素影响,非常容易发生涌水突泥[1],影响工程的正常开展,甚至在一些因素影响下还有可能造成重大安全生产事故。
于此,施工单位应重视涌水突泥事故发生的相关因素,并不断提升该事故处理能力,以保障工程稳定、持续的进行。
1 特长隧道涌水突泥原因分析特长隧道主要是指长度超过3 000 m的隧道,其所发生的突水突泥事故是指在工程施工中,开挖四周由于压力、防护等因素,隧道临界面崩溃而形成的一种地质灾害。
由于此类事故具有一定破坏性、突发性,会影响工程的正常开展,相关单位应对其予以相应重视。
通过梳理此事故发生过程,其形成原因有:一是地质因素的影响。
即在水、压力、不良地质等因素影响下,形成涌水突泥的现象。
以其中空气压力为例,因为隧道在施工过程中会经过地下河、断层破碎带等地质,而此过程中会改变其中空气压力,进而导致突水突泥发生;二是缺乏合理的工序环节。
即部分施工单位未在完成清淤等工作情况下盲目开挖,或未检测地质围岩状态进行作业等;三是未重视预测预报工作,即在开挖之前,并未对现场环境进行有目的、有计划的勘察、预测,导致开挖依据不足,指导性不强,从而为事故的产生埋下了隐患。
2 特长隧道涌水突泥处理技术为降低涌水突泥事故对隧道工程施工的影响,施工单位应及时收集现场数据,并派遣具有综合技术素养的专业人员参与研究和分析,处理涌水突泥事故,具体而言:2.1 合理处理突泥堆积体依据事故现场实情,牢固突泥堆积体,即将钢筋网铺设在形成的堆积体表面,再喷射相应标号混凝土(C20),需注意为稳定该堆积体,应预留一定数量排水孔。
然后,再将4 m小导管(φ42x6 mm)打入堆积体,并注入浆液,对其进行固定。
2.2 牢固初期支护若突泥发生区周围有支护,则应加固支护,以防止其变形、损坏等。
具体而言:牢固锁脚,即将钢管以焊接方式固定在支护构架两侧,在固定完成后对其进行适应性注浆。
隧洞施工突水突泥机理及影响因素研究【摘要】本文首先从隧洞突水、突泥的动态变化特征入手对隧洞施工突水突泥机理及影响因素进行分析和探讨,并提出解决措施。
【关键词】突水突泥;机理;影响因素一、前言隧洞突水、突泥是岩溶地区常见的地质灾害,不但会影响整个工程的质量,还容易出现隧洞塌陷的危险,所以了解隧洞施工突水突泥机理及影响因素是十分必要的。
二、隧洞突水、突泥的动态变化特征隧洞涌水量由静储量和动储量两部分组成。
前者为隧洞围岩内空隙中所赋存的地下水,其大小取决于含水围岩的规模、储水能力和给水能力;后者以地下径流形式出现于含水围岩中,它与地表水体或其它地下水体有直接的水力联系,其大小取决于含水围岩的规模、补给条件、径流条件和排泄条件。
当隧洞涌水量以静储量为主时,初期涌水量很大,表现为突水或突泥,随着时间的推移,涌水量不断衰减,最后仅为滴水或渗水,贯通性裂隙含水围岩和孤立溶洞中的围岩涌水多属此类。
由于这类涌水衰减快速,对隧道施工影响很大,对运营影响相对较小。
以动储量为主的含水围岩,发生隧道涌水时,涌水量往往由小到大地变化,然后趋于与动储量相当的稳定值,即隧道的涌水量等于补给量。
(这类隧道涌水包括岩溶水,因充填裂隙的地下水力梯度增加或冲刷加剧而逐渐贯通,并与其它水体(地表水或地下水)发生水力联系时的涌水,以及与地表水有水力联系的断层破碎带的涌水。
综上所述,隧道突水、突泥的动态变化特征主要取决于围岩的水文地质条件和地质结构特征。
三、突水突泥的主要影响因素岩溶水规模的探测是为了识别导致突水突泥发生的客观条件,而针对岩溶风险采取的工程措施,同样会导致突水突泥风险的概率升高和降低。
下面从地质构造、气候条件、施工影响三方面着手分析突水突泥主要因素。
1、地质构造岩对岩溶突水突泥的风险客观存在的未知。
如隐伏溶洞的体量、水压、填充情况、相对隧道开挖坑道的开口大小、与地表水系的连通性、地下水的补给等。
溶发育条件具备时,岩溶作用即可产生并逐步发展,侵蚀性的水流在构造裂隙中流动使构造裂隙不断扩大形成溶蚀裂隙,宽大的溶蚀裂隙继续发展成岩溶管道,岩溶管道继续溶蚀逐渐形成大的溶洞,岩溶水具有水量大而分布不均、流动迅速和集中排泄的特点。