隧道施工地质灾害(突涌水)PPT课件

特长隧道地质灾害及其特殊性
隧道施工地质灾害发生的普遍机制及其分类
广义的隧道地质灾害从时间上可以分为施工地质灾害 和运营灾害两大类。前者是指施工期间，由水、岩、热、 气等构成的复杂地质系统对开挖过程形成的人工扰动的一 种正常反应，反应的形式和程度不同，灾害的类型和规模 也就不同；
后者是指隧道运营期间，由于设计不合理、施工方法 不当或施工质量不过关等因素，而出现的与地质环境有关 的影响列车正常通过的各种问题。如漏水、涌水、涌泥、 翻浆冒泥、仰供破裂、衬砌内鼓及洞门塌方等。这里主要 讨论隧道施工的地质灾害。
（二）涌水、漏水灾害
这类灾害主要是由于隧道的开凿，破坏或改变了隧 道所在地区原来的水文地质环境, 隧道成为新的良 好的地下水排泄通道引起。灾害的主要形式包括：
1、破碎岩的裂隙、缝隙渗水、漏水、涌水；
2、岩溶裂隙水、管道水的涌出，以及携带大量泥 砂的突泥、突砂。
（三）地面沉降和塌陷
由于隧道穿越于地形、地质条件复杂的秦岭、大巴山、云贵 高原等山区的宝成、襄渝、贵昆、川黔、湘黔及枝柳铁路 等，都修建了大量的隧道工程，在隧道的建设和运营中， 除发生大量的规模不同的塌方外，许多隧道还出现了洞口 仰坡变形、洞身偏压在岩溶地区，大部分隧道还遇到了严 重的岩溶涌水、突泥和巨大洞穴以及地表塌陷等灾害。
（一）围岩的变形破坏 这类灾害主要由于围岩的属性、结构体和结构面的
性状及应力条件不利而引起。包括：
1、软弱岩体的变形破坏：主要破坏形式表现为大的变形位 移和滑塌等； 2、破碎岩（如断层破碎带、风化带等）的变形破坏主要表 现为大量的掉块、滑塌、崩塌和泥砂石流等； 3、块状岩的变形破坏主要表现为局部掉块； 4、坚硬脆性岩的岩爆多发生于深埋、高应力区的隧道中。
人们意料中的地质灾害，并不可怕，也不是不可战胜， 但意料之外的地质灾害，往往给人以措手不及之感，甚至 还会给工程建设带来灾难，轻则停工、停产、延缓建设速 度，重则造成机毁人亡，工程报废。
正确、合理的防治措施，将起到抑制或减轻灾害危害 程度的作用。相反，若不加以重视或采取错误的对策，将 加重灾害的程度，甚至起到诱发灾害发生的作用。
因此，探讨隧道地质灾害发生发展规律，研究预测出 现灾害的可能时间、空间位置的技术方法，预见灾害的危 害程度，以及研究灾害的监测，防治对策，将具有重要的 意义。
隧道地质灾害概述
隧道地质灾害具有普遍性，现以中国铁路建 设为例概述之。
例一，成昆铁路。全线有415座隧道，施工期间约有25% 的隧道发生过较大型的塌方；93.5%的隧道发生过不同程 度的水害，其中涌水量超过10000m3/d的有8座；有多座 隧道出现地下水对混凝土的腐蚀，含盐、含石膏地层的膨 胀，以及岩溶塌陷、瓦斯、地热和岩爆等灾害。
1、浅埋隧道、城市地铁或大型管道开挖及大量抽 取地下水造成的地面沉降；
2、岩溶地区隧道开挖排放大量地下水造成的地面 塌陷和泉水枯竭。
（四）其它地质灾害 主要包括：
1、有害气体如瓦斯突出造成的灾害；
2、地下水对隧道建筑物的侵蚀、腐蚀作用引起的 灾害；
3、隧道的冻融灾害；
4、高地温灾害；
5、地震灾害。
不仅如此，地球表面还存在一系列的温异常区，构造 发育的褶皱山系就是地温异常的多发区之一。煤层、煤系 地层是十分普遍的岩性组合之一，做为隧道围岩，其中蕴 涵的瓦斯对子隧道施工是一个巨大的威胁。
因此，隧道工程往往是修建在由水、岩、热、气等构 成的一个复杂的巨系统之内的。天然情况下，该系统具有 自身的(动态)边界(力学、补给或排泄)，系统各构成要素或 不同要素之间维系着一种动态平衡的关系。
例三, 近年来修建的衡广复线、大秦铁路, 也有许多隧道发 生了较严重的地质灾害如著名的大瑶山隧道中段，就发生 了岩溶管道涌水、涌砂、地表大量塌陷和塌方等灾害南岭 隧道则遇到了以严重岩溶涌水、大量突泥为特点的地质灾 害，仅下连溪一段，最严重的一次突泥就达8000m3，堵 塞了施工坑道长达177m。
按隧道地质灾害的成因和特性，可将其分为以下四 种类型：
隧道的开挖，相当于在一定空间范围内改变了系统的 边界(对于岩体)或增加了输出边界(对于流体)，这样，系统 本身就必然按照其固有的运动规律对此作出反应，具体表 现则为隧道附近一定范围内的围岩破坏，水、热、瓦斯气 向隧道排泄。当这种反应形式过于强烈时，便演化为施工 地质灾害。
根据地质系统对隧道开挖的反应形式，可以对施工地质灾 害进行如下图所示的分类。
对隧道施工地质灾害进行分类的目的，在于研究其发 生规律并进行超前预报和防治，其中规律研究是基础。从 物理形态和对开挖的反应形式上看，隧道周围环境系统的 构成要素基本上可以分为固体及流体两大类。软岩在通常 情况下具有固体特征，但在开挖条件下向隧道运动时，具 有显著的流体特征，因此，将其划归准流体单独列出。
尽管人类为各种目的修建的各类隧道长度越来越大， 但从宏观角度来看，即使最长的隧道和地球的半径相比仍 然是十分渺小的；从隧道工程及触及的深度来看，基本限 于岩石圈浅表部硅铝层的风化卸荷带及其附近的新鲜岩带 内，修建隧道的主要目的还限于克服地球表面的高山和水 体对工程活动的阻隔。
由于受到内力和外力地质作用的联合影响，风化卸荷 带及其附近的新鲜岩带内各种成因、不同次序的非连续结 构面十分发育，使其成为岩石圈中连续性、整体性最差的 层圈。同时该层位又是地下水最主要的赋存场所，地球的 陆地部分就像被笼罩在一层饱水的海绵里一样。此外，来 自地核的热能还通过传导、对流等方式向地表散射，即存 在所谓的地温梯度。
隧道施工地质灾害
2020/11/18
西南交通大学
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前言
普遍存在于隧道及其它地下工程中的地质灾害，是隧 道工程建设的大敌。因此探讨隧道地质灾害的发生发展规 律，研究其监测系统及防治对策，对隧道工程建设将具有 重要的意义。
在隧道及其它地下工程中，经常发生由于地质作用和 人类工程、经济活动引起的灾害，有的还相当严重，是隧 道工程建设中的重要问题。地质灾害作为其中的一种，有 其固有的形成条件，其发生发展也有一定的规律，但对这 些问题的认识目前还不够深入，规律亦尚未完全掌握，特 别是对地质灾害的预报尚无突破性的进展。