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突水突泥隧道段落围岩压力及整治措施

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突水突泥隧道段落　围岩压力及整治措施　

余大龙，舒东利，王磊　（１１１　｝，铁　院１　集ｌ才ｌ仃限责仃公　，叫川成郇６ｌ００３１）　

术应用　

摘　要：深埋隧道在施工过程中经常会遇到突水突泥段落，具有突发性、软弱性等特点，围岩压　力对采取的加固措施、衬砌参数、预留清淤长度等有较大影响，但对其荷载大小的研究较少。通过　资料调研分析确定了突水突泥段落围岩参数范围，并按跨度对我国不同时速单双线断面大小进行划　分；通过普氏理论、太沙基理论以及谢家俺理论对突水突泥段落围岩压力进行计算，确定了不同跨　度隧道对应的围岩压力，为隧道突水突泥整治提供参考，具有一定的指导意义　关键词：隧道；突水突泥；围岩压力；清淤长度；跨度；整治措施　

中图分类号：Ｕ４５７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—６８３Ｘ（２０１　７）０７—００７５—０６　ＤＯＩ：１　０．１　９５４９／ｊ　ｉｓｓｎ　１　００１—６８３ｘ　２０１　７．０７　０７５　

０引言　近｛卜求．找　铁路隧道在修建过　－　｝｝Ｊ脱不少突　水突　灾０　（简称突水突泥），特圳址　发育…　

，　Ｋ度　达几百水～对］二突水突ｆ』　倚载ｆ＝１前　没仃　火觇池规定，清淤长度、处　措施　仪仅依靠　验　突水灾泥段落同岩　力以及颅　清淤Ｋ度的确　定成乃ｆ　，』ｎＪｉ　ｌ　懈决的难题，对我　隧道的安伞施Ｔ　较大意义　¨　仃¨Ｉ父学者对突水突泥整；台措施喂开ｒ卡Ｈ　火研究　Ⅷ　…研究得　对ｒ１云隧道采取辽…导坑及　浆］ＪＩＩ…，Ｊ‘　．迎过突水突泥段效　良好；Ｉ　ｌ明洲等　埘长大隧道施Ｉ　过程中灾水突　灾　预测颅报技术进　第一作者：余人坨（１９８Ｉｒ），　Ｊ．　Ｉ一：一ＩＨ｛Ｉｉｌ：Ｉ（）７６４ｌ６２５＠『１ｆｌ　ＣＨ／Ｎ．ｚｔ　ＲＡ￣ＷＡｙ　２０１７／８７　薹　｛　＇ｒ研究；张晓尔‘　依托赣　铁路　金隧道．　据Ｉ　程　类比、数　［模拟及经济比选　，确定塌，Ｊ－ｆ顶段处邢　卅施；畅“　ｊ　０以嗄深铁路梁Ｉ　Ｊｌ隧道ｊｆＩｊ水　段为研　究对象，果川数『ｆｔＪ＝模拟手段分折Ｊ　塌力‘ｆＪｍ０及治　措　施；张民从等　埘、！新二线人梁隧道突水灾泥　因进仃　分析，许采取　效处理方案；张通　通过现场测试、　数　模拟等力‘法埘岭脚隧道突水突泥　Ｉ　进　分析，　斤捉　ｌ』ｒ处　ｆ施；张民庆等　’通过埘々、　化管　、　发令清淤　封堵、机械化　套、突水突泥治　方案没　讣　ｊ实施等力‘　进行研究，形成小良地质　水突泥安　

、怏速ｉ　技术　几胁，仃较多学者对突水灾泥　『　攻处川！措施进　Ｊ　分析　…，人多是基于数值模拟　Ｉ　经验，并术　埘小同跨度、　川断而的隧道突水灾泥Ⅲ　力进行　系统的删沦研究ｌｊ　一研究成　对隧道结卞勾安个＝和突水　灾泥处　ｊ　仃借　意义　

一７５—　技术应用　１理论基础　嗵过×，ｒ５个　突水灾泥隧道段落资料州研分析　僻，ｑｌ　瞍　为ｌ　８　ｋＮ／ｎ１　左　，粘聚力　，为ｌ０～７０　ｋＰａ，内　哮擦ｆｆ］ｃ，ｏ　ｌ　３。～２０。　１．１　普氏理论　｝　沦拱顺　Ｊ　Ｊｆ１９汁　：公　为：　

Ｖ　ｒ，＝—　ｌＨＩ２＋Ｈｔａｎ（４５”一　／２）】，　（１）　

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式Ｉｆｌ：ｒ，乃　Ａ　Ｊ，ｋＰａ；’，为　崧　度，ｋ　／ｎ１　；　乃…ｔｉ　『Ｊ、】　擦『ｆｊ，　（。）：／为坚刚系数，松散仆技　黏ｌ－／＇－ｔｉｔｌ１　；Ｈ　隧道丌挖高螋，ｎｌ；　为隧道　挖跨　慢．Ｉ１１　１．２太沙基理论　人沙　、八睡…刊岩　力汁箅公　：　

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Ａ　Ｉ１　

ｈ＝ｆｌｌ２＋Ｈｈｍ（４５。一　／２），　（３）　ｌ｛Ｉ：／Ｉ为ｆＪＪ！ｌＪ　Ｊｔｉ　Ｊ系数，收俯为１．０～１．５；ｈ为隧道埋　深．Ｉｌｌ；　为洞坝忪功宽度的　、　Ｉｌｌ；　他参数意义　ｊ　式（１）ｆＩＩ　１．３谢家然理论　ｒＩ｛１　００（）３—２（１０５《铁路隧道设汁　范》深圳隧道　／Ｊ汁贷：公Ｊ　：　ｒ，＝’，ｈ，，　（４）　ｈ　＝（１．４５×２、。。　，　（５）　

＝ｌ＋　（　一５）．　（６）　式ｌｌＩ：ｈ　为　３　、　俊，Ｉｌｌ；　为宽度影响系数；　乃…　缄圳；　＜５　Ｉｌｌ［Ｉ１ｆ，取（）．２．　＞５　ｍｔ］、ｆ．取０．１；　他参数意义　－ＪＡ（１）卡ｌ｛川　

２突水突泥段落围岩压力　２　１　隧道断面按跨度分类　拟ｔ　跨发将隧道划分为小跨度、　ｆＩ跨度、人跨　

、｝　人跨瞍隧道（见衷１）　

表１　隧道跨度分级标准　ｍ　

一７６一　

突水突泥隧道段落围岩压力及整　台措施余大龙等　我　怀准参考降『『Ｉ，Ｊ　父跨　，将小Ｉ州ｆＩｌｆ述ｌ丫　双线有砟隧道按跨度进ｉ　划分（　表２）　表２有砟隧道标准图按跨度分类　

２．２垂直荷载　灾水突泥段落参数最　／习１１『Ｉ１Ｊ‘（　＝ｌ８　ｋＮ／Ｉｎ　，，　：ｌ（）ｋｌ　，　

＝ｌ　３。）荷找　大，参数　灶｝ｌ１ｆ（ｙ：ｌ　８　ｋ、／ｌ１　，　ｆ・＝７０　ｋｌ　｝１．　＝２（１。）简戴玳小，分　１　３￣ｌ　ｆ，ｄ哉汁钟：　沦　ｊ　隧道跨度的关系　２．２．１　普氏理论　按普氏　ｉ仑汁锋／ｆ　川跨度Ｆ突水灾　乖　ｌ：＾　哉，　随跨度的　ＪＪｌ１人敛旱线性增长（　Ｉ）　

图１　普氏理论有砟隧道跨度与垂直荷载关系　『ｌｆ　ｌ　Ｆ叮　【】，／】、跨Ｊ妾＝¨ｊＩ　』ｆ　Ｊ为（）．４８～（）．９４　Ｍ　ｌ　ｌ；　巾跨度…　压　Ｊ为０．６０～１．（１４　ＭＰ　人　瞍　Ｉ岩ＪＩｉ　Ｊ为　０．７３～１．３０ＭＰｔＩ；特大跨度…　（１　Ｊｔｉ　Ｊ为０．７９～１．３４　ＭＩ）ａ　２．２．２太沙基理论　按人沙丛　沦计　川跨度下　定水灾泥｝　Ｉ‘Ｉ：衙　载，ｊ　ｆｆ【随跨瞍的增加大致　线性增Ｋ（　２）　

曼　ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＬＷＡＹ　２０１７／０７　突水突泥隧道段落围岩压力及整治措施余大龙等　图２太沙基理论有砟隧道跨度与垂直荷载关系　『ｆｔ罔２可妇Ｉ，小跨度围岩压力为０．２８～０．７８　ＭＰａ；　中跨度同　压力为０．４ｌ～０．９９　ＭＰａ；大跨度同崭压力为　０．５３～Ｉ．２０ＭＰａ；特大跨度同岩　力为０．６０～１。２３　ＭＰａ　２。２．５谢家　理论　按谢家　理沦计算不同跨度下突水突泥垂直荷　载．　值随跨度的增加大致呈线性增长（见图３）、　

图３谢家然理论有砟隧道跨度与垂直荷载关系　ｍ罔３可妇Ｉ，小跨度闹岩爪力为０．１５－０．３０　ＭＰａ；　巾跨度同岩爪力为０．１　８－０，３７　ＭＰａ；大跨度　岩压力为　０．２４～０．４６　ＭＰａ；特大跨度同岩　力为０．２４～０．５０　ＭＰａ：　将３种　沦垂直荷载按跨度整理分类．可得ｍ不同　跨度下突水突泥段落　岩压力的取值范同（见冈４）：　ｆ十１冈４可妇Ｉ，普氏坪沦与太沙基理沦计算的最大突　水突泥塌力‘荷载比较接近，普氏理沦计算的最小突水　突泥塌方简载比太沙丛理沦计　贷：值稍大，按铁路规范　埘家　理沦汁算突水突泥塌　‘荷载值偏小一因此按较　不利条件设汁考虑，推荐采用普氏理论计算突水突泥　段落　岩压力　不同跨度、小同时速下突水突泥段落　罔岩爪力取值范罔　表３　

ＣＨ／ＮＡ　ＲＡ／ＬＷＡＹ　２０１７／０７　蔫　曼　

。。。。。＿●＿＇●。●＿。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。　’’。。　’。。。。。。。。。。　。。——　技术应用　

一　

图４垂直荷载与跨度关系　表３有砟隧道不同跨度突水突泥塌方垂直荷载取值范围　

３预留清淤长度　如支护不及时或支护参数较弱，隧道发生突水突泥　不进行清淤，则难以恢复施１＿。但清淤又是一项风险　极高的Ｉ　作，稍宵不慎，极易发生规模更大的突水突泥　灾害，甚至会出现人员伤亡、因此，隧道发乍突水突泥　后，不应贸然清淤，必须对清淤风险进行评估．计算合　理的清淤长度，预留可靠的清淤安全距离：　清淤封堵及荷载示意见陶５。　

一７７．　图５清淤封堵及荷载示意图　计算时可不考虑隧道侧压力系数，忽略涌泥的黏　结力，只计算隧道对泥土的摩擦阻力。淤泥安全距离　可参考以下计算公式。　Ｆｊ孽＞　，　（７）　，１１．｝＝＝　’，Ａ隧Ｌ，　（８）　＝ｑＡ溃，　（９）　式中：　摩为隧道对淤泥的摩擦阻力，ｋＮ；Ｆ滑为淤泥　的下滑力，ｋＮ；／＿ｔ为隧道与淤泥之间的摩阻系数，取　０．６～０．７；’，为淤泥重度，ｋＮ／ｍ　；Ａ隧为隧道断　积，ｍ　；　三为预留清淤段长度，ｍ；　为淤泥的垂直压力，ｋＰａ；　为溃Ｅｌ断而而积，ｍ　。　现场实施清淤时，原则上采取台阶法，以尽量减　小清淤断面面积。清淤前应制定安全清淤施工组织，　过程中随时观察，及时进行封堵。　Ｆ｝｛式（９）可知，清淤长度与溃口面积大小以及上　方的淤泥荷载有很大关系，因此基于３大荷载计算理论　分析有砟隧道合理的清淤长度。　一般突水突泥溃口面积较难确定，在此假设溃口　面积为１０Ｉｌｌ　、２０ｍ　、３０ｉｎ　、４０ｍ　、５０ｍ　，分别计算　各Ｉ　况下预留清淤长度。　有砟隧道溃门面积５０　ｍ　计算清淤长度见　６，有砟　隧道不同溃ｎ面积预留清淤长度见表４。　整理分析图表数据可得最小预留清淤长度与溃口　而积的关系（见网７）。预留清淤长度与溃口面积呈线　性关系，溃口面积越大，最小预留清淤长度越长。　基于同岩　力计算结果推荐采用普氏理论计算最　小预留清淤长度，溃口面积与预留清淤长度呈线性关　系．溃口面干ｊＩ可线性差值计算。　一７８一　突水突泥隧道段落围岩压力及整治措施余大龙等　图６溃口面积５０ｍ　计算清淤长度　４整治措施　４．１　清淤封堵　根据计算预留清淤长度，对塌方碴体进行清除，　清除至预留长度之后，采用大块混凝土构件、洞内碎　石等做止浆墙。止浆墙做成台阶状，下台阶用沙袋堆　砌，上台阶施作混凝土止浆墙，上下台阶预留１个一Ｉ　作　平台　

二　曼氅　ＧＨ／ＮＡ　Ｆ￣４／ＬＷＡＹ　２０１７／０７

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隧道突水突泥

隧道突水突泥


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案例陈述 天池隧道为双向行驶的单洞公路长深埋隧道，线路设计为“人”字坡，其进 出洞口位置在平面上呈弧线形，洞身段在平面上呈直线形。隧道起点里程桩 号K34+095，终点里程桩号K36+995，总长2900m。隧道区位于新华夏系的 次级沉降带，为川东南弧形构造带中垫江弧形褶皱束的一部份。区内桃子荡 背斜、丰盛场背斜及其间的向斜是该褶皱束的西部边缘，东侧石溪向斜为该 褶皱束的中部。区内构造带皆为北西凸起为弓形构造，轴向北5°东至北15° 东，不对称，一般西翼陡，东翼缓，轴面经扭摆而弯曲呈反“S”型，在倾没 端及轴部出现压扭性断裂，为高角度逆断层，以丰盛场断层规模最大。其中： 丰盛场断层断层在区内延长约29Km，倾向西，倾角70°，断距约300m。 隧址区所在地的溪沟多属次级水流，一般发源于中低山沟谷中，明显受构造 控制，多属树枝状水系，局部也形成羽毛状水系。长江为区内的最低侵蚀基 准面。因丰盛场背斜轴部为泥岩、页岩夹灰岩，为一相对隔水层，以丰盛场 背斜为界，其西侧及东侧各为一个水文单元，两侧地表水、地下水均向背斜 两翼低洼地段迳流，最终流入长江。背斜两侧水文单元内水土保持较好，雨 量充足，分布较丰富的地表水。
地质描述
• 注浆难
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（1）、浆液容易随流水大量流失， 不知浆液流向何处，注浆孔依然喷水，注 浆效果甚微。针对这一问题，通过组织群 众性的QC技术攻关活动，经过数十次的反 复试验，调整，总结，最终确定了沙浆充 填方案。即先将溶腔隧道断面内的出水孔 全部封闭，将动水变为静水，抑制了水泥 浆液的流失。 （2）、如何准确确定双液浆的凝结 时间问题。凝结时间过长，浆液来不及凝 结就会被水流冲走。凝结时间过短，又会
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地下水类型主要由碳酸盐岩溶水和碎屑岩碳酸盐岩裂隙水两类组成。 碳酸盐岩是隧道区分布的主要岩性之一，分布于背斜两翼的广大地区， 由于各构造体系的相互穿插、复位，地质构造复杂，岩石的破裂程度 和破裂形成差异很大，在不同的裂隙发育有其特点，对隧区地下水的 涌水量起着控制作用。区内岩溶地下水的运动特征属线状褶皱型岩溶 地质类型，各类碳酸盐岩呈间互状沿构造方向延伸，岩性对地下水迳 流起主要控制作用，地下水主要向北侧长江排泄。地下水以顺层管道 流为主，横向迳流次之，水力坡度大，含水性极不均一。水位埋深在 谷地中20-50m，排泄口位置高差悬殊，受水文网、地形地貌、地层 和构造的制约。隧区岩溶水的垂向变化大致可分为垂直循环带（补给 通道）和水平循环带（排泄通道）。
岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策

岩溶隧道突水突泥影响因素及对策【摘要】本文主要从岩溶涌突水突泥的机理、隧道突水突泥的影响因素、整治措施三个方面对岩溶隧道突水突泥影响因素及对策进行阐述。

【关键词】隧道；突水突泥；对策一、前言随着我国经济的发展，公路的铺设也越来越广。

在公路施工时，难免会开挖隧道。

由于我国的地质复杂，在岩溶隧道施工时时常有突水突泥的情况发生。

如果处理不当回严重的影响地下水环境。

下文将对此问题进行论述。

二、概述我国是个多山国家，75%左右的陆地国土均为山地或重丘。

由于隧道具有对地表自然环境破坏较小、缩短行车里程等优点，在山区高等级公路建设中越来越多地被采用。

据不完全统计，截至2009年底，我国公路运营隧道共计5627座，其中特长隧道190座，82.11 万延米。

从已有的工程来看，隧道工程主要是通过影响水环境而造成生态环境破坏。

隧道开挖破坏隧址区域地下水的原有平衡，影响地下水正常的循环，从而造成一系列生态环境问题及效应，其中，又以隧道涌水表现最为突出。

山岭隧道建设中，因开挖形成临空面，使地应力重新分布而形成岩体松弛带，使岩体的渗透系数增大，改变了天然渗流场（通常使天然隔水断层变成导水断层），导致隧道渗水或涌水。

大量的地下水渗漏可能会对隧道施工和营运造成不利影响，与此同时，隧道建设也会对地下水产生一系列不利影响，二者之间有着复杂的联系。

三、岩溶涌突水突泥的机理1、止水岩柱受拉破坏经验和计算表明,在高水压作用下,岩溶区隧道开挖过程中,一定要留够一定厚度的安全岩柱,安全岩柱的厚度越大和强度越高,越不易突水,否则,很容易发生涌突泥,合理的安全岩柱可以通过工程类比法、解析法、数值计算法等方法获得。

工程类比法就是根据相似条件下隧道开挖未产生涌突水的岩柱和开挖产生突水的岩柱厚度的对比分析,同时根据围岩松动圈、裂隙扩展长度等确定。

2、裂隙的剪切破坏对于软弱围岩或节理裂隙发育的岩溶隧道,岩溶突水基本符合为摩尔-库仑强度强度理论,即当土体中某点的任一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时,就认为该点已发生剪切破坏,该点也即处于极限平衡状态。

隧道工程突泥突水灾害处治技术

隧道工程突泥突水灾害处治技术

隧道工程突泥突水灾害处治技术摘要：随着我国国民经济的快速发展，地下空间的开发利用受到越来越多的关注。

目前我国正在建设的铁路隧道已达6000公里，规划的隧道近9000公里。

在隧道工程施工中，由于地质因素复杂，地质灾害频繁发生。

在隧道施工过程中，不可避免地通过断层断裂带和其他不良地质断层带在地下水开发，易发生突涌泥石流等地质灾害，对施工安全产生严重影响。

本文分析了隧道工程突泥突水灾害处治技术。

关键词：隧道工程；突泥突水灾害；处治技术；目前隧道防排水设计基本遵循以排为主，防排结合的原则，隧道长时间的失水会引发水环境问题，影响人们正常的生产和生活，因而隧道防排水以堵为主，限量排放的意识逐渐加强，在隧道施工中通过注浆堵水和全包防水措施，能大量减少出水量，缩小失水影响范围有效减轻水环境问题。

一、概述隧道突泥突水造成的主要灾害为反坡隧道被淹、地表坍陷和施工人员伤亡。

深长隧道缩短了线路长度，改善了线路条件，也带来了新的问题，在山上不可避免地通过断层破裂带,岩溶区和其他不良地质和岩石断层破裂带松散和破碎,更好的指导地下水水具有良好的液压与表面的情况下,容易产生高压突然涌出的泥浆和其他地质灾害严重影响施工的安全。

隧道突泥突水灾害的发生主要是由于未采取超前预测预报措施，冒然揭示不良地质所致。

为防止灾害的发生，应加强超前地质预测预报工作，严格执行先处理、再开挖的技术方案。

根据隧道的衬砌结构和水环境的相互作用，同时考虑地下水压对衬砌的破坏作用，提高了衬砌混凝土的强度和厚度，使其具有抗压特性，混凝土的抗渗等级不低于P12，满足《地下工程防水技术规范》一级标准。

隧道长期大量出水会引发该地层地下水位的变化，导致严重的水环境问题，从而产生了“以堵为主，限量排放”的治理方式。

二、实例分析1.工程概况。

某隧道最大埋深约300m，最大横坡均为－2 %。

隧道区属于低山地貌，地形起伏较大，山体形态不规则，其山脉走向大致呈南北向，洞身穿越山体，山坡植被茂密，沟谷水田发育，走向以北西向为主。

浅谈隧道突水突泥处治措施与风险控制

浅谈隧道突水突泥处治措施与风险控制

浅谈隧道突水突泥处治措施与风险控制摘要：随着我国西部大开发战略的快速推进,西部地区交通基础建设大幅度展开,长大岩溶隧道建设越来越多。

岩溶地区长大隧道修建过程中,经常遇到突水突泥等大型地质灾害，轻则冲毁机具、贻误工期,重则造成人员伤亡和重大财产损失。

文章首先通过分析万利高速公路长安寨隧道施工中突水突泥发生的原因，然后根据岩溶洞穴的大小及洞穴与隧道部位的关系，制定了岩溶隧道溶洞处治措施以及突水突泥风险控制措施，对岩溶隧道施工中的突水突泥病害治理具有工程使用价值。

关键词：溶隧隧道；突水突泥；处治措施；风险控制0 前言突水、突泥等灾害已成为我国岩溶地区隧道修建中最严重、最常见的地质灾害之一，大规模的突水、突泥不但危及隧道施工安全，影响隧道施工进度，一旦施工措施不当，常会使隧道建成后运营环境恶劣，地表生态恶化，给人们的生产和生活造成重大损失。

在岩溶地区修建隧道工程的主要危害如下：诱发工程灾害和人员伤亡；引起地面塌陷和地表沉降；造成水资源减少和枯竭；导致水质污染。

综合上述，如何规避岩溶隧道工程灾害的发生、控制地面塌陷和地表沉降、减免水资源损失、防范地下水质污染，已成为当前国内外岩溶隧道施工中亟待解决的技术难题。

因此，针对不同的岩溶隧道工程，系统总结岩溶突水突泥机理，进行岩溶突水灾变特征、灾变过程及灾变机理的分析，提出有效的防治对策，确保工程安全优质高效施工，以及保证工程投入后正常运营，都具有十分重要的理论意义和工程使用价值。

1工程概况长安寨隧道位于重庆市万州区长滩镇南侧，距离赶场镇约4km，隧址区属中低山丘陵地貌区。

隧道进口段位于一冲沟的左侧，高程约为294～340m，斜坡坡度22～30°，相对高差46m。

K线隧道出口段位于河流槽谷的左侧，高程约297～316m，斜坡坡度39～41°，局部成陡坎，相对高差19m。

G、J线隧道出口段位于河流槽谷的左侧，高程约279～339m，斜坡坡度37～39°，局部成陡坎，相对高差60m。