重庆市岩溶地区隧道建设对地下水环境影响研究
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高速公路隧道施工对地下水环境的影响摘要:对于隧道排水设计与隧道路基病害防治来说,两者都是确保隧道正常运转的主要屏障。
在设计过程中,应对设计工作高度重视,严格做好隧道防排水质量工作,在对排水功能及有效性进行兼顾的同时,也应严格对施工质量进行把控,并在养护的便捷性方面进行注意。
并且,在施工过程中,应结合施工实际情况,采取相对应的措施,从而有效杜绝高速公路隧道路基病害的产生。
关键词:高速公路隧道;地下水;环境影响1高速公路隧道排水设计1.1设计排水边沟地下水通常会出现静水压及动水压现象,这样会影响到高速公路的质量以及破坏高速公路的稳定性。
此外,地下水通常具有一定的腐蚀性,因而会对隧道的结构形成一定危害,而且,由于混凝土大都是多孔的,周围环境存在一些侵蚀物,则会对混凝土内部进行侵染,一旦侵入混凝土内部,则会与混凝土及钢筋发生物理、化学反应,从而破坏了混凝土的结构,使其使用年限降低。
1.2设计复合防水层随着高速公路建设的不断发展,隧道的修建也呈快速增长的态势。
因此,为使隧道防排水工程取得更好的建设效果,在进行施工的过程中,应将施工手法、防排要求、水文条件、施工费用等因素进行综合性考虑,并采取综合整治与因地制宜相结合的原则,对隧道进行施工建设,从而为行车安全及设备正常运行提供保证。
具体来说,复合防水层的设计是隧道防水设计中的一种方法,作为衬砌隧道防排水的一种方式,在衬砌内面进行排水设施的安装时,可以采取不开凿的衬砌方式,这样不仅使施工过程变得简单,同时工程施工量也较小。
但这种方式也存在一定的施工缺陷,包括疏干围岩包含度较小,同时也较难与地下水露头部分进行对准,因此不适合在冬天使用。
同时,作为常用的排水设施方式,集水钻孔、纵横及环向排水、泄水孔,包括复合式防水层的施工,都需要按照国家规定标准执行。
1.3设计沉降止水带对于目前的高速公路隧道施工来说,由于长期有地下水渗流或者仰拱破裂,因此形成泥砂堵塞现象,导致引水管出现了回灌现象,进而引发了冒泥、冒水、翻浆等问题。
岩溶地区的主要工程地质问题及处理措施分析摘要:为使岩溶地区工程修建的安全性得到提升,本文进行分析在岩溶地区的主要工程地质问题。
经过调查发现,岩溶地区容易出现地表塌陷、地面变形、土洞、岩洞等地质问题,严重影响了当地建筑工程的建设,因此需要制定有效的处理措施,促进当地建筑工程顺利开展。
关键词:岩溶地区;工程地质;问题岩溶主要是指可溶性岩石,尤其是碳酸盐类岩石,比如石灰岩、石膏等,其在被含有二氧化碳的流水所蚀之后,受到沉积作用而形成的地貌。
在生活中,表现为各种形状,比如洞穴、石林、溶洞等。
这种地貌地区,在中国有着广泛的分布,多存在于广西、贵州等地区。
岩溶地貌的出现与地下水对碳酸盐类岩石侵蚀息息相关,在水流的冲击下,岩石被溶蚀,从而形状不一的沟壑、峡谷等。
岩溶的出现导致地质更加脆弱,对于建设在岩溶地区的建筑来说具有较大的挑战,所以在岩溶地区开展建筑工程的时候,需要进行地质研究,了解当地岩溶的具体情况,制定有效的处理措施。
1、岩溶地区工程地质问题1.1岩溶地基不稳定在岩溶地区,在厚厚的地表覆盖层下有石芽溶沟,并且岩体也可能存在暗河、溶洞等地貌,因此建筑物的地基处于不够均匀的状态。
而且上覆土层由于下部岩溶受到含有二氧化碳水侵蚀而产生塌陷,最终形成土洞。
而且土洞的塌陷具有一定的突发性,而且土洞的出现地方多为地下岩溶发展区域。
工业与民用建筑物的压力作用直接到达地面10m以下。
所以建筑物的地基和上覆土层进行接触,甚至也会接触到下伏基岩。
岩溶地区的土层最显著的特点是土层厚度过高,土层空隙过多等。
所以地基非常容易出现不均匀沉降,使建筑物的地基出现倾斜,破坏甚至破坏。
1.2岩溶地表塌陷岩溶地表塌陷常发生在覆盖型岩溶分布的区域,由于人为活动所导致岩溶地表出现塌陷的主要原因为施工过程中抽取地下水或者施工不慎导致地下水位明显提升,导致原本的岩溶水流向或者形态出现变化,进而导致土层承受能力下降,导致岩溶地表的脆弱程度加深,出现土体塌陷的现象。
第一章岩溶研究国内外现状就世界范围讲,岩溶水是居民生活饮用水和工业生产用水的主要来源之一,由于地层岩性和构造的原因,地表水和污染物常常直接进入地下岩溶含水层。
由于地下水系统十分脆弱,非常容易受到污染,一旦污染,挽救几乎是不可能的,因此,在经济发达国家,尤其是在美国,针对岩溶地下水的保护及基础研究工作非常深入,已取得了大量非常有价值的研究成果。
如在美国Kentucky,地下水作为一个重要的、可再生的自然资源得到广泛应用,井水与泉水提供了公共家庭用水的1/3左右,地面溪流作为Kentucky 主要水源,主要由邻近的含水层维系,这种资源很容易受地面活动污染,一旦污染,这种地下水很难或不可能挽救,Kentucky Department for environment Protection将优先权放在地下水污染预防上,这种努力的一个重要方面就是认识到州的不同区域对于污染的敏感程度不同,显然,区别这种差异,进行适当的土地开发,对于水污染的防治非常重要,因而,Kentucky Department for Environment Protection Division of Water Groundwater Branch,主要依据三个水文特征:补给区域、流动速度和分散潜能来建立州水文地质敏感分级图,依据敏感程度分为5级,以对土地开发活动进行指导。
1988年NPS依据国会法成立了国家岩洞和岩溶研究院,该机构的目的就是通过研究将洞穴学深入,增强公共教育,促进环境合理的岩溶和岩溶管理。
1988年在美国成立了水文地质协会,其隶属于Florida 州立大学的地球物理流体动力学研究中心,其主要的目的是关注和保护含水层的质量,发展必要的科学知识,收集现场资料,提高对水文地质环境和相关模型的理解。
美国地质勘探局(USGS)与NPS合作,将1:7,500,000比例的地图数字化,一个更详细的岩溶地图也正通过USGS与Kentucky和Morehead州立大学领导下的协会的紧密协作在准备着,以满足工程和环境保护的需要。
重庆市渝遂高速公路云雾山隧道区地质环境调查分析作者:陈本桥杜严飞谭亮谭小明刘四川熊波来源:《科技视界》2015年第07期【摘要】隧道工程的修建在促进社会交通发展的同时也对周边地质环境形成了破坏。
本文通过对渝遂高速公路云雾山隧道区地质环境的野外调查,总结了隧道工程引发的主要地质环境问题,分析了地质环境影响程度的划分,提出了隧道工程地质环境保护建议。
【关键词】云雾山隧道;地质环境;调查0 工程概况重庆至遂宁高速公路(重庆市境)云雾山隧道,东起壁山县大路镇深沟村,西止铜梁县蒲吕镇斑竹村,为全线控制性工程。
隧道左线长3585m,右线长3580m,为上、下分离的双向四车道,洞宽10.5m,高7.4m。
隧道于2005年开工建设,2007年5月全线贯通。
1 工程地质条件隧址区地貌类型属构造溶蚀侵蚀中低山地貌,山脉走向与构造线方向一致,受构造及岩性受构造及岩性差异的影响,形成“一山二岭一槽”的地貌景观。
地质构造位于扬子准地台四川台坳的川东南弧形构造华莹山帚状褶皱束之沥鼻峡背斜南段,背斜呈北北东方向展布,背斜轴部附近常伴生断裂,走向与褶皱轴向近于一致。
区内以构造裂隙为主,并见少量风化裂隙、卸载裂隙。
隧道区出露地层主要为第四系全新统(Q4)、侏罗系中统下沙溪庙组(J2xs)、侏罗系中统新田沟组(J2x)、侏罗系下统自流井组(J1-2z)、侏罗纪下统珍珠冲组(J1z)、三叠系上统须家河组(T3xj)、三叠系中统雷口坡组(T2l)、三叠系下统嘉陵江组(T1j)。
地震基本烈度为Ⅵ度。
2 水文地质条件云雾山隧道横穿沥鼻峡背斜轴部及两翼,穿越岩性主要有碳酸盐岩和碎屑岩,少量块碎石类。
由于隧址区特殊的地貌形态,“一山两岭一槽”,形成一个相对独立的水文地质单元。
区内气候湿热,植被发育,雨量充沛,既是地表径流丰富,也是地下水可以不断获得必要的补充的有利条件,形成区内较丰富的地下水。
地下水类型主要由碳酸岩岩溶水和碎屑岩孔隙裂隙水两类组成,少量松散岩类孔隙水。
第1篇随着城市化进程的加快,地铁作为一种高效、便捷的城市公共交通工具,已经成为各大城市的重要基础设施。
地铁工程隧道施工作为地铁建设中的关键环节,面临着诸多难点。
本文将从地质条件、施工技术、环境保护、安全管理等方面,对地铁工程隧道施工的难点进行详细分析。
一、地质条件1. 地质复杂多变地铁隧道施工过程中,地质条件复杂多变是普遍存在的问题。
不同地区的地质构造、岩土性质、水文条件等差异较大,给隧道施工带来了诸多困难。
例如,岩溶地区、软土地层、断裂带等复杂地质条件,对隧道施工的影响尤为明显。
2. 岩溶发育强烈岩溶地区地铁隧道施工,岩溶发育强烈是施工过程中的一个重要难点。
岩溶发育导致地层破碎、洞壁失稳、涌水涌砂等,给施工安全带来严重威胁。
同时,岩溶地区施工还需考虑对地下水资源的影响,确保施工过程中地下水位稳定。
3. 软土地层施工软土地层地铁隧道施工,施工难度较大。
软土地层具有压缩性高、强度低、变形大等特点,容易发生地基沉降、洞壁失稳等问题。
施工过程中,需采取有效措施,如采用预制管片、预加固地基等,确保隧道施工安全。
二、施工技术1. 盾构法施工盾构法是地铁隧道施工中常用的方法之一,但在实际施工过程中,仍存在以下难点:(1)地质条件复杂:盾构法施工对地质条件要求较高,当遇到复杂地质条件时,如岩溶、断层、软弱地层等,盾构机易发生卡机、偏位、掘进困难等问题。
(2)施工精度控制:盾构法施工对隧道直径、高程、曲线半径等精度要求较高,施工过程中需严格控制各项参数,以确保隧道质量。
(3)施工风险:盾构法施工过程中,存在涌水、涌砂、坍塌等风险,需采取有效措施,确保施工安全。
2. 明挖法施工明挖法施工过程中,以下难点较为突出:(1)深基坑开挖:深基坑开挖过程中,需考虑基坑周边建筑物的稳定性、地下管线保护、地基沉降等问题。
(2)地下管线迁改:地铁隧道施工过程中,需对周边地下管线进行迁改,避免施工过程中对管线造成破坏。
(3)交通疏解:明挖法施工过程中,需对周边交通进行疏解,确保施工顺利进行。
城市地下轨道交通建设中场地岩溶发育的风险及对策提要:地下交通工程建设中如果未查明场地岩溶发育情况及岩溶富水情况,施工中可能出现基坑塌陷、盾构栽头、基底地下水凸涌、地表沉降等一系列问题,严重威胁着城市地下交通建造安全及施工质量。
基于此,本篇文章对城市地下工程岩溶问题的风险及对策和岩溶场地勘察方法及勘察要点进行研究,以供参考。
关键词:综合勘察方法;城市地下工程;岩溶勘察;风险及对策引言近年来关于岩溶场地的研究逐渐增多,以某市地铁地下车站岩溶区为工程背景提出合理有效的设计施工及岩土勘察建议,取得了预期的资料成果。
1岩溶区施工风险风险:对于桩基工程,施工中会有泥浆漏失和塌孔、孔壁失稳、偏孔、与斜桩、混凝土流失、断桩等现象发生,给施工质量及安全带来隐患。
对于基坑及盾构工程,在基坑和盾构的掘进中,易出现突泥、涌水、地面沉降等工程现象,给施工质量及安全带来隐患。
措施:(1)桩基施工前先逐桩钻孔,先施工后钻孔。
在桩基施工过程中遇到溶洞,采取注浆和加固措施保证侧壁稳定性和桩侧摩阻力发挥,桩端穿过溶洞进入稳定的中风化岩;(2)基坑开挖过程中,进行隐伏溶洞探查工作,基坑底以下岩溶发育进一步查明。
采取必要的加固措施。
同时施工期间应做好突遇岩溶问题的各种安全预案;(3)施工时要做好超前地质预测预报。
预测、预防岩溶等不良地质作用引起的突泥、突水、塌方等工程事故。
2岩溶容易引发的工程地质问题隧道开挖时揭露溶洞和土洞,一定程度破坏原有的土石平衡结构,可能因此造成开挖面或基底坍塌,使其上部的岩土体也跟着垮塌。
2)岩溶发育,施工围护结构施工时可能会出现卡钻、埋钻、漏浆等现象。
3)若洞身或坑底处于地下水位以下,工程施工可能遇到较大的涌水;同时工程施工易受大气降水影响(瞬时高水压、大水量)。
4)岩溶裂隙发育会增大桩基、围护结构的混凝土超灌比概率,影响工程投资。
5)土石界面附近,土体松软,稳定性差。
6)岩溶发育地区,发育有溶沟,溶槽,地下暗河等。
岩溶地区建筑桩基施工问题与应对策略提纲:一、岩溶地区的特点及其对建筑桩基施工的影响二、岩溶地区建筑桩基施工存在的问题及原因三、岩溶地区建筑桩基施工的应对策略四、岩溶地区建筑桩基施工项目实施的流程和注意事项五、岩溶地区建筑桩基施工的成功案例一、岩溶地区的特点及其对建筑桩基施工的影响岩溶地区是指由于地质构造和水文特征导致的溶洞、地下河道和塌陷等现象集中的区域。
其特点是地质条件多变、地下水流动速度快、土壤容易塌陷和发生沉降、地下空洞多等。
这些特点对于岩溶地区的建筑桩基施工造成了很大的影响,需要特别重视。
首先,岩溶地区的地质条件多变,存在较多的地下水流动通道,容易引起土壤沉降和塌陷。
这就需要在建筑桩基施工前进行充分的勘查和分析,以确定地下水的流向和速度,制定相应的防范措施,避免影响施工质量和安全。
其次,岩溶地区的土壤特点复杂,通常由各种大小不一的孔隙构成,导致桩基在承载和抗拔方面面临较大的挑战。
因此,需要综合分析地质、水文和土壤特点,选择合适的桩形式和材料,以提高桩基的承载能力和稳定性。
最后,岩溶地区地下空洞较多,容易导致桩基变形和孔洞扩大等问题。
这需要在施工前进行彻底的排查和分析,确定地下空洞的数量、位置和范围,采取相应的支护和填充措施,确保桩基施工的稳定性和安全性。
二、岩溶地区建筑桩基施工存在的问题及原因在岩溶地区进行建筑桩基施工时,常常会面临以下几个问题:1. 土质不稳定岩溶地区的土质较为松散,容易产生沉降和塌陷现象。
这就需要在进行桩基施工时,采取一定的加固措施,以增加桩基在土壤中的稳定性和承载能力。
2. 空洞密布岩溶地区地下空洞较为丰富,容易导致桩基变形和孔洞扩大的问题。
因此,在施工前需要对地下空洞进行仔细的勘查和分析,确定位置和范围,采取相应的支护和填充措施,确保桩基施工的稳定性和安全性。
3. 周边环境复杂岩溶地区的地质、水文和气候等因素复杂,需要在施工前充分考虑周边环境的影响,制定相应的施工方案和措施,保证项目的顺利进行。
关于重庆主城都市区地下空间开发利用的思考和建议摘要:重庆主城都市区为典型的山地地形,潜在地下空间资源丰富。
科学、合理地利用城市地下空间资源对优化重庆主城都市区规划布局、空间转型升级具有重要意义。
本文结合地下空间开发利用的意义及国内外开发利用现状,从重庆主城都市区地下空间地质环境条件、开发利用潜力、开发利用技术、开发利用效益进行了可行性分析研究,提出了重庆主城都市区地下空间开发利用建议。
为更好地开发利用重庆主城都市区地下空间提供一定经验和参考。
关键词:地下空间;重庆主城都市区;地质环境。
一、地下空间开发利用的意义及国内外开发利用现状(一)城市地下空间开发利用的意义城市地下空间开发利用的意义主要表现在以下几个方面:是推动城市由外延扩张式向内涵提升式转变的需要,通过开发利用地下空间,能够避免城市“摊大饼”式发展,节约土地;是缓解城市交通压力的需要,通过发展高效的地下交通,能够有效的解决城市交通拥堵问题;是增强城市防灾能力的需要,通过建立完善以地下空间为主体的城市安全保障体系和战略物资储备系统,可以降低自然灾害、人为灾害造成的威胁及损失。
(二)国内外开发利用现状国外地下空间开发利用起步较早,经过多年的发展,国外地下空间开发利用方式从简单的地下交通运输系统发展到地下市政设施和地下城市建设,北美,西欧及日本出现了大量地下图书馆、会议中心、展览中心以及体育馆、音乐厅、大型实验室等公共建筑,现今更是应用到旧城改造及历史文化建筑扩建区域。
我国地下空间资源开发利用始于上世纪60年代,多为战备人防工程,改革开放以来,地下空间开发利用需求动力充足,国内主要城市地铁建设、隧道、地下商场、地下停车场等地下空间开发利用数量不断增加,规模不断扩大。
目前,北京、上海、深圳、成都、雄安新区等城市地下空间开发利用走在全国前列。
二、重庆主城都市区地下空间开发利用可行性分析和开发利用现状(一)地质环境条件可行性分析从水文地质的角度分析,主城都市区除局部低洼地带、背斜轴部及岩溶区地下水较丰富外,其他大部分区域地层赋水性较差,地下水相对贫乏,适宜地下空间的开发;从工程地质的角度分析,主城都市区位于四川盆地东南缘,属典型的山地基岩型城市,出露基岩多为侏罗系地层,岩体完整,岩体物理力学性质较好,是地下空间开发利用的优质地层。
浅谈岩溶对隧道工程的危害及施工技术摘要:岩溶对隧道工程的施工带来很大威胁。
为了避免这种危害,要求施工时必须要采取一定的措施保障隧道施工的顺利进行,保障隧道工程的可靠性与稳定性。
关键词:岩溶隧道工程施工技术岩溶是由于石灰岩等可溶性岩层在地表水和地下水不断的侵蚀、溶蚀、迁移、堆积作用下形成的产物。
由于水的流通循环与岩溶相生相伴、发生发展、密不可分,因此,岩溶给人类的建筑工程,尤其是地下工程带来了极大的困难。
1、岩溶对隧道工程的危害岩溶对隧道工程的危害主要体现在施工及使用两方面。
就岩溶对隧道施工的影响来说,溶洞的存在会使得围岩应力不均匀分布,并且这种不均匀分布通常无规律可循,这会使得隧道支护结构发生开裂,甚至引起隧道塌方,尤其是大型溶洞,不但会延误工期,造成工程投资的增加,甚至还会危及施工人员的人身安全。
并且,溶洞周围的岩质脆性很大,,因此,在隧道施工过程中,极容易发生塌方,由于岩溶的发生、发展与水密不可分,因此一旦发生塌方,通常会伴随着突泥、突水,大量的泥沙夹水涌入隧道,不仅会淹没隧道,冲毁施工台车,造成施工中断,甚至会造成重大人员伤亡。
更为严重的是,当含水填充物不断涌入隧道,会造成隧道周边位移的扩大,导致地表开裂下沉,引发山体滑坡,使得整个工程建设毁于一旦。
即便隧道在施工中一切顺利,没有发生任何对施工不利的状况,由于岩溶的存在,隧道使用的可靠性也会大大降低。
在地震作用下或车辆、采矿爆破等引起的震动下,隧道上方或下方的岩溶洞穴极容易发生塌陷,造成隧道不能继续使用,并且这些潜在的危险也威胁着使用者的生命财产安全。
与此同时,岩溶的产生、发展与地下水密不可分,而岩溶地下水的活动,在加重岩体质量和重量的同时,也在减小岩体之间的摩擦阻力,这样,也会导致岩溶塌陷,毁坏地表建筑物,造成隧道停工、停用、甚至造成人员伤亡。
2、隧道岩溶超前预测预报岩溶隧道的超前预测预报对于隧道工程建设尤为重要,据此,我们可以提前预知地质状况,采取更具有针对性的措施防范岩溶给隧道带来的各项风险。
岩溶地区隧道工程综合地质勘察岩溶地区隧道工程综合地质勘察岩溶地区是一种特殊的地质环境,由于溶蚀作用的影响,岩层呈现出不规则的孔洞结构,地下水系统复杂且变化多端。
因此,在岩溶地区进行隧道工程建设时,综合地质勘察显得尤为重要。
综合地质勘察是指通过野外调查、实地勘测、地质钻探和地质分析等手段,对建设隧道所涉及的地质条件进行全面、详细的了解和研究,从而为隧道设计和施工提供科学依据。
在岩溶地区的隧道工程综合地质勘察中,首先需要对地质背景进行调查和分析。
岩溶地区的地质背景主要包括岩性、构造和地下水三个方面。
岩性是指地下岩层的物理性质和力学性质,对隧道的稳定性和施工技术有重要的影响。
构造是指岩石的断裂、褶皱和节理等结构特征,会对岩溶地区的隧道稳定性产生重要影响。
地下水是岩溶地区的重要特点,需要深入了解地下水的来源、流动方向、水位变化等信息,以便合理设计隧道的防水措施。
其次,需要进行现场勘测和地质钻探。
现场勘测是指对隧道工程区域进行详细的实地观察和测量,包括地表地貌、岩溶地貌、地下水流动状况等。
地质钻探则是通过钻孔获取地下岩层的岩芯和取样,以便进行实验室分析和测试。
这些调查资料可以提供关于岩层的详细信息,为隧道的设计和施工提供重要依据。
最后,需要进行地质分析和评价。
地质分析是指对所采集的地质资料进行研究和分析,包括岩层的物理力学性质、断裂和褶皱的发育程度、节理的密度和方向等。
地质评价是在地质分析的基础上,对隧道建设可能遇到的地质问题进行预测和评估,包括岩溶地区的塌陷、滑坡和地下水涌出等。
通过岩溶地区隧道工程综合地质勘察,可以全面了解和评估隧道建设所面临的地质条件和风险,为隧道的设计和施工提供科学依据。
同时,综合地质勘察也为隧道的后期维护和管理提供了重要的参考。
只有充分了解和掌握岩溶地区的地质情况,才能确保隧道的安全稳定运行。
隧道溶洞处理方案近年来,随着城市化进程的不断推进,隧道建设已成为现代交通建设的重要组成部分。
然而,隧道建设往往不可避免地会遇到溶洞问题,这给隧道的施工和使用带来了很大的挑战。
因此,针对隧道溶洞问题的处理方案成为了一项热门话题。
本文将以此为主题,探讨隧道溶洞出现的原因以及如何进行处理。
首先,我们需要了解隧道溶洞产生的原因。
隧道溶洞的形成主要与地质条件有关。
在岩溶地区,地下水流通过溶蚀作用使地下岩石溶解,在持续的作用下,形成了空洞或溶洞。
当隧道建设穿越这些溶洞区域时,地下水活动会进一步加大,导致溶洞的扩大和塌陷。
此外,地下水位的变化、水质的污染等都可能对地下岩石造成侵蚀,从而加剧溶洞的形成。
针对隧道溶洞的处理方案需要从多个角度考虑。
首先,我们需要加强隧道勘察和设计阶段的地质调查工作。
通过对地质构造、地下水位、地下水动态以及已有溶洞分布情况等进行详细的调查和分析,可以准确判断隧道所处地质条件是否适合建设。
如果存在溶洞问题,可以在设计阶段采取一系列的预防措施,比如选择合适的隧道线路,避开溶洞区域,或者采用加固措施等,以减少溶洞对隧道建设造成的影响。
其次,对于已经出现的隧道溶洞,及时采取处理措施是非常重要的。
对于一些小规模的溶洞,可以通过填充材料等方式进行修复,保证隧道的安全使用。
对于规模较大的溶洞,需要进行更加复杂的处理。
一种方法是注浆技术,通过注入固化材料,填充溶洞空洞,增加地下岩体的强度,来达到加固目的。
另一种常用的方法是植树、种草,通过增强地表土壤的保护层,降低风化速度,减少地下水侵蚀,从而减缓溶洞的发展趋势。
此外,综合利用地下水资源,控制地下水位的变动,也是一种有效的措施。
此外,隧道溶洞的处理不仅要注重技术手段,还需要加强对环境保护的考虑。
隧道建设往往会涉及到大量的土方开挖和运输工作,如果不加以控制,可能会给周边环境带来很大的破坏。
因此,在隧道建设过程中,需要严格遵守环保法规,采取有效的措施进行土方开挖、水土保持等工作,减少对周边生态环境的影响。
隧道工程与水环境的相互作用摘要:在社会经济水平高速发展的背景下,我国公路、铁路越岭隧道工程也呈现了高速发展的势态。
基于隧道工程当中,地下水与隧道之间存在非常密切的关系,它们能够互相影响及相互作用。
对于高水头山岭隧道,如果采用全包防水降低对地下水环境的影响,则需大幅提高衬砌刚度及抗渗性能。
本文分析了隧道工程与水环境的相互作用。
关键词:隧道工程;水环境;相互作用;在国内外的交通隧道的发展中,一个重要的特征是:隧道越长,水越开放。
这是交通运输经济发展的必然要求。
然而,隧道工程的实施和运行将会改变周围的水环境,并可能破坏水环境系统,使水环境朝着不利于人类的方向发展。
一、隧道工程与水环境的相互作用目前,我国的铁路隧道,特别是喀斯特山区长隧道的公路排水设计,基本实现了反静止行组合,综合治理的原则。
可以减少衬砌上的水压力,各种各样的水但不能治愈隧道,但也直接导致地下水位下降,表面水和干好,地表岩溶塌陷和生态环境的恶化,严重影响人们的生产和生活。
隧道完全堵塞地下水会带来巨大的水压,尤其是在深岩溶长隧道中,水压往往高达几兆帕,所以内衬难以承受。
因此,隧道工程与地下水相互作用形成了链条综合体,从锚链作用的关键分析入手,探索保持水环境平衡,减少环境灾害,隧道水洞顶的设计原则具有现实意义。
水环境对隧道工程的作用表现为隧洞涌漏水和承受水压力。
地下含水层隧洞,因地下水水位高,导致隧道进水和水涌;在地下水的实施后,隧道衬砌在静水压力下。
以排为主体的设计原则是通过各种排水措施,在内衬外保持长期、连续的排水,从而减少内衬的外部水压,减少衬砌工作。
隧道工程对水环境的影响导致了环境灾难的发生。
隧道涌排水使地下水逐渐疏干,恶化水文地质条件,使地下水位不断下降,地下水疏干漏斗不断扩大,导致洞顶地表河湖泉井涸竭,水环境失去平衡,进而引发生态环境破坏和岩溶地面塌陷等灾害。
水环境与隧道工程之间的作用和反作用是有机联系的。
隧道由排主导,而水压较小,环境灾害很重。
重庆市岩溶地区隧道建设对地下水环境影响研究 摘要:通过大量的调查走访工作,掌握重庆市岩溶地区隧道建设引起的地下水位下降和对周围环境影响,分析岩溶水的水文地质构造和分布规律,进而分析隧道施工、隧道总最大涌水量、隧道最大埋深、隧道长度等对地下水环境主要影响因素,为减少隧道工程建设对地下水环境的影响程度和区域水土保持提供参考借鉴。
关键词:重庆岩溶隧道建设地下水环境影响
1 引言 随着人类活动领域的不断延伸,城市开发建设的不断深入和人口密度的不断增加,我国许多大城市都面临或即将面临人口膨胀,交通拥挤,城市地面用地紧张等一系列问题。公路、铁路隧道工程建设的迅速发展在缓解城市拥挤方面的确起到了很大的作用,但也不可避免地影响着本就脆弱的城市地下水境系统。而且据研究表明,人类的活动直接或间接干扰地下水,已成为现今控制地下水环境演化的主导力量。因此,城市区域地下水环境的影响的研究应引起我们的高度重视。
近些年来,我国铁路,公路的山岭隧道尤其是在裂隙或溶隙很发育、断层富水区的岩溶地区修建时,将不可避免地揭露充水围岩,疏排地下水,从而引起地下水分布规律的变化。随着地下水不断地涌入隧道,地下水的储存量势必大量消耗,使降落(位)漏斗不断扩展,从而袭夺其影响范围内的补给增量,引起地下水渗流场和补排关系的明显变化,造成工程附近地区地面塌陷,生产、生活水源的流失,造成地表蓄水量减少,继而导致地表井泉干涸,河溪断流,直接影响当地工农业生产及人民的生活。
通过大量的调查走访工作,对重庆市区隧道建设引起的地下水位下降和对周围环境影响情况有了较为全面的掌握,图1.1为走访调查区的照片。从照片中可以清楚看出:水库水位下降明显甚至干枯。
大水淹凼水库(2007.06.21) 大水淹凼水库(2010.11.12) 图1.1 隧道建设前后水库水位下降对比图
因此,有必要对岩溶地区隧道建设对地下水分布影响规律进行详细研究,本 文结合工程实际对其规律做进一步分析,以其为将来的隧道工程建设提供一定的参考。
2重庆市岩溶区域水文地质构造情况调查 通过诸多比较和总结得出:对于隧道建设影响较大的因素包括降雨量、地下河和岩溶水。以下着重阐述重庆市区域地下水的主要补给来源,并强调其对隧道建设的影响程度。首先降雨量的大小对于隧道涌水量影响最大,且多发生在雨季,是地下水补给的重要来源之一。一般来说,雨量越大,发生突水、突泥等灾害的可能性也越大;其次是地下河,当地下河与围岩相连通时,对于破碎程度较大的围岩,发生突水等灾变的可能性相对较高,由于但降水量的变化是对地下河的流量影响的最主要因素,因此在这两种灾变因素的影响下,发生工程事故和引起隧道周围地质条件变化的可能性会更高;最后是岩溶水,碳酸盐岩等岩石在地下水的作用下,岩石因含有易溶于水的盐类,所以在地下水长期的作用下,被侵蚀而造成破坏,从而形成以隧道为中心的降落漏斗,而且降落漏斗的范围会逐渐扩大,进而造成隧道周围地面塌陷,大量的地下水流失对人们的生活和生产影响很大。本文仅对岩溶和岩溶水做详细分析。
3岩溶地下水分布情况 3.1地理地质概况 重庆市岩溶地区分布面积约2. 98万km2,主要分布于市域的东北部大巴山褶皱山地和东南部巫山—大娄山褶皱山地一带,多为裸露型,地貌上以中低山为主, 间有少量丘陵区;其次在中西部平行岭谷的背斜轴部,为埋藏型。区内属亚热带湿润季风气候,具有气候温和,四季分明,日照偏少的特征。多年平均气温14℃左右;区内降水比较丰富,多年平均降雨量1200mm,但降雨在时间分布上差异较大,多集中在5~9 月,占年降雨量的70%,且多暴雨。区内森林植被不发育, 仅城口县的森林资源较丰富。不少地区岩溶石漠化现象较严重,生态环境差,缺水十分严重。市域按地貌及地质条件可分为四个区,即:
I区:四川盆地东部侵蚀构造低山丘陵区。分布于华莹山、巴岳山以东的巫山、奉节、石柱、南川以西的广大地区,以一系列北北东向和北东向狭长紧密褶皱为主,断裂不发育,背斜成山,向斜成谷,背斜核部多出露三叠系的碳酸盐岩地层,常形成高位槽谷,呈现“一山两岭一槽”式或“一山三岭两槽”式的地貌景观。
II区:大巴山盆周构造溶蚀层状中山区。位于区内东北部大巴山区,主要以一系列弧形紧密褶皱及逆冲断层构成,皱核部出露嘉陵江组、大冶组及二叠系碳酸盐岩层。以溶蚀地貌为主,槽谷、洼地、溶丘较发育,其中还有暗河、漏斗、落水洞等岩溶景观。
III区:大巴山盆周构造溶蚀层状中山区。位于区内东北部大巴山区,主要以一系列弧形紧密褶皱及逆冲断层构成,皱核部出露嘉陵江组、大冶组及二叠系碳酸盐岩层。以溶蚀地貌为主,槽谷、洼地、溶丘较发育,其中还有暗河、漏斗、 落水洞等岩溶景观。 IV区:武陵山地侵蚀溶蚀峡谷中低山区。主要受川东南褶皱带的影响,断裂发育。山脉走向与构造线基本一致,背斜成山、向斜成谷,岭谷相间,平行延伸。背斜轴部出露三叠系至寒武系碳酸盐岩地层,该区岩溶发育,多形成峡谷、溶洞、暗河、漏斗。
V区:川中褶皱带红层丘陵区。位于华莹山、巴岳山以西的地区,以低缓对称的短轴背斜为主,断裂不发育,背斜轴部出露三叠系碳酸盐岩地层。地貌多呈垄岗状和分散的山丘。
3.2 岩溶水水文地质特征 重庆市区域岩溶水主要分布于各背斜山地,含水层主要为三叠系、二叠系、奥陶系、寒武系、震旦系碳酸盐岩,其中以三叠系嘉陵江组含水层分布最广,地下水主要赋存于背斜轴部的三叠系碳酸盐岩裂隙中[3]。
(1)岩溶水水文地质类型 重庆市区域岩溶水按补给、排泄条件可分为裸露型和埋藏型;按地貌类型可分为垄脊槽谷型岩溶水和垄脊山地型岩溶水。结合本区特点划分为以下三种类型:
i) 槽谷型岩溶水 按岩溶槽谷所处的位置又划分为“低位槽谷”和“高位槽谷”。低位槽谷型岩溶水的特征是:分布位置低,标高200~300m ,槽谷平缓宽阔,四周圈闭条件好,岩溶发育较均一,地下水埋藏浅,一般小于10m,单井涌水量可1000m3/d。该类低位槽谷是岩溶水的富水地段。如合川三汇坝、南桐万盛场。而且此类谷地中常有热水出露,如南温泉、统景温泉等。高位槽谷型岩溶水的特征是:分布位置高,标高在500m左右,岩溶发育极不均匀,形态以落水洞、漏斗,溶洞和洼地为主,暗河多顺槽谷发育,地下水位较深,富水性相对低位槽谷差。在槽谷四周圈闭条件好的情况下,富水性相对较好,如临峰槽谷、新店子槽谷、花果山槽谷等。
ii) 垄脊山地型岩溶水 主要分布于盆周垄脊岩溶山地背斜核部的嘉陵江组、大冶组及少量二叠系碳酸盐岩岩层中,含水岩组呈条带状相间分布,地表以岭脊状丘峰为主,洼地呈串珠状排列,其间有落水洞、地下暗河及岩溶大泉出露,流量一般10~1000L /s。
iii) 埋藏型岩溶水 主要分布于高隆起的背斜倾没端及缓翼,补给源是槽谷地下水,或埋藏于红 层向斜构造深部地下水。该类水的特点是水头高、流量大、动态稳定,水质为硫酸盐或氯化钠型、微咸或咸的低温热水。
3.3岩溶地下水发育分布规律 碳酸盐岩是区域岩溶水富集规律的主要因素是地貌、岩性和构造条件。隧道如果穿越岩溶地下水较为发育的地层时易发生突水突泥等问题,故对其从以下几个方面进行说明[4]:
(1)岩溶水富集与地质构造的关系 地表岩溶发育多为落水洞、漏斗、洼地带沿构造线方向排列,形成延伸的平行谷地、洼地、落水洞呈串珠状分布。
(2)地貌对岩溶水发育的影响 地貌因素的影响是往往是区域性的,重庆市区域内地表水文网十分发育;重庆市区域岩溶水主要分布于各背斜山地碳酸盐岩含水层中,其中以三叠系嘉陵江组含水层分布最广,地下水主要赋存于背斜轴部的三叠系碳酸盐岩裂隙中。
(3)不同地貌形态岩溶发育及地下水分布规律 不同地貌形态由于地下水运动条件不同,岩溶发育特征及地下水富集程度差异较大。在背斜槽沟及高位槽洼区形成分水岭地带,为岩溶水的补给区,地下水较普遍,水位埋深小,地下水以垂直运动为主。岩溶形态为垂直型落水洞、小型洼地,密度较大,干落水洞与岩溶洼地伴生低位槽洼为岩溶水的汇集带及集中排泄区,岩溶发育形态以溶洞、暗河为主,沿河两岸均有多层溶洞发育。
3.4 岩溶水的补给、迳流、排泄特征 重庆市区域岩溶水的补给主要是以降水补给为主,地表水和地下水越层补给为辅。迳流方式有岩溶管道和岩溶裂隙两种迳流。地下水大部分集中在与构造线方向一致的管道中迳流。岩溶水的排泄受地形和河流水文网的制约,大多在地形低洼处和河流切割部位排泄,主要以暗河和岩溶下降泉的形式排泄。
4岩溶地区隧道建设对地下水环境影响分析 岩溶地区地下工程建设可能对环境的影响,通常表现为古岩溶的激活、现代岩溶发育速度的增加、水文地质环境的改变,造成大面积地表水的干涸、地下水的流失、地表沙土的流失、地下岩溶管道内充填物的流失以及植被的减少等,给当地居民的生活和生产造成极大的困难[1]。因此,在进行工程建设的同时还应加强地下水水环境的保护。本文将从隧道工程建设对地下水保持的保护角度加以分析阐述。 4.1隧道施工对地下水环境的影响 已有大量工程实际表明:隧道施工过程中,地下水通过渗流作用涌入隧道,涌水量过大还伴随着大量的泥沙,造成严重的突水、突泥事故。如宜万铁路就发生了野三关和马鹿菁两起隧道突水事故,造成了人员伤亡和机械损毁。2008年进口泄水洞一施工设备突然倒塌,五名工人进洞抢修突遇涌水,当场 1 人死亡4人失踪,后陆续发现其他工人遗体。事实上该隧道曾在八个月内发生了五次特大涌水事故,被喻为中国铁路建设史上最大的涌水隧道[2]。
目前常用的山岭隧道工方法有矿山法、新奥法(NATM)和盾构法(TBM)。矿山法是利用钻孔爆破技术开挖隧道,一次形成整个隧道外轮廓断面,然后进行衬砌支护形成隧道洞体,该施工法对岩体有震动影响,尤其是在岩石爆破工序,爆炸动荷载作用引起的岩体破坏以及基岩的损伤特征是工程中关注的重要问题,爆破震动一方面使隧道洞室围岩产生新裂隙,另一方面使围岩中原生节理延伸加长变宽、地表风化裂隙也因震动向下延伸,从而沟通了洞室围岩节理与地表浅层风化孔隙裂隙水层,增加了孔隙裂隙水甚至地表水涌入隧道的风险。爆破震动还可能造成岩体松动,该施工方法岩体有较大的凌空面,岩体稳定性较差。新奥法也是采用钻爆技术,按爆破的部位和面积大小还可细分为全断面法、台阶法和分部开挖法,和矿山法相比新奥法对岩体超挖较少,且利用岩体自身受力情况,将岩体作为支撑结构,增加岩体稳定性。除了上述法外,TBM法因其掘进速度快、质量好且有利于环境保护和劳动力保护的优点,在各国得到广泛应用,该法利用机械刀盘切碎岩体,并经其内部运转系统运离掌子面,盾构机后管片及时拼装,盾构机利自身液压装置通过顶推其后拼装好的管片前进,使岩体凌空时间短,受到震动也较少,利用TBM法施工产生地下水环境影响的机率较小。