毗邻水库隧道断层破碎带涌突水灾害机理及防治措施研究

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涌突水灾害是隧道建设过程中常遇到的地质灾害之一,具有突然性、破坏性强的特点,严重影响隧道施工进程,甚至酿成事故,导致重大财产损失和人员伤亡。在毗邻水库的高水位下断裂破碎带中修建隧道,断层破碎带可能成为水库与隧道之间的连通通道,由于断裂破碎带岩体节理裂隙发育,具有较好的导水性,同时承压水头大,很容易产生涌突水事故。一旦发生涌突水事故,水库库容水和地下水经由断层破碎带通过隧道排出,一方面会减少水库库容量,影响水库正常蓄水;另一方面会导致地下水水位下降,影响隧址区周围水文地质环境和生态环境。因此,进行毗邻水库高水位下隧道涌突水机理和防治措施的研究具有重要理论及实际意义。
  论文依托鸿图嶂隧道工程,采用理论分析、数值模拟及现场检测相结合的手段,进行毗邻水库高水位下隧道断层破碎带涌突水灾害机理及针对性防治措施的研究,避免隧道断层破碎带段涌突水事故的发生,主要工作和成果如下:
  (1)根据鸿图嶂隧道工程资料及毗邻汤西水库段F4-5断层破碎带特殊地质条件,研究了毗邻水库高水位下断层破碎带隧道涌突水机理和影响因素,分析了涌突水事故的诱发因素和危害,同时结合超前地质预报结果,判断鸿图嶂隧道在该段极有可能发生涌突水事故。
  (2)使用FLAC3D软件建立隧道断层破碎涌突水数值分析模型,研究不同的地下水压和断层破碎带导水性对隧道涌突水事故的影响,并对防突体的破坏过程和特点进行分析,探讨隧道涌突水事故的发生机理。
  (3)通过理论分析,选取合理的超前帷幕注浆的注浆圈厚度和渗透系数;使用FLAC3D建立F4-5断层破碎带处隧道超前帷幕注浆分析模型,研究超前帷幕注浆圈厚度和注浆圈渗透系数对注浆加固效果的影响,验证注浆参数选取的合理性。
  (4)根据鸿图嶂隧道F4-5断层破碎带段现场情况,进行了超前帷幕注浆和防排水设计、施工,现场施工证明,超前帷幕注浆取得了较好的涌突水防治效果,同时防排水效果良好,确保了隧道的顺利施工和后期的安全运营。
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