随着我国基础设施建设的日益完善,许多工程呈现出趋于高原化、地质条件复杂化、地质问题多样化等特点。例如因有害气体而导致安全事故的隧道工程与日俱增,目前在建的大(理)临(沧)铁路多座隧道中发现了多种有害气体的存在,其中红豆山隧道1号斜井在施工过程中曾发生了囊状高压气体爆突事故。经现场测试,发现高压气体主要为高浓度CO2气体,其次还含有高浓度的H2S气体。本文通过查阅相关文献、邻近地区相关研究成果、地方志及图件等资料,采用地质调查、隧道有害气体现场监测数据总结分析、室内试验分析、数值模拟等方法,分析红豆山隧道有害气体的成因机制,并提出相应的防治技术。其研究成果将对非煤系隧道工程安全建设具有重要的现实意义。得到如下认识:(1)经现场长期监测,红豆山隧道内主要有害气体为CO2、H2S,及较低浓度CO、H2、S02、NH3、C12等气体。其对隧道施工的影响主要为高压气体的爆突威胁、有毒气体对隧道内工作人员的健康和人身危害。红豆山隧道有害气体具有多样性、多重危害性(毒性、可燃性及可爆性)、气体种类随机性、分布不均一性、逸出间歇性等特征。(2)碳同位素鉴定法是目前辨别CO2来源最有效的方法。红豆山隧道中CO2气体的碳同位素δ13C·CO2值为-7.6%。～-2.5%。,隧址区内温泉气中CO2气体的δ13C·CO2值为-7.2‰～-0.3‰。红豆山隧道有害气体中He成分在5.21～9.81 X 10-6mol/mol之间。碳同位素值表明含有幔源-岩浆成因的C02,具有深部特征的He也可表明有害气体很可能来自于地幔深处。此外,总结隧道中与温泉气中CO2的δ13C·CO2值,其中也存在变质成因的 CO2。(3)有害气体成因机制模式可概括为:来自地幔深处的幔源物质,通过深切割、长延伸的深大断裂,被运移至地层浅部及地表。当遭遇隧道空腔,便直接或通过次级断裂、节理裂隙等构造逸出进入隧道形成影响工程的有害气体。此过程中,也有变质成因的气体成分加入。此外发育的水热活动证明了地下水深循环也沟通着地层浅部(或地表)与深部的物质交换,加速了物质的运移。(4)COMSOL Multiphysics软件对红豆山隧道1号斜井应力场和渗流场模拟结果表明,隧道开挖后拱顶和底板中部等位置出现应力集中现象。围岩中有害气体渗流速度随着围岩暴露时间逐渐降低,并随着时间的推移,通过节理的逸出方式较裂隙逸出方式越占主导优势。(5)经TSP探测技术对红豆山隧道1#斜井进行超前地质预报,并根据其预报成果对有害气体进行预测。随着施工实时监测,总结其预测范围内有害气体的变化情况。发现TSP探测技术对非煤系隧道有害气体具有一定的预测能力。做好非煤系隧道有害气体防治技术,要做好以下几点:①真正认识有害气体的危害性;②采用多种超前地质预报方法相结合使用;③加强有害气体监测、通风工作的管理工作;④保持高度的安全防范意识。