论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我们现代化建设在不断的发展，隧道工程越来越多，突水已成为了我们国家岩溶地区的隧道修建当中最为严重、而且最为常见的地质灾害。所以我们一定要加强对于岩溶隧道突水灾害的防治策略。本文通过对岩溶隧道突水灾害的原因进行分析，提出了防治策略。
【关键词】 岩溶隧道； 突水灾害； 防治策略
前言
岩溶普遍存在于俄、美、德、法、中、印、南非、巴尔干半岛等国家或地区，资料显示，地球上约有15%的地形是喀斯特岩溶地貌。我国幅员辽阔，是世界上岩溶分布最广泛的国家。随着我国西部大开发战略的持续快速推进，西部地區交通、水利等基础建设迅猛发展，已建和在建长大岩溶隧道越来越多。其中突水已经成为我国岩溶地区隧道修建中最严重、且最常见的岩溶灾害。然而，人们往往仅限于查清事故原因，然后采取相应的补救措施，这种方法只能发现表层原因，很难达到预防事故悲剧重演的目的。所以要运用科学的方法进行系统的分析，着眼于事故发生的整个过程，找出事故发生的根本原因。
1、岩溶隧道突水灾害事故原因分析
岩溶隧道突水灾害的发生主要包括内因以及外因，内因主要是指的设计、施工等方面人为的因素，外因主要是指的是工程地质以及水文地质等自然条件。
1.1不良地质的影响
对于隧道突水灾害有重要影响的不良地质主要包括：（1）断层破碎带。（2）可溶性岩石向斜核部和背斜翼部。（3）可溶性岩石与非可溶岩的接触带。（4）层状隔水层形成含水体，岩溶地层中的孤立含水体以及地下暗河等。
1.2气象条件的影响
气候的变化决定气温的高低、总降水量、降水强度和降水量的季节分配、蒸发量以及地面径流量与渗透量之间的比例关系等。夏季雨量充沛，地表水下渗转化为岩溶水，而且携带着大量的泥砂，特别是在暴雨的季节，地层的水位迅速的上升，水压力会增大，隧道突发涌水的可能性十分大。
1.3设计失误造成突水灾害事故
隧道设计的因素主要表现在以下两个方面：（1）地质勘探对于断层、富水溶洞溶腔、暗河等特殊地质估计不足，对可能遭遇的地质灾害及灾后处理缺乏思想准备和相应措施，在施工时容易因为设计问题而引发突水灾害事故。（2）设计人员为了减少工程的造价和缩短工期，安全支护参数设置得过小，就使得支护结构不足以抵抗围岩压力和岩溶水的压力而导致突水灾害事故的发生。
1.4施工和管理因素的影响
隧道施工的影响主要表现在：（1）隧道开挖直接导致突水灾害。（2）隧道开挖间接导致突水灾害事故。（3）隧道开挖支护后发生突水灾害。
2、岩溶隧道突水治理对策
2.1引排的方案
对于规模不是很大的过水型的岩溶，在原则上要以引排水为主，要维持岩溶既有水流通道，不得随意对岩溶管道堵塞，避免造成水害。举个工程例子：野三关隧道DK119+512岩溶处理：2005年8月11日，野三关的隧道开挖揭示DK119+512隧底发育过水型岩溶，右侧为岩溶大厅。岩溶为两头窄呈芒果状，最宽处约18.3m，岩溶水流自左向右流入大厅消水洞，旱季的水流量为43m3/h。我们针对此地区的岩溶水，结合实际情况，采取以下的处理措施：对岩溶大厅的堆积物进行清理，对岩溶大厅的岩壁进行锚网喷以及防护，维持它原有的排水通道。在隧道的基底采用梁跨的方案，隧道的结构采用0.5MPa的抗水压结构。
2.2泄水洞的方案
当地下的暗河处在隧道的上方时候，为了保证隧道施工以及运营的安全，原则上应改设泄水导洞来对暗河水进行排放。泄水的导洞要依据泄水点的标高，并且结合洞外的地形条件来进行设置，原则上，泄水洞的设置为上坡，出口标高以低于泄水点两米以上最为合适，坡度一般是1%～3%，这样以满足安全排水的要求。泄水洞断面的原则上应该满足无压排水的要求，泄水洞的最大排水量依据水文地质的条件来进行估算，它的最小断面的面积依照文献中的公式来计算确定。泄水导洞断面尺寸除满足泄水要求外，为确保泄水洞尽快投入使用，应按现场机械配置和施工通风要求确定开挖断面形状以及尺寸，要依据现场施工的实际情况，对于泄水导洞内净空的断面，要采取无轨运输时宜为4.5m×4.6m（宽×高），采取有轨运输时宜为3.5m×4.2m（宽×高）。马鹿箐隧道出口遭遇“978高压富水充填溶腔”突水灾害后，鉴于溶腔规模宏大，岩溶异常发育、富水含泥并且伴有高水压以及巨大储水量，动态补给的量大，而且此地区没有具备大面积地表塌陷的地质条件，所以长期的排水就不会对周边的水环境造成大的影响，在同时为隧道运营安全提供了保障因此，在平导进口左侧20m处设泄水洞，泄出“978高压富水充填溶腔”的岩溶水，从而确保隧道的施工安全，以及隧道投入运营之后的使用中安全。
2.3堆积体加固堵水方案
当隧道位于岩溶暗河的堆积体中的时候，我们可以通过控制注浆的技术对于堆积体来进行堵水和加固，来维持原暗河的排水系统，然后再进行隧道的施工。五爪观隧道DK49+274～DK49+345段穿越暗河堆积体，岩溶大厅横向宽120m，堆积体上部为巨块状崩塌块石，下部为卵石土、块石土及粉质黏土夹砾砂，密实、饱和，卵石的直径为2～9cm。根据此地区岩溶的暗河堆积体特点，我们能够采取堆积体加固堵水的方案。
3、结束语
综上所述通过以上对岩溶隧道突水的事故树分析，可得出如下结论：
（1）岩溶隧道突水突泥发生的原因复杂，影响事故的因素众多，通过一般方法难以对导致突水突泥的各种因素及其之间的逻辑关系做出系统的阐述。直观、逻辑性强的事故树是分析隧道突水突泥事故比较有效的方法。（2）隧道突水突泥事故中通过对事故进行定性的分析，明确了事故发生的主要潜在的因素，并对相关影响因素进行重要度排序。最后结合工程实例，统计出各基本事件发生的概率，求出各基本事件的概率重要度和临界重要度，使相关分析更加准确和可信，并且提出了一些可行建议和改进的措施。
参考文献：
[1]郭佳奇，李宏飞，徐子龙.岩溶区隧道突水灾害防治原则及治理对策[J].中国地质灾害与防治学报，2014，03.
[2]李术才，石少帅，李利平，陈军，许振浩，周宗青，袁永才.三峡库区典型岩溶隧道突涌水灾害防治与应用[J].岩石力学与工程学报，2014，09.
[3]罗雄文，何发亮.深长隧道突水致灾构造及其突水模式研究[J].现代隧道技术，2014，01.
[4]左昌群，徐颖，陈志超，罗林，陈建平.断裂群碳酸盐岩深埋隧道突水机制及风险减避[J].公路交通科技，2014，01.
【关键词】 岩溶隧道； 突水灾害； 防治策略
前言
岩溶普遍存在于俄、美、德、法、中、印、南非、巴尔干半岛等国家或地区，资料显示，地球上约有15%的地形是喀斯特岩溶地貌。我国幅员辽阔，是世界上岩溶分布最广泛的国家。随着我国西部大开发战略的持续快速推进，西部地區交通、水利等基础建设迅猛发展，已建和在建长大岩溶隧道越来越多。其中突水已经成为我国岩溶地区隧道修建中最严重、且最常见的岩溶灾害。然而，人们往往仅限于查清事故原因，然后采取相应的补救措施，这种方法只能发现表层原因，很难达到预防事故悲剧重演的目的。所以要运用科学的方法进行系统的分析，着眼于事故发生的整个过程，找出事故发生的根本原因。
1、岩溶隧道突水灾害事故原因分析
岩溶隧道突水灾害的发生主要包括内因以及外因，内因主要是指的设计、施工等方面人为的因素，外因主要是指的是工程地质以及水文地质等自然条件。
1.1不良地质的影响
对于隧道突水灾害有重要影响的不良地质主要包括：（1）断层破碎带。（2）可溶性岩石向斜核部和背斜翼部。（3）可溶性岩石与非可溶岩的接触带。（4）层状隔水层形成含水体，岩溶地层中的孤立含水体以及地下暗河等。
1.2气象条件的影响
气候的变化决定气温的高低、总降水量、降水强度和降水量的季节分配、蒸发量以及地面径流量与渗透量之间的比例关系等。夏季雨量充沛，地表水下渗转化为岩溶水，而且携带着大量的泥砂，特别是在暴雨的季节，地层的水位迅速的上升，水压力会增大，隧道突发涌水的可能性十分大。
1.3设计失误造成突水灾害事故
隧道设计的因素主要表现在以下两个方面：（1）地质勘探对于断层、富水溶洞溶腔、暗河等特殊地质估计不足，对可能遭遇的地质灾害及灾后处理缺乏思想准备和相应措施，在施工时容易因为设计问题而引发突水灾害事故。（2）设计人员为了减少工程的造价和缩短工期，安全支护参数设置得过小，就使得支护结构不足以抵抗围岩压力和岩溶水的压力而导致突水灾害事故的发生。
1.4施工和管理因素的影响
隧道施工的影响主要表现在：（1）隧道开挖直接导致突水灾害。（2）隧道开挖间接导致突水灾害事故。（3）隧道开挖支护后发生突水灾害。
2、岩溶隧道突水治理对策
2.1引排的方案
对于规模不是很大的过水型的岩溶，在原则上要以引排水为主，要维持岩溶既有水流通道，不得随意对岩溶管道堵塞，避免造成水害。举个工程例子：野三关隧道DK119+512岩溶处理：2005年8月11日，野三关的隧道开挖揭示DK119+512隧底发育过水型岩溶，右侧为岩溶大厅。岩溶为两头窄呈芒果状，最宽处约18.3m，岩溶水流自左向右流入大厅消水洞，旱季的水流量为43m3/h。我们针对此地区的岩溶水，结合实际情况，采取以下的处理措施：对岩溶大厅的堆积物进行清理，对岩溶大厅的岩壁进行锚网喷以及防护，维持它原有的排水通道。在隧道的基底采用梁跨的方案，隧道的结构采用0.5MPa的抗水压结构。
2.2泄水洞的方案
当地下的暗河处在隧道的上方时候，为了保证隧道施工以及运营的安全，原则上应改设泄水导洞来对暗河水进行排放。泄水的导洞要依据泄水点的标高，并且结合洞外的地形条件来进行设置，原则上，泄水洞的设置为上坡，出口标高以低于泄水点两米以上最为合适，坡度一般是1%～3%，这样以满足安全排水的要求。泄水洞断面的原则上应该满足无压排水的要求，泄水洞的最大排水量依据水文地质的条件来进行估算，它的最小断面的面积依照文献中的公式来计算确定。泄水导洞断面尺寸除满足泄水要求外，为确保泄水洞尽快投入使用，应按现场机械配置和施工通风要求确定开挖断面形状以及尺寸，要依据现场施工的实际情况，对于泄水导洞内净空的断面，要采取无轨运输时宜为4.5m×4.6m（宽×高），采取有轨运输时宜为3.5m×4.2m（宽×高）。马鹿箐隧道出口遭遇“978高压富水充填溶腔”突水灾害后，鉴于溶腔规模宏大，岩溶异常发育、富水含泥并且伴有高水压以及巨大储水量，动态补给的量大，而且此地区没有具备大面积地表塌陷的地质条件，所以长期的排水就不会对周边的水环境造成大的影响，在同时为隧道运营安全提供了保障因此，在平导进口左侧20m处设泄水洞，泄出“978高压富水充填溶腔”的岩溶水，从而确保隧道的施工安全，以及隧道投入运营之后的使用中安全。
2.3堆积体加固堵水方案
当隧道位于岩溶暗河的堆积体中的时候，我们可以通过控制注浆的技术对于堆积体来进行堵水和加固，来维持原暗河的排水系统，然后再进行隧道的施工。五爪观隧道DK49+274～DK49+345段穿越暗河堆积体，岩溶大厅横向宽120m，堆积体上部为巨块状崩塌块石，下部为卵石土、块石土及粉质黏土夹砾砂，密实、饱和，卵石的直径为2～9cm。根据此地区岩溶的暗河堆积体特点，我们能够采取堆积体加固堵水的方案。
3、结束语
综上所述通过以上对岩溶隧道突水的事故树分析，可得出如下结论：
（1）岩溶隧道突水突泥发生的原因复杂，影响事故的因素众多，通过一般方法难以对导致突水突泥的各种因素及其之间的逻辑关系做出系统的阐述。直观、逻辑性强的事故树是分析隧道突水突泥事故比较有效的方法。（2）隧道突水突泥事故中通过对事故进行定性的分析，明确了事故发生的主要潜在的因素，并对相关影响因素进行重要度排序。最后结合工程实例，统计出各基本事件发生的概率，求出各基本事件的概率重要度和临界重要度，使相关分析更加准确和可信，并且提出了一些可行建议和改进的措施。
参考文献：
[1]郭佳奇，李宏飞，徐子龙.岩溶区隧道突水灾害防治原则及治理对策[J].中国地质灾害与防治学报，2014，03.
[2]李术才，石少帅，李利平，陈军，许振浩，周宗青，袁永才.三峡库区典型岩溶隧道突涌水灾害防治与应用[J].岩石力学与工程学报，2014，09.
[3]罗雄文，何发亮.深长隧道突水致灾构造及其突水模式研究[J].现代隧道技术，2014，01.
[4]左昌群，徐颖，陈志超，罗林，陈建平.断裂群碳酸盐岩深埋隧道突水机制及风险减避[J].公路交通科技，2014，01.