地下水对隧道施工的影响及处理方法浅析 q

浅析地下水对隧道工程的影响

摘要隧道施工与地下水环境有着密切联系，作为地下线性建筑物，隧道在修建过程中不可避免地穿越不同水文地质体，形成集水廊道。在隧道开挖过程中，地下水将涌入隧道,大量隧道涌、突水将对隧道造成严重影响。文章分析了地下水对隧道工程的影响，对如何正确处理隧道中的地下水问题做了简要的探讨。

关键词地下水隧道施工涌水

Study on the influence of ground water on Tunnel

engineering

Abstract:Tunnel construction and groundwater environment are closely linked. As a kind of underground lineament building，the tunnel will inevitably pass through different hydrology geology in construction process thus forming a catchment corridor. During the excavation of tunnel, the groundwater floods the tunnel which will be seriously impacted by a lot of gushing water. This paper analyzes the impact of groundwater on the tunnel project and briefly discusses how to handle the groundwater problem properly.

Key words: groundwater tunnel construction gushing water

1引言

作为隧道施工的一个老大难问题，地下水不仅影响隧道的正常施工，也会影响隧道的正常使用。在施工期间，地下水的作用不仅降低围岩的稳定性(尤其是对软弱破碎围岩影响更为严重)，使得开挖十分困难，而且增加了支护的难度和费用，需采取超前支护或预注浆堵水和加固围岩，有时甚至会使施工被迫停工，影响工程进展。由于地下水渗流的影响，大量的隧道涌、突水将对隧道建设造成严重影响，甚至掩埋施工人员和机具；在隧道运营阶段，地下水的渗漏则隧道结构稳定、洞内设施运转、行车安全等产生诸多不良影响甚至威胁。因

此，如何查明地下水的分布规律，经济、合理地处理好地下水问题，往往关系到隧道工程的成败。

2 地下水对隧道工程的作用

2.1地下水对隧道围岩作用的基本原理

在隧道施工过程中，为了保证施工质量，处理好地下水是不可回避的问题，这就需要我们对地下水对隧道围岩的作用机理有一个清楚的认识。地下水与隧道围岩的作用一般包含物理作用、化学作用和力学作用三个方面，其作用直接导致岩石介质的物理性质和物理环境的变化及岩体力学性质发生变化。

地下水对围岩的影响则主要表现在:

(1)软化围岩：使岩质软化、强度降低，对软岩尤其突出，对土体则可促使其液化或流动，但对坚硬致密的岩石则影响较小，故水的软化作用与岩石的性质有关；

(2)软化结构面：在有软弱结构面的岩体中，水会冲走充填物或使夹层软化，从而减少层间摩阻力，促使岩块滑动；

(3)承压水作用：承压水可增加围岩的滑动力，使围岩失稳

2.2 隧道工程中地下水引起的主要灾害及致灾机理

水，作为地球上最为普遍的流体介质和最主要的液相成分，广泛地参与了工程体的各类地质作用。隧道作为地下线性建筑物，修建过程中将不可避免地穿越不同水文地质,从而形成集水廊道通常有“十隧九漏”之说，涌水是隧道施工中常见的地质灾害，也是隧道运营中的主要病害同时也是其它地质灾害的最主要的触发和诱发因素之一。隧道施工以及运营阶段，由于渗漏水，将会造成开挖时的突水、突泥、翻浆冒泥、塌方、浅层地下水及地表水枯竭、地表塌陷、对衬砌砼产生化学腐蚀等等。隧道灾害后果严重，危害巨大，延误工期，降低了经济效益，造成不良的社会影响，严重的会造成生命财产的损失。

隧道岩体结构失稳与水的作用关系密切，地下水对岩体强度的影响不仅与水的赋存状态有关，还与岩石的性质和岩体的完整程度有关。有的岩体浸水后强度降低或丧失强度主要是胶结物被水溶解，充填物中的细小颗粒被水潜蚀，岩石软化、疏松，充填物泥化等所致；有的岩体浸水后强度降低是由于水起润

滑剂作用加速岩体变形于破坏；有的岩体浸水后强度降低是水与矿物发生化学反映的结果。地下水的改造作用有静水压力作用和动水压力作用。这两种作用都使岩体发生水力劈裂，使裂隙的连通性增加，张开度增大，从而增加渗透能力，除此之外，动水压力作用还能使裂隙面上的充填物发生变形和位移，尤其是剪切变形和位移，由此导致裂隙的再度扩展。从地下水作用致灾机理看，有静水推力、有效应力变化、渗透压力增大、水力楔入、冰劈、水的加载、水化、水击、土体冻融、淋溶和沉淀等作用。

岩石在一定的水压力下所产生的物理的、化学的和力学的作用过程是导致工程岩体发生变形破坏的根本原因之所在。其结果是，第一，在降低结构面及岩体强度的同时，消弱岩块之间的联系，增加岩块的自由度及活动度，加快岩体向破碎-松散介质转换的进程，从而使岩体的强度和变形特性发生根本性的变化；第二，由于化学作用主要发生于不同成因、不同规模的结构面及其附近，因此可以显著提高岩体的有效空隙度，增强其贮水和导水能力，从而提高岩体应力场及稳定性对渗流场变化的敏感度。化学作用是地下动态剧变诱发岩体失稳的前提与基础。

水-岩之间的力学作用对工程体的影响主要是通过地下水水量动态剧变使工程体应力环境恶化来体现。在绝大多数情况下，岩体浸水后强度降低与孔隙水压力作用是分不开的。通常情况下，岩土体中渗流场和应力场通过某种方式维系着一种动态平衡关系，当其中任何一方发生变化时，另一方都会通过他们之间的联结方式自动调整，以达到新的平衡。如果某一方的变化超过一定幅度，这个平衡体系就有可能被破坏，从而诱发工程体地质灾害的发生。

己有的研究成果表明岩土体的失稳破坏机理可以采用突变理论来加以解释。当结构的演化己经处于临界状态时，微小的扰动便可诱发结构的失稳的发生,这种结论可以很好地解释隧道围岩失稳的发生与外界因素的相关性，如隧道围岩经过水的软化等作用后，处于临界稳定状态，在应力调整、放炮扰动等外界因素的影响下，发生的塌方、层状围岩地下洞室的弯折内鼓破坏。

3 隧道施工过程中涌水灾害成因分析及处理方法

3.1 隧道涌水灾害的成因