岩溶隧道及处理 PPT

岩溶隧道及处理
隧道工程穿越岩溶地质地段具有危害 大、预防难的特点，是目前隧道工程施工 中尚未很好解决的难题。其主要表现是： 当施工冒然揭露岩溶时，有可能产生大量 涌水涌泥或突水突泥，造成重大安全事故。 轻的对生态环境造成影响，如引起水土流 失、地面沉降、地表及地下水径流改道等， 甚至会引起生态环境的改变；重则可能会 引起洞毁人亡的灾难性事故，给项目带来 重大经济损失。
（8）构造运动的影响 ① 稳定期：侵蚀基准面（地下水位置）稳定，岩
溶发育形成水平岩溶系统。 ② 地壳上升：地下水下降，侵蚀基准面下降；侧
向岩溶弱，岩溶以垂直发育为主 。 ③ 地壳下降：地下水循环交替好，岩溶减弱。可
能造成垂直、水平向发育岩溶叠加，比较复杂。
(9)岩溶发育的三个阶段
1) 形成阶段：只要满足前述洞穴发育的四个基本条 件，即可开始形成洞穴。在这个洞穴形成的初期阶 段，洞穴空间规模一般较小，多呈孔隙状，人们无 法进入，主要表现为溶蚀现象。
下面以岩溶地质隧道施工为案例，论述隧道 工程穿越高压富水岩溶地质地段，施工安全风险 控制的关键技术问题。
一、岩溶地质及岩溶地区的工程地质问题
1、岩溶地质
（1）定义
岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层经过化学作用和机械 破坏作用而形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。
地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和改造作用称为岩溶 作用；岩溶是指由岩溶作用及其所产生的地貌现象和水文 地质现象的总和———喀斯特现象。
②形成特殊的水文地质现象。
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(3)作用机理
岩溶形成过程中溶蚀作用的机理十分复杂。有地 下水和地表水的溶蚀和沉淀、地表水的侵蚀、剥 蚀和堆积，地下洞穴高压空气的冲爆和低压空气 的吸蚀。地下水的机械潜蚀，冲蚀与堆积。地下 洞穴的重力崩塌，坍塌与堆积等。其中主要为地 表及地下水的溶蚀作用。从工程地质上讲以地下 水对碳酸岩溶蚀作用为主。
(10)岩溶区稳定程度评价 一般依据地面塌陷情况或地表形成的漏斗数目作
为评价稳定性依据。 极稳定地段：50年内未发生塌陷或漏斗。 稳定地段：20—50年内只有一塌陷或漏斗/KM²。 中等稳定地段：1－20年内只有一塌陷或漏斗
/KM²。 不稳定地段：每年1—5个坍塌或漏斗/KM²。 极不稳定地段：一年内5-10个坍塌或漏斗/KM²。
经过广大隧道建设者的多年努力，我国在应对异常复杂 岩溶地质隧道施工技术方面积累了丰富经验，达到了世界先 进水平。采用超前探测、帷幕注浆、管棚预支护、高压富水 溶腔释能降压、迂回绕行、桥梁跨越、防灾预警、救援逃生 系统等“探”、“堵”、“排”、“迂”、“跨”、“防” 等综合施工技术手段和措施，大大增强了隧道施工过程中安 全处理大规模岩溶的能力。根据“多源协调原理”，选择一 套有效的超前地质预测预报技术，探明隧道开挖面前方隐伏 断层及岩溶的规模大小、准确位置、充填性与连通性等，采 取针对性地处理方案，不仅可以避免隧道塌方、突泥突水等 灾害的发生，还可显著加快隧道施工进度，节约工程施工成 本，提高项目的经济效益与社会效益。
要保证隧道施工的顺利进行，关键是要预 防和控制隧道施工中的地质灾害。如塌方 是制约隧道快速施工的最主要因素之一， 而断层、岩溶是隧道开挖过程中最常见的 不良地质现象，也是引起隧道塌方的“罪 魁祸首”之一。据不完全统计，由断层及 断层破碎带、岩溶陷落柱等引起的隧道塌 方占塌方总数的90％以上，可以说，隧道 施工中发生的地质灾害，几乎都与断层、 岩溶有关。
1）断裂；
断裂构造破坏了岩层的完整性，断层带附近 岩石破碎，节理裂隙特别发育，极利于岩溶水的 循环及溶蚀作用的进行，岩溶常沿各种断层带发 育。
正断层带通常岩溶很发育、逆断层带岩溶一 般不发育，通常上盘比下盘发育；在节理裂隙的 交叉处或密集带，岩溶易发育。
2) 褶皱；
褶皱轴部岩溶一般较发育，单斜岩层岩溶一 般顺层面发育。地层不对称的褶皱中，陡的一翼 较缓的一翼发育。 ●各种岩层产状条件下岩溶发育特点：
注：可溶性岩石大致可分为如下三大类： ①碳酸盐类岩石，如石灰岩、白云岩、硅质灰岩和泥灰岩等； ②硫酸盐类岩石，如石膏、硬石膏和芒硝等； ③卤盐类岩石，如岩盐和钾盐。
(2)岩溶作用结果 ①形成地下和地表的各种奇特的地貌现象；地表岩溶有：
石牙、溶沟、石林、岩溶漏斗、峰林、峰丛、溶蚀洼地、 孤峰与岩溶平原、盲谷、断头河、落水洞等。地下岩溶主 要是溶洞和地下暗河。
2) 发展阶段：随着参与洞穴发育的水流流量、流速 的增加，洞穴空间逐渐扩大，发展成为具有一定规 模的通道系统，主要表现为溶洞和地下暗河。
3) 衰亡阶段：由于地壳抬升，洞穴逐渐脱离地下水 位进入包气带，失去了进一步发展的动力条件，主 要表现为崩塌现象显著，钟乳石类次生化学沉积大 量发育，洞穴空间逐步壅塞减小。
(4)岩溶发育的基本条件
①具可溶性岩石； ②可溶岩能提供水渗透和运移空间； ③具溶蚀能力的水； ④具良好的水循环条件（补给、排泄）。 注：运动的水流加速岩溶过程，并使碳酸盐岩岩
体产生“碳、水、钙”物质循环。来自(5)气候影响： 它直接影响参与岩溶作用的水的溶蚀能力。控制着岩溶发
育的类型、速度和规模。主要有：气温、降雨量、降水性 质、降水季节分配及蒸发量大小的变化。
产状水平或缓倾的可溶岩，其上为非可溶 岩时，岩溶一般不发育；其下为非可溶岩时，接 触面上部岩溶一般发育；陡倾的可溶岩，上覆与 下伏为非可溶岩时，上下接触带处岩溶发育。
3) 岩层组合特征影响。 ① 厚而纯的碳酸盐岩，有利于形成
岩溶。 ② 可溶性差的碳酸盐岩，不利于形
成岩溶。 ③ 碳酸盐岩夹非可溶岩。 ④ 碳酸盐岩与非可溶岩石互层。
大气降水和气温的演变过程，提供水源和水流运动的梯度 场等；
(6)地貌地形的影响 地貌条件是影响地下水循环交替条件的重要因素。
区域控制地表水文网的发育特点——控制岩溶发 育的总趋势。
岩溶发育具有明显的叠加性和由分水岭至河谷明 显增强的特征。
岩溶发育受可溶岩分布、构造特征和构造线方向 控制。