隧道工程课程论文

西南大学

《地下结构与隧道工程》课程论文

论文题目：隧道工程中的常见的地质问题与防治

学院：工程技术学院

专业：土木工程

年级： 2013 级

*名：***

2016年 6月 15日

目录

摘要： (1)

前言 (1)

一、隧道工程主要灾害地质问题 (1)

1、塌方 (1)

2、滑坡 (2)

3、涌水和突水 (2)

4、岩爆 (2)

5、其它地质灾害 (3)

二、隧道工程主要灾害地质问题的防治 (3)

1、塌方的防治措施 (3)

2、滑坡的防治措施 (3)

3、突水与涌水的防治措施 (4)

4、岩爆的防治措施 (5)

5、有害气体的防治措施 (5)

结语 (6)

主要参考文献 (6)

隧道工程中常见的地质问题与防治

孙志鸿

西南大学工程技术学院土木工程01班学号：222013322220149

摘要：隧道工程在施工过程中，随时都受到地质灾害问题的影响。如何

防治这些问题，是隧道工程设计和施工的重要课题。本文介绍了隧道工

程中常见的地质灾害问题及其防治对策。

关键词：隧道工程；地质问题；防治；

前言

为了提高线路质量满足环保和城市用地要求，国内外隧道工程的数量及规模发展十分迅速。但隧道工程受到长度和深度等多方面的影响，施工的地质环境越来越复杂，施工时遇到地质灾害问题愈加严重。而隧道施工中的地质灾害问题常常是影响隧道施工的关键问题。结合工程实践,本文讨论了隧道工程施工中常见地质灾害问题,并提出了具体的防治措施。

一、隧道工程主要灾害地质问题

1、塌方

塌方是隧道施工中最常见的灾害现象之一,由于围岩失稳所造成的突发性坍塌、堆塌和崩塌,常会造成严重的安全事故。塌方产生的原因最主要是地质条件。地质条件直接影响隧道塌方发生的概率。设计的不足和人为施工的失误也会引起塌方。

塌方往往发生在如下的情况中：地壳在构造运动的作用下，薄层岩体形成小褶曲，错动发育地段，隧道施工从此处通过，常发生塌方。隧道穿过断层及其破碎带，一经开挖，潜在应力释放，承压快，围岩失稳而塌方。通过各种堆积体时，由于结构松散，颗粒间无胶结或胶结差，开挖后引起塌方。隧道穿过浅埋或隧道进出口附近，围岩自稳能力差或受偏压影响，开挖中引起坍塌。岩层软硬相间或有软弱夹层的岩体，在地下水的作用下，软弱面的强度大大降低，因而发生塌方。地下水的软化、浸泡、冲蚀、溶解等作用，加剧岩体的失稳和塌方。围岩比较差、断层或节理面呈楔型状态，构成不利组合，在内应力或地下水的作用下，产生突

然塌方，这种塌方是最不易观察和发现的，也是比较危险的。

2、滑坡

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的地质灾害问题。产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间，两侧有切割面。从斜坡的物质组成来看，具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低，容易产生变形面下滑；坚硬岩石中由于岩石的抗剪强度较大，能够经受较大的剪切力而不变形滑动。但是如果岩体中存在着滑动面，特别是在暴雨之后，由于水在滑动面上的浸泡，使其抗剪强度大幅度下降而易滑动。

降雨对滑坡的影响很大。降雨对滑坡的作用主要表现在，雨水的大量下渗，导致斜坡上的土石层饱和，甚至在斜坡下部的隔水层上积水，从而增加了滑体的重量，降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。

地震对滑坡的影响很大。究其原因，首先是地震的强烈作用使斜坡土石的内部结构发生破坏和变化，原有的结构面张裂、松弛，加上地下水也有较大变化，特别是地下水位的突然升高或降低对斜坡稳定是很不利的。另外，一次强烈地震的发生往往伴随着许多余震，在地震力的反复振动冲击下，斜坡土石体就更容易发生变形，最后就会发展成滑坡。

3、涌水和突水

涌水和突水问题是隧道工程中的又一常见地质灾害,其中尤以突水和携带大量碎屑物质的涌水危害性最大。矿体信围岩空隙中的地下水、地表水水源，在压力作用下涌出，称为涌水。量大、势猛，突发的涌水，称为突水。涌水和突水多发于节理裂隙密集带、构造形成的风化破碎带;突水灾害多发于岩溶洞穴、溶隙发育地段、含水层与隔水层交界面。隧道岩体的突水、涌水是影响施工进度和安全的一个重要因素，适时处理涌水对施工是非常重要的。目前国内外对岩体裂隙涌水预测预报的研究有一定发展，但准确性有待进一步提高。

4、岩爆

岩爆是岩石工程中围岩体的突然破坏，并伴随着岩体中应变能的突然释放，是一种动力失稳地质灾害。岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现

象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。发生岩爆的原因是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性。这时一旦地下工程破坏了岩体的平衡，强大的能量把岩石破坏，并将破碎岩石抛出。其直接威胁人员、设备安全，影响工程进度，已成为地下工程世界性难题之一。

岩爆一般岩石砂岩为主，岩石坚硬干燥，在未发生前，无明显的征兆。岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可达数吨重。小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的鱼鳞片状脱落，脱落面多与岩壁平行。岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆。由于爆破振动影响，造成开挖洞段应力重新分布，造成碛头较大面积岩爆、爆落出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道。

5、其它地质灾害

对于隧道工程而言，除了岩爆，塌方以及涌水突水等地质灾害问题外，在施工中还可能存在地面沉陷和塌陷，有害气体的存在引发的瓦斯爆炸等不同类型的灾害问题,对隧道的施工和人员设备的安全造成严重的威胁。

二、隧道工程主要灾害地质问题的防治

1、塌方的防治措施

对松散、破碎围岩体隧道的塌方，一般情况下，可采用提高围岩的整体强度和自稳性的措施加以处理。施工中常见的处理方法有：超前长管棚和超前锚杆等措施，这些措施都可以使围岩进行稳定与强度的加固处理，使隧道塌方机率降低。而断面大隧道在开挖中，一定要对软弱围岩的部分采取逐步开挖的施工方法，这样既可以使围岩大大缩短暴露的时间，在开挖后，也可以立刻进行支护处理，使隧道围岩稳定性大大增加。避免了因隧道跨度大、结构受力复杂、施工难度大、围岩松散破碎、自稳能力差的特点而易发生的塌方事故。

对于开挖断面较大的隧道,通过软弱围岩区域可采取分步开挖,为了减少围岩的暴露时间,开挖后应立即支护,从而可提高隧道围岩体的自稳性。

2、滑坡的防治措施