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原文传递中坝岩溶隧道突水形成机理及防治措施研究

论文题名：	中坝岩溶隧道突水形成机理及防治措施研究
关键词：	岩溶隧道;突水机理;超前地质预报;防治措施
摘要：	西部大开发的快速推进，长复杂岩溶隧道工程越来越多。该类隧道在修建过程中由于洞身长、埋深大和地质条件相对较复杂，经常会遇到一系列地质灾害问题，其中以隧道涌突水和突泥最为常见，危害性也最大，一旦发生较大规模的涌突水和突泥，轻则淤埋隧道，冲毁机具，使隧道正常施工被迫中断，重则会造成重大的人员伤亡和巨大的经济损失，甚至会被迫隧道停建或线路改线。因此，提高长大岩溶隧道修建水平，岩溶隧道涌突水和突泥形成机理、灾害预测与防治成为当前人们普遍关注和研究的重大课题。　　本文以中坝岩溶隧道突水作为研究对象，在收集前人研究资料的基础上，详细调查了研究区沿线岩溶发育特征和水文地质条件，分析研究了岩溶含水介质类型、含水岩组空间展布以及岩溶地下水系统的补、径、排条件，得出了岩溶突水形成机理，并用FLAC3D软件对充水溶洞与掌子面间岩盘安全厚度进行了施工力学性态数值模拟，并研究了该隧道超前地质预报体系和提出了岩溶突水的防治原则与措施。通过研究取得以下成果和认识: 　　(1)隧道掘进至里程DK55+221时，掌子面遇到突水灾害，突水水源来自于隧道顶板上部发育的地下暗河。掌子面主要的突水点为洞顶左上方一条NW向发育的陡倾溶蚀裂隙，该裂隙产状为N10°W/65°NE，最大张开约10cm，其延伸方向切穿了顶部的暗河通道，形成导水通道，隧道洞顶上部的暗河水向更低的排泄面涌入，造成突水灾害。　　(2)运用三维数值模拟对隧道施工力学行为进行研究，三维模型掌子面距充水溶洞18m，隧道沿y轴正方向开挖，采用全断面分14步进行开挖，前4步每步开挖3m，5步和6步每步开挖1m，7～14步每步开挖0.5m;通过分析计算结果可以得出:①围岩级别和溶洞水压都会影响隧道掌子面岩盘安全厚度，围岩级别越低，岩盘安全厚度越大，溶洞水压越高，岩盘安全厚度越大;②从同级围岩条件下掌子面岩盘安全厚度与溶洞水压关系曲线图可以得出岩盘安全厚度对溶洞水压的敏感性更高，1MPa水压时，V级围岩比Ⅳ级岩盘的安全厚度增加了约0.5m，而在4MPa时，其增量高达3m，因此在实际工作中更应注意高水压充水溶洞，更应注意安全。　　(3)通过对地质调查法、红外探水、地质雷达和超前钻孔等多种超前地质预报方法在中坝隧道中的应用成果分析，总结出各种预报方法对不良地质体的响应特征及优缺点，加之岩溶隧道的复杂性，对中坝隧道综合超前地质预报进行探索性研究，初步建立了该隧道综合超前地质预报体系，以提高隧道超前地质预报的准确性。　　(4)运用超前钻探手段，对隧道前方溶腔进行探测:岩溶空腔在距离目前掌子面DK55+221大约5.3m处出露，空腔的规模在隧道前进方向上为10～23m，呈现两头大中间小的特点，且为不规则状展布。空腔部分空间被淤泥质土充填，并呈上大下小的漏斗状，规模为7～20m，其余空间赋存水体。2013年3月15日发生了一次方量近1100m3的突泥，使溶腔内的充填物得到了释放。溶腔底部地下水位高于隧道，且存在丰富的水源补充，该水源与隧洞前方顶部地下暗河存在很好的水力联系，溶腔体内水量和水压有可能进一步增大，所以施工过程中仍然存在再次产生大规模突然涌突水的可能性。
作者：	贾汝涛
专业：	地质工程
导师：	邓辉;吕建祥
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文