岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突水模式

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和典型隧洞突涌水概念模型为目标,通过分析贵州夹岩深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补、径、排关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出典型岩溶隧洞突涌水模式分为断裂构造与暗河联合控水模式、岩溶管道控水模式和层理面控水模式,并提出了相应的预防及处理措施。对典型1#支洞不良地质段采取掌子面灌浆封堵措施,有效阻止了重大突涌水事件的再次发生。     

引汉济渭秦岭隧洞突涌水原因及涌水量预测

针对隧洞开挖施工中常见的隧洞突涌水等地质灾害问题,在分析隧洞涌水区域水文地质条件、有限元渗流计算和达西定律的基础上,研究秦岭隧洞椒溪河段开挖涌水原因并预测涌水量。研究表明:在涌水发生的初期,涌水集中渗漏通道由断层泥及断层角砾填充,发生的流动为渗流,通过有限差分软件数值计算求得的隧洞开挖初期涌水量与实际隧洞开挖涌水初始阶段的涌水量非常接近;在涌水稳定阶段,涌水集中渗流通道发生类管涌的水力破坏,通过集中渗漏通道流入隧洞内的流量为1 671.55 m3/h,与现场实测隧洞涌水稳定时的最大涌水量1 700 m3/h接近。研究成果可应用于水文地质条件类似的隧洞工程涌水量计算。     

干河泵站引水隧洞特大涌水处理实践

牛栏江-滇池补水工程干河泵站引水隧洞在穿越地下暗河施工中，其2号施工支洞出现特大集中涌水。为解决涌水问题，通过专题补充地质勘探，查清了隧洞掌子面的涌水量、涌水的补给途径、水压等情况，并采取分流、分级强抽排结合洞内开挖支护的措施，使涌水得到控制，而后根据支洞段开挖所揭示的暗河情况，按制订的封堵预案成功封堵涌水。该工程抢险实践对类似岩溶地区地下隧洞特大涌水处理提供了成功经验。     

天生桥二级水电站引水隧洞高外水压力形成机制及排水效果渗流场分析

天生桥二级水电站引水隧洞穿过多条岩溶管道。隧洞在施工期多处发生了大涌水。根据暗河的岩溶水文地质条件，分析了高外水压力形成机制；并进行平面渗流场分析，研究设置排水洞后降低外水压力效果。结果表明：设置排水洞后外水压力大大降低．目前，排水洞及其支洞已戳住部分暗河水流，排水效果明显。证明设排水洞是降低外水压力的有效措施。     

基于解析法的隧洞施工对地下水环境影响预测

涌突水是岩溶隧洞工程建设中经常会遇到的一个突出性问题。以滇中引水工程玉溪红河段(新庄-蒙自)的小扑隧道为例,介绍地下水环境影响评价过程,提出分段运用解析法对其20个桩段进行涌水量预测。主要采用大气降雨入渗法和地下水动力学法预测正常涌水量,采用地下水动力学法预测最大涌水量。结合现场调查发现施工区内有溶洞、落水洞、暗河,隧洞施工过程中可能袭夺暗河地下水导致较大涌突水灾害发生。根据解析和现场调查结果,提出了科学合理的防治对策和工程措施,以规避可能的重大地下水环境影响。     

天生桥二级水电站引水遂洞高外水压力形成机制及排水效果渗流场分析

天生桥二级水电站引水隧洞穿过多条岩溶管道，隧洞在施工期多处发生了大涌水。根据暗河的岩溶水文地质条件，分析了高外水压力形成机制，并进行平面渗流场分析，研究设置排水洞后降低外水压力效果。结果表明，设置排水洞后外水压力大大降低，目前，排水洞及其支洞已截住部分暗河水流，排水效果明显，证明设排水是降低外水压力力的有效措施。     

复杂岩溶区深埋长隧洞涌水量预测分析

涌突水是深埋长隧洞施工中最为突出的地质灾害之一,尤其是在岩溶发育地区,做好涌水量预测分析是保证施工安全的前提。以滇中引水工程某深埋长隧洞为例,基于地下水模型系统软件GMS,并结合隧洞穿越段地下水含水介质特性、岩体水文地质结构、地下水流动系统特征、地下水化学及其环境特点,建立了三维渗流场数值模型,经与传统经验公式相比较,对计算结果的差异性进行了分析,验证了数值计算方法的可行性。最后利用该模型对隧洞施工期不同工况下的涌水量进行了预测分析,并对周边地下水的影响进行论证,为工程设计和施工提供了科学的参考依据和技术支撑。     

下穿岩溶天坑隧道暴雨期涌水量峰值估算方法

岩溶地区隧道建设不可避免会遭遇涌水灾害,突涌水量估算是岩溶隧道施工抢险与后期处治方案制定的重要基础。天坑洼地是岩溶地区特殊地貌单元,是联接岩溶地区地表水与地下水的重要通道,下穿岩溶天坑隧道涌水量不仅受岩溶区水文地质条件控制,而且还受到暴雨期岩溶天坑小流域地表径流补给的影响。结合实测数据和统计数据,基于小流域暴雨资料推求地表汇流洪峰形成机制,提出了一种考虑岩溶天坑流域地表径流补给的下穿岩溶天坑隧道暴雨期突涌水量峰值估算方法,并结合鸡冠山隧道的隧址区地形地貌、水文地质条件与实测涌水资料,开展了案例分析计算与实测涌水量对比。结果表明：传统涌水预测方法无法考虑暗河与地表水补给的影响,与实测结果差距很大,本方法能够准确预测隧道下穿岩溶天坑区暴雨期突涌水量峰值,为保障岩溶区隧道施工与运营安全提供重要支撑。     

长输水隧洞中地下水影响评价分析及措施

为防止地下水在岔河长输水隧洞施工中发生涌水、突泥等不良地质问题,对长输水隧洞富含地下水洞段进行水文地质评价,对涌水量进行计算,得出各洞段地下水分布情况及施工过程中可能存在的涌水、突泥等地质问题。根据涌水量计算及地质情况分析,采取集水坑、集水井与水泵、排水管相结合的排水措施,采用钢纤维喷C20砼、超前地质预报、超前探孔、超前固结灌浆、钢拱架支撑等措施解决地下水对隧洞施工的影响。实践证明,采取的排水、支护方案合理可行,及时有效地处理了事故,并保证了后续施工的顺利进行。     

天生桥二级水电站Ⅰ号隧洞外水压力分析

天生桥二级水电站引水隧洞布置在岩溶地下暗河十分发育的可溶岩体之中 ,隧洞沿线地质条件极为复杂 ,不仅存在岩溶稳定及岩溶涌水地质问题 ,而且高外水压力荷载对引水隧洞的设计及运行安全影响极大。因此 ,对深埋隧洞的外水压力值的正确和评价 ,是关系到隧洞工程成败的关键问题之一。文章较详细地分析了地下水的形成及运动特征 ,对Ⅰ号隧洞的外水压力值进行了确定和评价。经近 6年运行检验 ,证实对该隧洞外水压力值的确定和评价是符合实际情况的。     

滇中引水工程香炉山深埋长隧洞主要工程地质问题

香炉山深埋长隧洞是滇中引水工程总工期控制性工程,隧洞总长62.596 km,最大埋深1 450 m,具有线路长、埋深大、勘察研究范围广、地质构造背景与岩溶水文地质条件复杂、地下水环境影响敏感等工程特点。勘察期通过大范围线路比选和综合勘察测试研究,逐步选定了隧洞线路并基本查明其工程地质与水文地质条件,对隧洞高地震烈度区抗震与穿越活动性断裂抗断问题、涌突水(泥)与地下水环境影响问题、高地应力与硬岩岩爆及软岩大变形问题、高外水压力问题及穿越煤层、膨胀土特殊岩土工程地质问题等进行了深入分析,为隧洞工程设计、施工提供了可靠的技术支撑,为类似深埋长隧洞的相关研究提供参考。     

岩溶隧道帷幕注浆止水技术及施工——以宜(昌)万(州)铁路金子山隧道为例

强岩溶区隧道施工中,隧道周边一定范围内的岩溶地下水在隧道施工中将导致隧道岩体工程地质和水文地质条件发生变化,造成围岩强度降低,渗透水压力增加,并可能造成隧道的突然涌水和突泥事故,帷幕注浆是隧道等地下工程施工中防渗止水的有效技术。以在建宜昌-万州铁路金子山隧道为依托工程,在介绍隧道帷幕注浆目的、注浆止水的机理基础上讨论了金子山隧道帷幕注浆止水施工工艺和注浆施工方案,详尽介绍了帷幕注浆的施工组织、机械设备和人员的配备,并就帷幕注浆中注浆量的推算和止浆墙的安全厚度进行了重点探讨,金子山隧道帷幕注浆的成功经验可为同类工程的施工提供技术资料和经验借鉴。     

复杂岩溶区深埋长隧洞线路比选优化实践

复杂岩溶区的深埋长隧洞在施工过程中不仅易发生涌水、突水、突泥等地质灾害,同时也可能引发一系列地下水环境问题。因此,隧洞应尽可能在非(或弱)岩溶化地层中穿越,以便最大限度地减少对地下水的疏干影响。选取滇中引水工程复杂岩溶区某一深埋长隧洞为研究对象,以水文工程地质调查及测绘为基础,充分借助钻探、地下水示踪试验及大地电磁测深等技术手段,宏观上对研究区深部岩溶的发育程度进行判断,并对研究区地下分水岭部位进行了较准确的界定,为隧洞线路最优化选择提供了合理、准确、可行的依据。经综合分析,确定比选线路2为最终优化线路。     

数值模拟法在隧道涌水量预测中的应用

隧道涌水量的预测是规划公路、铁路线路很重要的一个环节。随着隧道设计水平、施工技术的提高以及施工机械的进步,采用长大隧道乃至特长大埋深越岭隧道的设计方案越来越多,使隧道涌水量的预测问题变得日益突出和迫切需要解决。以某实际隧道工程为例,提出了运用水文地质数值模拟法计算隧道涌水量的新方法。将该地区的水文地质特征参数与现场监测数据选定后,可得到一种适用于该地区的水文地质地下水模型。通过与传统方法的预测结果比较后,证明了该方法的合理性。     

万开高速浦里隧道水文地质勘查及涌水量预测

目前国内尚无成熟的隧道涌水量预测技术方法。通过对重庆万开浦里隧道工程区进行水文地质勘查和专门水文地质钻探、试验,划分隧道工程区含水岩组及富水性,进而确定隧道工程区水文地质单元:隧道工程区由北向南分为南、北两个大的水文地质单元,北侧水文地质单元位于浦里隧道0+6000段,地表水及地下水向长江排泄;南侧水文地质单元位于浦里隧道6 000+11 000段,地表水及地下水向浦里河排泄,最后经浦里河排向长江。先选用径流模数法、大气降水法、裘布依理论式法、佐藤邦明经验式法对隧道正常涌水量进行预测,再选用古德曼经验式法、佐藤邦明非稳定流式法对隧道最大涌水量进行预测,并与已建邻近相同水文地质单元铁峰山二号隧道实际涌水量比较,二者正常涌水量量级相当,表明预测成果可靠。相关分析方法可供类似工程参考。     

基于组合赋权法-TOPSIS法的北天山隧道突水风险评价研究

在岩溶地区修建地下工程,特别是隧道工程,由于受地下岩溶水的影响,施工中常常会发生突发性的突水突泥地质灾害。为此,基于新疆北天山隧道突水灾害发生的影响因素,建立以地层岩性、地形地貌、地下水位、不良地质构造、气候降水等影响因素为主的指标评价体系。同时采用主观赋权法层次分析法计算主观权重,采用客观赋权法熵权法计算客观权重,将两者结合起来形成主客观组合赋权法用来计算综合权重。然后结合组合赋权法-TOPSIS法构建一种新的隧道突水风险评价系统,对新疆北天山隧道进行突水风险评价,评价结果在实际开挖中得到了较好的检验,体现出了准确性,说明该法对于隧道突水风险评价具有可行性。     

基于地下水环境影响的隧洞选线研究

为解决隧洞建设对周边地下水环境影响的问题,以滇中引水工程海东隧洞为研究对象,利用专门水文地质调查测绘、勘探、观测等技术手段,以及解析法、数值法等研究方法,对线路区岩溶水系统水文地质特征及与周边地下水环境的影响关系开展了系统研究,从地下水环境影响角度对海东隧洞选线方案进行了合理优化,推荐选择对地下水环境影响较小的B线方案。此案例剖析为引调水工程隧洞方案比选的分析评估思路提供参考。     

岩溶富水隧道超前地质预报技术——以宜(昌)万(州)铁路金子山隧道为例

岩溶富水隧道施工中对隧道掌子面前方一定范围内的地质情况进行超前探测和预测预报是保证隧道施工安全的关键技术。在宜万铁路金子山隧道岩溶富水区施工中,引进了TSP203隧道地质超前预报系统、红外线测水仪等先进仪器进行多途径超前地质预报。针对当前物理探测存在的多解性的特点,在施工实践中逐渐形成了以中长超前物探和超前水平地质钻探验证为主,辅以短距离地质素描超前分析和施工前超长炮孔加密确认的“多阶段、多手段、多层次”的“综合立体式超前预报技术”。以此技术为依托对强岩溶区富水隧道施工进行超前地质预测、预报,成功地穿越了金子山隧道进口工区岩溶富水带。     

红层隧道涌水流量衰减曲线特征分析——以雅康公路飞仙关隧道为例

岩溶隧道涌水在隧道建设过程中较为常见,但在红层隧道中鲜有先例。以雅康公路飞仙关隧道为例,基于泉流量衰减方程,将地质条件加以概化,拟合预测曲线,并与隧道涌水流量衰减实测曲线进行对比分析,采用"先拟合,后预测,再比较"的方法,分析了方程的适用性。结果显示,实测曲线与预测曲线相契合,表明方程选取适当,并且侧面佐证了隧道涌水的来源预测结果。