岩溶地区隧道突水突泥灾害分析及防治措施研究

史永军

摘要：文章对岩溶地区导致出现隧道突水突泥灾害的影响因素进行分析，介绍此灾害可能对隧道工程施工所造成的危害，并提出了相应的灾害防治措施，以供参考。

关键词：岩溶地区；隧道突水突泥灾害；防治

1引言

岩溶在我国具有广泛的分布，在此地区进行隧道工程施工容易导致突水突泥灾害的发生而影响工程进度，甚至对设备造成损坏以及对隧道造成淹没，还会出现人员伤亡等事故。在目前我国铁路工程施工中隧道工程在不断增多以及覆盖范围在不断增大的情况下，就需要针对岩溶地区隧道工程施工中容易出现突水突泥灾害问题的情况进行分析，并对相应的灾害防治措施进行研究和制定。

2主要影响因素

2.1地质条件的影响

地质条件对岩溶地区隧道施工中突水突泥灾害的影响主要表现在地质条件中的汇水地区对突水突泥灾害的发育比较有利，这主要是由于其中存在的可溶性地层中期石灰岩等地层岩性比较有利于突水突泥灾害的发生。而且由于较为复杂的地质构造区域中由于其存在的地层破碎以及完整性较差的特点，导致大型溶洞的情况比较多，也是对突水突泥灾害起到促进作用。此外影响突水突泥灾害的诱发因素中还有溶洞的填充情况、尺寸特征、水压、与地表水或地下水的连通情况等。而且由于在原始裂缝岩溶条件下的岩体还会有裂缝的不断扩大会导致溶蚀裂缝的出现，其中比较大的裂缝还存在向岩溶管道发育的可能，这就会在长时间的发育滞后形成溶洞而影响隧道工程的施工和使用安全。

2.2气候条件的影响

铁路隧道工程所在区域中的气温以及降雨量等气候因素会影响岩石的溶蚀性以及溶洞内水的赋存情况。而且不同季节中的气温、降雨程度、降水量、蒸发量以及地面径流和渗透量等因素也会有所不同，在比较高的气温条件下，会具有较大的水的流动速率、溶蚀速度以及对岩层的溶蚀速率，在此情况下会表现出较快的岩溶发育速度。加之水的渗透速率和运动速率还会受到降雨强度和总量的影响，加上雨水中的食源性物质还会对岩溶的发育起到促进作用。而出现加大突水突泥可能性的季节通常为夏季，这主要是由于此季节中的降雨量比较充足，地表水径流以及地下水会渗入其中并形成岩溶水，且在此水中由于含有的泥沙量比较大则提高了突水突泥危害的程度。而且还由于在此季节中的突发暴雨概率比较高，这也会由于此问题会导致地下水位突然升高以及水压增大而导致突水突泥概率的增加。

2.3工程扰动的影响

由于在铁路工程隧道工程开挖过程中会对原有的岩体平衡状态起到打破的作用，并且在打破之后会在隧道的周围产生凌空面和围岩的松动圈。在此状态的影响下会出现原有裂隙扩张以及新裂隙的发育情况，这就会对岩体的应力状态和流场造成改变。在出现了上述情况并且导致被破坏之后的围岩应力状态超过了其臨界点之后就会导致此问题的发生。此外由于开挖面附近的水力梯度会受到岩溶水压力和开挖掌子面与溶洞之间距离的影响，而此水力梯度又是引起突水突泥灾害的主要原因之一。此外在工程勘察阶段如果发现了突水突泥灾害的风险，没有对其采取有效的预防措施也会导致此类灾害的发生。

3岩溶地区隧道突水突泥灾害的危害分析

岩溶地区铁路隧道工程施工中所出现的突水突泥灾害的危害主要受到溶洞水量、水压和填充情况的影响，主要表现在出现突水突泥问题时会将地层内的原有平衡状态打破并且造成地下水流场和补排关系的改变，这就会导致一系列环境问题的出现而影响周围人们的日常生活以及安全。其危害主要表现在会改变隧道上覆松散层的应力并增高大动水压力，此问题会造成岩溶地区出现地面沉降或者塌陷等问题，而且此灾害问题主要发生在低吸水位存在急剧变化的区域以及强径流带中。此外在开展隧道开挖作业中也会对含水围岩造成揭露以及对地下水进行疏排，这就会降低吸水储量而在成周围渗流场和补排关系的改变，在此因素下会导致出现地表河溪断流以及井泉干枯等问题。而如果出现了大量的突水突泥问题，还会由于造成充水围岩的疏干以及水循环的加速而对氧化作用起到促进作用，增加地下水中的部分金属元素以及改变PH值而导致水污染问题的发生。此外，在对水进行疏排的过程中也会由于操作错误而出现二次污染的问题，影响周围居民以及工业用水的安全，且具有较大的治理难度。

4岩溶地区隧道突水突泥灾害防治措施

4.1超前预报

针对引发突水突泥灾害的溶洞填充物及水压的影响区域内与隧洞围岩塑性区域内的导通因素，需要通过超前地质预报来掌握掘进方向中可溶性地质条件的情况，做好隧道近距离穿越岩溶地区时的岩柱完整性和稳定性保证工作。还可以根据超前预报的结构来执行相应的加固方案来保证速调直接穿越岩溶地区时的施工可靠性。所采用的超前预报方法主要有超前钻探和物探等方式，主要的探测内容就是溶腔的规模、位置和性质，用于对施工设计起到指导作用。

4.2对合适的施工工艺进行选择

针对比较容易出现在隧道开挖以及初期支护阶段中的此问题，在分析其原因之后，针对初期支护阶段需要通过合理的开挖方法避免在开挖中破坏其渗透水压，保证对外水压力起到抵挡作用。所采用的方法主要有全断面法、台阶法、环形开挖留核心土法、中隔壁法、交叉中隔壁法、双侧壁导坑法等。且在对上述方法进行选择时应按照隧道实际情况以及上述超前预报的结果等因素进行选择。

4.3监控量测技术

在岩溶地区隧道工程施工中需要做好对地质环境、支护状态、地表沉降、拱顶下沉量、周边位移、围岩压力、钢支撑内力与外力等内容的监测。

4.4灾害预警

通过灾害前期预警和灾后应急措施的制定与实施来实现对灾害前兆信息进行有效识别，其主要的原理就是在超前预报的结果基础上进行监控量测工作的开展之后，做好对断层破碎带、软弱夹层等灾害的预警。在上述预警的基础上来开展施工工作的开展。发挥预警的辅助决策作用来实现对此灾害的有效防治。

5结语

在岩溶地区开展铁路隧道工程施工中容易出现突水突泥灾害，其可能会诱发各种地质灾害以及隧道工程施工中的安全事故而造成经济损失、人员伤亡等问题。这就需要在对影响出现突水突泥灾害的因素进行分析以及对此灾害的危害进行介绍之后，通过超前预报、合适的施工工艺以及监控量测和灾害预警等方式来对此灾害问题进行防治。

参考文献

[1] 余会明，安海棠，张卫强. 岩溶地区隧道突水突泥灾害分析及防治对策[J]. 现代矿业，2016（6）.

[2] 万京书. 岩溶隧道突水突泥机理及其防治措施[J]. 建筑技术开发，2018，v.45；No.392（14）：85-86.

（作者单位：中铁十二局集团第四工程有限公司）