岩溶铁路隧道灾害及治理措施探讨

蒋凌云

（吉首大学张家界学院 湖南省张家界市 427000）

0 引言

随着我国交通行业的不断发展，隧道工程领域也随之崛起。而在岩溶地区进行铁路隧道施工最易出现溶洞突水、突泥、顶板溶洞填充物陷落、中底板塌陷等工程问题[1-2]，给工程施工带来困难。本文针对岩溶的形成、岩溶对铁路隧道的危害和岩溶地区的铁路隧道易出现的施工问题进行探讨，并提出了相应的处理措施，希望对岩溶地区铁路隧道的施工具有一定的帮助。

1 岩溶的形成

1.1 形成机理

岩溶是岩溶作用与其产生的一切岩溶现象，也称之为喀斯特。在长期地下水作用下，地下水对地表或地下可溶性岩石的溶蚀、侵蚀、溶蚀-侵蚀等作用而形成的[3]。

1.2 形成条件

1.2.1 岩石的可溶性

岩石的可溶性是熔岩发育的先决条件。不同岩石其组成矿物成分不一，其在地下水作用下的溶解度也不一样，按其溶解度可分为易溶解的岩石、中等溶解度的岩石、难溶解的岩石，而自然界中的岩溶地貌大部分是碳酸盐岩石经地下说的侵蚀、溶蚀、侵蚀-溶蚀作用形成的。

1.2.2 岩石的透水性形成溶洞的岩石必须具有一定的透水性。岩石的透水性取决于岩石中的孔隙和裂隙发育程度，通常而言，岩石中的孔隙裂隙越发育，岩石的透水性越强，也越容易产生溶洞。故在地表分化带、断层带和岩层面处岩溶较发育。

1.2.3 有溶解能力的地下水活动

有溶解能力的地下水活动是岩溶形成的另一必备条件。水对碳酸盐类岩石的溶解主要依靠溶解在水中的侵蚀性CO2，当溶解于水中的侵蚀性CO2越多，碳酸盐被溶解的也就越多。侵蚀性CO2与碳酸盐中的Ca－CO3发生反应，最终生成可溶性的Ca（HCO3）2。其化学反应如下：

有溶解能力的水主要靠大气降水补给，因不同地区降水量不一，进而导致不同地区形成的岩溶深浅不一。

1.3 影响因素[4]

1.3.1 地质构造

地质构造对岩溶的形成影响极大。岩石的地质结构不仅决定岩溶大小还决定岩溶的延伸方向，在岩溶形成过程中起着主控作用。同时地下水是通过岩石中的裂隙进行渗透，当岩石中的裂隙足够大时就会形成地下暗河，从而不断的溶蚀岩石。

1.3.2 地形地貌

在岩溶发育地区，地表水或地下水不断的作用于岩石，使得岩石产生不同程度的侵蚀、搬运、沉积作用，最终形成不同的地形地貌。有溶解能力的地下水又可在上述运动中流向不同的地形地貌，从而形成水流循环系统，不断影响岩溶的形成过程，形成多样的地形地貌。

1.3.3 地层岩性

组成岩石的矿物不一，进而导致不同岩石的性质不同。有溶解能力的地下水只对碳酸盐类岩石具有一定的溶解能力，当岩石中的碳酸盐矿物成分越多，岩石越容易被溶解，也就越容易形成岩溶地貌。同时并非所有的岩石只具备可溶性碳酸盐，更多的是可溶性盐与非可溶性岩共同组成的岩石，故在可溶性地下水的作用下，可溶性盐被地下水侵蚀或溶解，而非可溶性盐未被可溶性地下水溶解或侵蚀，这就导致岩溶易出现奇形怪状。

2 岩溶对铁路隧道施工的危害及防治措施

2.1 岩溶对铁路隧道施工的危害

查阅相关文献可知，在岩溶区域进行铁路隧道施工易出现溶洞突水、突泥、顶板溶洞填充物陷落、中底板塌陷等工程问题，针对以上工程常见问题可采取如下防治措施：

2.2 防治措施

2.2.1 超前地质预报

在铁路隧道施工过程中，常采用超前地质预报进行前方地质情况的探测，常用的探测技术有TSP超前地质预报、地质雷达、钻炮等技术。以上技术都是运用物探原理，通过拾取掌子面前方岩体的反射波信息，达到探知前方地质情况的目的。如若发现前方有岩溶存在，岩溶区域较小且无水的条件下可直接进行填埋处理。岩溶区域有水存在时，可在保证排水通畅的前提下进行填埋、注浆等措施，防治水进一步溶蚀或侵蚀围岩。如若岩溶区域较大，可采用跨越或绕避等措施。

2.2.2 红外探水

在复杂地质条件下，特别是有岩溶发育区域，在掘进过程中容易遇见隐患问题，如地下水体或含水层理。红外探水除可探测掌子面前方的地质情况外，还可探测掌子面前方顶板上方、底板下方、两边墙外部的地质情况。针对复杂水文地质特点，红外探测仪可实现全空间全方位探测。如若发现前方有水存在，可采用相应的排水措施，如引流、排、堵等，亦可采用跨越或绕避等措施。

2.2.3 综合治理

在岩溶区域进行铁路隧道施工时，因故未探及溶洞或地下暗河存在，导致施工过程中发生溶洞突水、突泥、顶板溶洞填充物陷落、中底板塌陷等工程问题，应及时进行综合处理。针对突水、突泥工程地质灾害，可利用大尺寸的超前钻孔进行探测，将内部的水释放，待水量下降时，可适当施作止水帷幕，防治地下暗河中的水进一步发生渗透。针对岩溶铁路隧道顶板溶洞填充物陷落、中底板塌陷，可及时对陷落或塌陷区域进行处理，随后采用喷锚技术进行支护，防治岩溶铁路隧道顶板溶洞填充物中和底板进一步发生塌陷。亦可对地表水采取截断措施，防止地表水发生渗透，增加地下暗河的涌水量。

3 结束语

岩溶地区铁路隧道施工中的岩溶问题依旧是一件极为复杂的施工问题，本文就岩溶的形成和岩溶铁路隧道施工中易出现的溶洞突水、突泥、顶板溶洞填充物陷落、中底板塌陷等工程问题进行了分析，并提出了相应的处理措施，对岩溶区域铁路隧道的施工具有一定的参考意义。