隧洞地下水引起的地质问题

2023-09-18 理论教育版权反馈

【摘要】：地下水对隧洞的稳定性及其引起的环境问题比较复杂,其形式也是多种多样。隧洞围岩如长期浸泡于地下水中,其岩石强度肯定受到不同程度的影响。地下水引起断层及挤压带的力学指标下降。若岩体较破碎,就很容易产生“管涌”、“流土”式破坏,进而造成隧洞的变形或失稳。

地下水对隧洞的稳定性及其引起的环境问题比较复杂,其形式也是多种多样。据目前的资料显示,主要有以下几个方面的问题[35]:

(1)岩石遇水软化,强度降低。隧洞围岩如长期浸泡于地下水中,其岩石强度肯定受到不同程度的影响。据羊湖电站的岩石干、湿抗压强度的对比试验发现,岩石的湿抗压强度明显低于干抗压强度,其软化作用非常显著,岩石的软化系数在0.50～0.75之间。对软化系数较大的岩石应考虑长期浸水后强度的降低及其对地下工程的安全与运行的影响。

(2)地下水引起断层及挤压带的力学指标下降。当受到地下水作用时,断层带及挤压带的力学指标(内摩擦角及凝聚力)将大幅度下降,而隧洞的稳定性又多受断层及挤压带的控制,因此地下水有可能导致隧洞出现塌方。

(3)地下水常使隧洞产生碎石流。破碎带及挤压带岩体破碎松散,一般为未胶结的碎块、碎石及泥沙等,当地下水位较高、涌水量较大时,由于地下水的作用,施工中常形成碎石流甚至泥石流,洞室局部被掏空,产生“流土”、“管涌”式破坏,导致部分洞段塌方。

在岩溶地区,经常出现隧道涌泥涌沙,它一般因填充在岩溶管道中的饱和泥沙,在岩溶被揭穿或阻隔层被突破后,随岩溶水在重力和水力坡降作用下涌入隧道而形成的,可造成洞内淤塞、围岩支护体系和施工设施破坏等事故。岩溶隧道的涌泥沙和涌水往往同时产生,其灾害主要是:岩溶管道中泥沙随水而运移,时通时堵,并产生一系列的水力效应如水击效应、气爆效应等,使隧道涌水突泥发生非常规的剧烈变化。最明显的就是隧道或巷道开挖以后产生的井下泥石流现象,这是井下危害最大的地质灾害。京广线大瑶山隧道、京珠高速靠椅山隧道以及湖南斗恩煤矿中都曾发生过此类灾害[36]。

(4)隧洞出现渗水、涌水时,动水压力对隧洞围岩的稳定不利。隧洞中岩体均有不同程度的裂隙发育,裂隙多具有一定的连通性,含水丰富,隧洞开挖后形成临空面,地下水多沿张性裂隙渗出,施工时地下渗水常追随掌子面而移动。如果所挖的洞段地下水水头较高,地下水还会对隧洞围岩及衬砌产生一定的外水压力,地下水流的涌出也将产生更大的动水压力。这些附加应力的存在对隧洞围岩的稳定产生很大的影响,集中的大量涌水有可能引发大塌方。

(5)水位突升或骤降使隧洞变形或失稳。如果隧洞衬砌存在着某种缺陷,隧洞充水后洞水可能大量渗入围岩,水位的突然上升使围岩增加了外水压力;当隧洞放空检查时,如果快速泄空,地下水将通过混凝土缺陷部位,快速渗入洞内,使这些部位产生巨大的动水压力。若岩体较破碎,就很容易产生“管涌”、“流土”式破坏,进而造成隧洞的变形或失稳。

(6)由于隧洞涌水,可能造成地表水、地下水枯竭,生活用水及工农业供水受到影响。

隧洞地下水引起的地质问题

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