某高速公路乌池坝岩溶隧道涌水成灾机理研究

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1、某高速公路乌池坝岩溶隧道涌水成灾机理研究第一章绪论1.1研究目的及意义險道涌水灾害是随道工程建设中一个难题，在国内外險道建设中都曾经发生过许多严重涌水事故，大规模涌水常常造成巨大经济损失和人员伤亡。郭旭晶（200)，徐则民（2005)，白明洲（2006)，等归纳总结了国内外隧道涌水一些例子。日本东海道干线旧丹那險道(.804km),施工阶段曾发生六次大突水涌泥事件，最大瞬时涌水量达19.35><104ni3/d，造成严重伤亡；前苏联贝阿铁路北穆險道（15.30km)，施工涌水量高达60.0><10Vi3/d;襄偷线大巴山險道施工时最大涌水量20.

2、55><]04m3/d;川黔线类山关險道施工时最大涌水量19.20xl0V/d；中梁山隧道因突水致使洞顶塌陷29处，共2139m2，致使当地48处泉水中37%枯竭；京广线南岭隧道因突水突泥引起地面塌陷共65处，曾使既有线下沉，断道6小时；京广线大瑶山随道班古墙地区因突水引发地面塌陷一百余处，井水、泉水、水库枯竭，影响范围数平方公里；广渝华签山高速公路險道在1998年曾发生过六次大突水，最大瞬时突水量近69xl04m3/d，致使施工设备被冲毁，随道游塞，停工近3个月；雅袭江二级电站施工探洞发生高达2m3/s大突水，导致一条施工險洞直接报废；大风a口隧道在开挖中

3、因涌水涌泥进而引发大面积坊塌；渝怀铁路武隆随道因岩溶水涌入險道，最大涌水量达到了718.6><10Vi3/d,给施工造成极大损失和危害。马鹿箐險道自2004年6月开工以来，先后发19次特大突涌水。2006年1月21日，中铁十一局在湖北省恩施州利川市宜万铁路马鹿菁險道2480米处施工时，平导洞发生透水事故并通过联络巷灌入正洞，瞬间淹没3200m隧道涌出洞口，突水量达每小时达70万m3，造成11人失踪。2008年4月11日下午5时10左右，位于马鹿箐隧道进口泄水洞内一施工设备突然倒塌，5名工人进入洞内抢修时，洞内突然发生涌水，10多万m3瞬间涌水当场造成1人死亡

4、、4人失踪。12日上午，又陆续发现3名失踪人员遗体，至13日上午仍在寻找另1名失踪人员。该險道直至2009年1月10日才完全贯通。涌水存在，不仅填塞坑道、掩埋设备，给隧道施工带来了巨大困难，严重者还会造成人员伤亡。若施工时对險道涌水认识不足，防排和处理措施不当，还会不同程度地影响隧道建成后正常运营。因此，加强随道涌水突泥研究，对保障隧道和施工、施工地质超前预报、拟定有效整治措施以及險道安全运营，均有非常重要意义。国内外对隧道水文地质条件研究历来较重视。一般情况下，險道水文地质研究首先应查明險道所在水文地质单元内地下水补给、径流、排泄规律，确定險道水文地质类型和主要充水、

5、充水途径，进而计算隧道涌水量，为隧道施工过程中疏干排水方案设计提供科学依据。其中，險道涌水预测是隧道水文地质研究重要内容。正是由于涌水灾害危害性和突然性，使得隧道施工设计对这类地质灾害加大了研究和防治力度。險道涌水预测是一个复杂水文、工程地质问题，它关系到險道方案工程设计、施工条件、工程造价、养护条件和运营安全。当长、特长險道必须通过岩溶发育地带，即为岩溶險道时，则有可能发生严重涌突水问题。本研究结合湖北省交通厅科技项目沪蓉西高速公路岩溶險道地质超前预报关键技术研究和湖北沪蓉西高速公路建设指挥部科技项目湖北沪蓉西高速公路險道地质超前预报，拟深埋特长岩溶險道乌池现隨道为工

6、程背景，开展險道涌水成灾机理研究，旨在为隧道施工过程中提出涌水防灾安全距离与疏干排水方案设计提供科学依据。综上所述，本研究具有重要理论意义和工程应用价值。1.2国内外研究现状1.2.1岩溶隧道涌水地质模型一般来说，岩溶化岩体为广义上多重介质体系，其中既有岩块中孔隙、分割岩块裂隙，还有孔隙受岩溶化改造形成溶孔、溶穴以及裂隙溶烛而成溶隙，岩溶强烈发育地区甚至还有宏观巨大岩溶管道网络、地下暗河等。岩溶水运动特征和规律有别于孔隙水，主要在于两者含水介质空隙特征具有明显差异，表现在孔隙中空隙类型单一，其水动力特征相对均一；而由基质（岩块）孔隙和微裂隙、中宽裂隙以及岩溶管道和宽裂隙

7、对岩溶水动态有着不同贡献，岩溶地下河系统内水流运动方式则多受控于岩溶多重介质环境，其水流运动具有方向多重性、速度多变性、地表地下方式转化性、时空配置多样性等特征。通常情况下，岩溶地下水流态可以划分为缓慢流渗流系统和快速紊流系统缓慢渗流系统普遍存在于岩溶化岩体中，该类岩溶地下水具有层流特性，符合达西定律，可以采用一般地下水渗流理论来描述和解释；而快速紊流系统在岩体中控水能力强，动态变化快且多呈紊流状态，其运动和传输类似于管道流体或地表水体，在岩溶管道网络中运移地下水可以釆用混联管道网络系统中管道水力学理论进行模拟，而在地下暗河及转入地下伏流