浅议黄土隧道常见工程地质灾害和其防治措施

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1、浅议黄土隧道常见工程地质灾害和其防治措施　　摘要黄土是西安地区所特有的土体，其表现出的特殊工程特性，对工程结构物危害大，特别是在黄土隧道修建过程中，塌方和湿陷是两种最常见的地质灾害。黄土地层中的水对隧道的影响举足轻重，围岩中水的作用是黄土隧道设计、施工时的重点研究内容和关注对象。因此，加强防排水以及及时合理衬砌是黄土隧道施工过程中预防地质灾害的有效措施。关键字黄土隧道；湿陷；塌方；灾害防治中图分类号：U45文献标识码：A文章编号：1黄土的工程特性对隧道工程的影响1.1黄土的湿陷性7湿陷黄土【1】在自重压

2、力或外力荷载压力不变时，受水浸湿后结构迅速破坏，产生急骤显著附加下沉，从而引起地面的变形和建筑物破坏；湿陷性由湿陷系数、自重湿陷量、总湿陷量等指标【2】表征，宏观表现为浸水后沉降量显著增大。我国湿陷性黄土的分布面积约占全国黄土分布面积的60%左右，大部分分布在黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原地区，面积达27万km2。黄土的疏松多孔结构，尤其是结构性孔隙是黄土湿陷性的必要条件；黄土中的不抗水粒间胶结是黄土湿陷性的充分条件；遇水浸泡后黄土胶结削弱强度降低，并且其削弱程度随水量的大小

3、成比例变化，极易产生湿陷、呈饱和流塑状态，从而减弱甚至丧失承载和自稳能力。这是黄土湿陷性的本质。1.2黄土的击实性黄土击实性是指黄土在一定外力冲击作用下密度、含水量、强度等物理力学性质随冲击强度而变化的特性。一般冲击强度大时密度增大、含水量降低、强度提高。改变击实功，最优含水量和最大干密度也发生变化，击实功大能客服更大的摩擦阻力，所以最大干容重增大而最优含水量降低。7黄土的孔隙率在50%左右，按照孔隙的大小、形状、数量以及连通性等方面，黄土中的孔隙被分为微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙【3】。其中，微孔隙

4、形成于胶结物中，杂乱分布，连通性差，透水性弱，主要是胶结物孔隙；小孔隙均为粒间孔隙，小孔隙由骨架颗粒相互穿插，紧密排列组成，又称为镶嵌孔隙，含少量胶结物孔隙；小孔隙和微孔隙在黄土沉积时形成，由骨架颗粒群形成的架空孔隙，数量较多，对骨架颗粒的稳定起着主要作用；中孔隙由骨架颗粒相互支架构成，数量多，为颗粒的变位提供了空间，连通性好，透水性强，是黄土产生震陷的主要原因，又称为支架孔隙；而大孔隙主要在黄土沉积后成岩过程中由生物作用形成，呈管状或不规则状，数量少，主要是黄土中次生的根洞、虫孔、鼠穴、节理【4】和裂

5、隙以及溶蚀孔洞。2黄土隧道地质灾害的主要类型黄土隧道工程地质灾害的两个基本类型是自然营力导致的灾害和人为作用导致的灾害。自然致灾主要是黄土的工程特性和地质环境引起；人为致灾主要是施工方法和支护衬砌导致的。2.1塌方由于黄土是垂直节理【4】发育的，彼此在水平方向的连接力较弱。在干燥时，黄土的强度较高，衬砌受力较小；遇水后黄土强度随之降低，这时极易引起衬砌的受力不均匀，并且由于隧道表层黄土厚度分布多不均匀，从而在黄土梁去隧道易成偏心压力，成为偏压隧道，造成塌方等地质灾害。由于各种因素，神延铁路隧道发生过24

6、次大塌方，小塌方不计其数【5】。另外，黄土隧道坍落时从围岩开始变形，一般会经历弹性变形、塑形变形、松动、坍落等过程。在隧道开挖和支护时，由多种因素的影响，围岩整体的力学性质和稳定状态发生变化，隧道塌方也就随之而来。2.2湿陷7研究表明粘粒含量及赋存状态是影响黄土湿陷性的主要因素，在一定压力作用下黄土受水浸湿后模量降低，由此导致明显附加沉降，隧道覆盖层产生湿陷引起土体局部不稳、应力集中。离石黄土一般不具湿陷性，原因主要是离石黄土湿度较大，含水量较高；粘粒含量增多，因此黄土隧道湿陷性的危害集中在浅埋地段和洞

7、口段。已有工程表明马兰黄土具轻微自重湿陷，湿陷深度仅在数米之内，故除了洞口段和特浅埋地段外，黄土隧道可不考虑湿陷性。如神延线的二郎山隧道最浅处只有4m，两侧均是黄土梁，构成集水区，湿陷后形成陷室、盲沟，若不采取措施，长期作用会切穿“浅层”，最后导致塌方冒顶。3黄土隧道工程地质灾害的防治措施3.1加强防排水工作黄土隧道在施工过程中水的危害是极大的。隧道塌方、表覆层滑塌等地质灾害的发生均不同程度地受到水的作用。由此可见，黄土隧道防治的首要对象就是水。7隧道开挖后，加强洞内防排水工作，如果水量较大可在初期支护

8、背后布设软式透水管【6】将水集中排出，避免围岩受水浸泡，而使变形加剧。隧道洞内，顺坡排水时，采用仰拱超前的方法，同时完成洞内排水沟，形成排水系统；逆坡排水时，下部开挖设集水井，疏通周围汇水通道，用水泵排出洞外。隧道出现大面积淋水或者成股状水流涌出时，采用引流管，直接引入集水井。洞顶覆盖层的渗水是洞内集水的主要途径，可适当改变表层地貌形状，以利于雨水的疏散；夯填陷穴等天然集水坑，疏导地表水，减小其渗流量。3.2及时合理的衬砌黄土隧道衬砌支护尤