富水隧道渗水形式研究

张丹丹熊福

（1.重庆能源职业学院土木工程系重庆402260）

（2.中建隧道建设有限公司重庆400055）

【摘要】岩溶地区隧道施工过程中，根据渗水量、渗水速度的大小将隧道渗水形式表现为涌水和溃水。介绍了涌水的成因、类型以及溃水的地质成因、力学机制。另外，分析了隧道渗水对施工的影响，列举了近几十年隧道施工过程中的较大渗水事故。

【关键词】突水；溃水

【中图分类号】U458【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）10-0162-02

1.引言

随着我国西部大开发战略的持续快速发展，西部地区交通、水利等基础建设迅猛发展，已建和在建长大岩溶隧道越来越多[1-4]。突水已经成为我国岩溶地区隧道修建中最严重、最常见的岩溶灾害，我国80%的岩溶隧道施工中遭遇过水害问题[5]。

2.富水隧道的渗水形式

根据渗水量、渗水速度的大小，将隧道施工过程中的渗水形式分为涌水（突水）和溃水。

2.1突（涌）水

在隧道施工过程中，穿过溶洞发育的地段(尤其是遇到地下暗河系统)、厚层含水砂砾石层或与地表水连通的较大断裂破碎带等所发生的突然大量涌水现象。在岩溶地区隧道施工中80%遇到水害，因水文、地质问题引起的施工地质灾害造成停工的时间，约占施工总工期的30%。隧道涌水的类型如表1所示。

2.2溃水

为了与普通的岩溶突（涌）水区别，将大体量且有一定静储量的高压岩溶水在隧道内以流体（伴随有泥、巨石）高速运移形式瞬间释放的涌水称为岩溶溃水。

溃水与普通的突水既有共同之处，又有明显的区别：①都具有突发性、高压性、水流与泥沙混杂突出等特性，但溃水更强调其瞬时性岩壁的溃决。普通的突（涌）水在发生时，一般也会伴随一个水量由小到大逐步增加的过程。而溃水是围岩在水压力的作用下的突然溃决，类似于堤坝溃决。②溃水的规模更大、破坏力更强。突（涌）水，水量可达到数万方，而溃水可达百万立方。③岩溶溃水还具有间歇性及延滞性。

（1）溃水的地质成因

岩溶溃水是巨量的岩溶空腔内含物（水及岩溶填充物）在水压作用下通过一定通道或者直接进入隧道，因此，岩溶空腔内含物是溃水灾害的灾害源。空腔的容积不仅与隧道所处区域的岩溶发育规模有关，还与隧道所处的地层位置有关。除了空腔容积，还要把溶腔与整个地下水系统、地表水径流和大气降雨等相结合。

（2）溃水力学机制分析

溃水不是天然地质灾害，它是伴随着人类的工程活动而产生的次生灾害，其发生的必要条件是岩溶空腔内含物进入隧道坑道的通道畅通。在隧道掘进过程中，隐伏溶腔与隧道周边围岩的岩体（原岩或注浆加固圈）不断收到切削，当腔壁厚度达到极限时，腔壁受力达到极限平衡状态，腔壁薄弱位置应力集中，在溶腔内含物的高水头压力作用下发生破坏，溃水发生。

3.隧道渗水事故

隧道渗水会对施工产生一定影响，主要包括：（1）稳定性差的砂岩、泥岩等软弱围岩遇水崩塌，导致工作面崩溃，隧道被埋没，作业发生危险；（2）隧道积水，设备被水淹没；（3）隧道被泥沙淤积或被泥石流淹没；（3）围岩稳定性变差；（4）地面塌陷或产生地面陷穴、地面裂缝。

在近几十年的隧道施工过程中，渗水事故造成了巨大的人员伤亡和财产损失。表2中列举了部分隧道渗水事故。

4.结论

得到主要结论如下：

（1）根据渗水量、渗水速度的大小，隧道施工过程中的渗水形式分为涌水（突水）和溃水。

（2）隧道渗水会对隧道施工产生影响，主要表现在：降低围岩稳定性；工作面崩塌；隧道内积水；隧道内泥沙淤积或被泥石流淹没；地面塌陷或产生地面陷穴、地面裂缝。

参考文献

[1]洪开荣.我国隧道及地下工程发展现状与展望[J].隧道建设，2015,35（2）:95-105.

[2]《中国公路学报》编辑部.中国隧道工程学术研究综述·2015[J].中国公路学报，2015,28（5）:1-3.

[3]傅中文，舒磊，谢卫民.复杂地质条件下隧道施工中典型岩溶处理措施[J].山西建筑，2009,35（5）:299-303.

[4]赵明阶，徐容，许锡宾.岩溶区全断面开挖隧道围岩变形规律及其监测[J].同济大学学报，2004,32（7）:866-871.

[5]郭佳奇，李宏飞，徐子龙.岩溶区隧道突水灾害防治原则及治理对策[J].中国地质灾害与防治学报，2014,25（3）:56-62.

基金项目：1.重庆市教委2017年度科学技术研究项目（KJ1754490）。

2.重庆能源职业学院2015年教学改革项目：《隧道工程试验检测》课程实践教学方法的研究与实践。