隧道地表塌陷成因分析及治理对策研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷第４期　辽宁工程技术大学学报　２００２年８月　Ｖｏ１．２　１　Ｎｏ．４　＂￣Ａｕｇ．２００２　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｚ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉ　—昌昌昌昌＝＝＝薯写昌暑＝＝＝＝＝昌昌■——■霉　文章编号　遵∞８—０５６２一（２００２ｊ醪一ｏ４　麓　隧道地表塌陷成因分析及治理对策研究　刘秀峰　，姜金华　，刘志刚　（１．石家庄铁道学院桥梁隧道所河北石家庄０５００４３：２．辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁阜新１２３０００）　摘　要：论文以两个隧道的岩溶地表塌陷为例分析了岩溶地表塌陷的原因及其具体影响因素，为进一步的预测和治理岩溶地表塌陷　提供了依据　介绍了隧道工程的地质特征、地貌特征以及防止突水引起地表塌陷的措施，涌泥引起地表塌陷的成因、定量探测方法和　治理对策。本文认为对隧道施工中岩溶地表塌陷的影响应火岩溶发育程度的影响、地下水影响和覆盖层性质的影响等方面考虑。　关键词：岩溶地表塌陷　突水；涌泥　中图号：Ｐ　５４２　文献标识码：Ａ　引　言　岩溶地面塌陷指在岩溶地区，由于下部洞穴　１．３　ＤＫ２＋６２０的地貌特征　扩大而导致顶部岩体塌陷或上覆土层中的土洞项　板因自然或人为因素失去平衡产生下沉或塌陷的　（１）该出水点ＤＫ２＋６２０的地表为一南北走向　统称　。某隧道位于湿润多雨的岩溶地区，在施工　的、宽缓的沟谷，在沟谷的中部出现呈南北向串　时，由于有意或无意的地下水大量排出或其它的　珠状分布的圆形地表塌陷陷坑。　原因造成岩溶地表塌陷，给施工造成极大困难，　（２）水塘中的水沿陷坑已流干，出现地表落　同时也给地表的河流水文条件、建筑物、农业生　水洞、漏斗，说明隧道的出水带与地表直接相通。　产、人民生活造成极大破坏。找出地表塌陷与隧　（３）地表塌陷点的位置和根据地层产状与高　道施工的相互关系，并分析地表塌陷的可能规模，　差计算出的地表漏水点的位置正相吻合，说明出　成为进一步预防和治理地表塌陷的关键。　水带是沿地层发育的（隧道进口逆岩层倾向掘进，　倾角８Ｏ。，ＤＫ２＋６２０的隧道埋深为２００ｍ）。　１突水与地表塌陷　１．４原因分析　１．１　灾害概况　由于该区受经向构造体系的影响形成观音峡　背斜，根据被斜的形成机理，在褶皱形成过程中，　某隧道进口当掘进至ＤＫ２－ｖ６２０出现大涌水，　由于层问变形的不协调，形成层间滑动，使岩石　涌水量：８０ｍ　／ｈ；８　ｍ高拱项部位的水平喷射距ｌ２　破碎，给地下水的流动创造了条件；滑动破碎带　ｍ，折算成距地表１　ｍ高时的水平喷射距约４　ｍ，　经酸性水的溶蚀，形成宽大的溶缝且溶缝被岩溶　大出水涌出的物质成分：开始为泥浆，然后为泥　碎屑、砂、泥所填充。当隧道大突水时，一则在　浆夹带细沙，再后为泥浆夹带粗砂，次之为黄色　降落漏斗范围内水力梯度增大，短时间内大量的　浑水。沿整个隧道的底部沉积了５—１０　ｃｍ以上的泥　泥砂被水冲出，使溶缝内形成空洞；二则大量水　沙。出水１Ｏ天后，水的浊度明显降低，且水量减　的突然涌出侵空洞内形成真空（塌陷前地表被淤　小。在隧道出水２天后，垂直出水点的地表向前５Ｏ　泥和水体封闭），对空洞顶部的盖层产生了真空吸　ｍ的池塘水干枯且池塘底部出现一系列的塌陷坑。　蚀作用。另外，由于覆盖层为池塘底部的淤泥，　１．２隧道工程地质特征　含水量大，凝聚力低，内摩擦角小，抗塌力减小；　该隧道垂直穿越中梁山山脉，隧道所处地区　同时因淤泥的封闭作用，其下岩溶缝的真空度增　主要受经向构造体系影响，地层分布受区域性构　大，致塌力增大。以上几个因素的共同作用使地　造的南北向的观音峡背斜控制，目前隧道进口工作　表产生塌陷。　面所在的位置为嘉陵江组灰岩，岩层产状０。／２７０。　１．５治理措施　８ｏ。，节理发育，且在已掘进的区段见大量的层间　滑动破碎带。　首先，砌筑挡墙、高压帷幕注浆封堵水流，　收稿日期：２００２．０４—１３　作者简介：刘秀峰（１９７３　），男，河北石家庄人。硕士　本文编校：唐巧风　维普资讯 http://www.cqvip.com 妻　曼纂　菡　。．　有　皇亨　矍曼　：喜　笪　磊　望兰硬塑状态稳　。　笙　洞　哩Ｉ￣ｑ　、Ｉ＝　曼　。　基鋈ｕ＝ｌ－　－Ｉｔ，　＇ｌａｌ妻　至　ｍ　’　：　挚　２　ｍ　，　｜出现：　３１士布如何就成　棼　０￣　．　吾　磊　３７＋　，小　某公氅　．　，　．７　帚　詈　Ｈ：Ｉ　蛊　耄　：“　弃荔　茬　聂　赢　为治理地表塌陷和施工的关键和前提。　一～………　………　～……　要窒　耳　喜　断　。　要　譬　妻现一　ｌ詈　于　Ｊ大大ｘｄＩ线，／ｄ的　，Ｎ走向北　２。　。。的张华　耋　生　·　儿　墨　发育程度的影响表现在岩溶发育·　程度　妥　荔　囊；螽墨　爰　置　磊　荔　’　盖　善　ｍ　目　三连　线方向正好是３　。陷’　而且地表岩溶现象极其发育溶空　茬　，　螽　荔　Ｈ　增夕；　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ’Ｓ　ｓｕｒｆａｃｅｓｕｂｓｉｄｅ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ　ＬＩＵ　Ｘｉｕ－ｆｅｎｇ，ＪＬ　ＮＧ　Ｊｉｎ－ｈｕａ，ＬＩＵ　Ｚｈｉ．ｇａｎｇ　（Ｂｒｉｄｇｅ－ｔｕｎｎｅｌ　Ｇｅｏ－ｔｅｃｈｎｉｃ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｓｉｔｆ　ｊｉａ　ｚｈｕａｎｇ　０５００４３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｔ　ｗａｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｕｎｎｅｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｆｅａｔｕｒｅ，ａｎｄ　ｇｅｏｇｒａｐｈｙａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｏｆ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｌｎｄ　ｓｉａｎｋ　ｂｙ　ｓｔｉｃｋｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｏｕｔ，ｎｄ　ｔａｈｅ　ｒｅａｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｎｄ　ｓａｉｋ　ｂｙ　ｓｎｐｒｉｎｇ　ｍｕｄ　ｕｐａｎｄ　ｓｏｕｎｄ　ｖａｌｕｅ　ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔａｃｔｉｃｓ　ｏｆ　ａｖｏｉｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｎｄ　ｓｉｎｋ．ｗｅ　ｂｅｌｉｅｖｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｉｎｆｅｒｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｆ　ｈｅ　ｅａｒｔｔｈ’ｓ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｕｂｓｉｄｅ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋ　ｄｉｓｓｏｖｅｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｅｘｔｅｎｔ，ｕｎｄｅｒｌａｎｄ　ｗａｔｅｒｎｄ　ｃｏｖｅｒ　ｓｅａｍ　ｆｅａｔａｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｈｅ　ｅａｒｔｈ’Ｓ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｕｂｓｉｄｅ　ｏｆ　ｃａｒｓｔ；ｗａｔｅｒｂｕｒｓｔ：ｍｕｄｂｕｒｓｔ