巖溶隧道及處理-課件

隧道工程通過巖溶地質(zhì)地段

安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)副總工程師汪綱領(lǐng)1ppt課件隧道工程通過巖溶地質(zhì)地段

安全風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)中鐵隧道集團(tuán)副總工

隧道工程穿越巖溶地質(zhì)地段具有危害大、預(yù)防難的特點(diǎn)，是目前隧道工程施工中尚未很好解決的難題。其主要表現(xiàn)是：當(dāng)施工冒然揭露巖溶時(shí)，有可能產(chǎn)生大量涌水涌泥或突水突泥，造成重大安全事故。輕的對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，如引起水土流失、地面沉降、地表及地下水徑流改道等，甚至?xí)鹕鷳B(tài)環(huán)境的改變；重則可能會(huì)引起洞毀人亡的災(zāi)難性事故，給項(xiàng)目帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。2ppt課件隧道工程穿越巖溶地質(zhì)地段具有危害大、預(yù)防難要保證隧道施工的順利進(jìn)行，關(guān)鍵是要預(yù)防和控制隧道施工中的地質(zhì)災(zāi)害。如塌方是制約隧道快速施工的最主要因素之一，而斷層、巖溶是隧道開挖過程中最常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，也是引起隧道塌方的“罪魁禍?zhǔn)住敝?。?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，由斷層及斷層破碎帶、巖溶陷落柱等引起的隧道塌方占塌方總數(shù)的90％以上，可以說，隧道施工中發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，幾乎都與斷層、巖溶有關(guān)。3ppt課件要保證隧道施工的順利進(jìn)行，關(guān)鍵是要預(yù)防和控制隧道施工中的地質(zhì)

經(jīng)過廣大隧道建設(shè)者的多年努力，我國在應(yīng)對(duì)異常復(fù)雜巖溶地質(zhì)隧道施工技術(shù)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了世界先進(jìn)水平。采用超前探測(cè)、帷幕注漿、管棚預(yù)支護(hù)、高壓富水溶腔釋能降壓、迂回繞行、橋梁跨越、防災(zāi)預(yù)警、救援逃生系統(tǒng)等“探”、“堵”、“排”、“迂”、“跨”、“防”等綜合施工技術(shù)手段和措施，大大增強(qiáng)了隧道施工過程中安全處理大規(guī)模巖溶的能力。根據(jù)“多源協(xié)調(diào)原理”，選擇一套有效的超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，探明隧道開挖面前方隱伏斷層及巖溶的規(guī)模大小、準(zhǔn)確位置、充填性與連通性等，采取針對(duì)性地處理方案，不僅可以避免隧道塌方、突泥突水等災(zāi)害的發(fā)生，還可顯著加快隧道施工進(jìn)度，節(jié)約工程施工成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。4ppt課件經(jīng)過廣大隧道建設(shè)者的多年努力，我國在應(yīng)對(duì)異常復(fù)

下面以巖溶地質(zhì)隧道施工為案例，論述隧道工程穿越高壓富水巖溶地質(zhì)地段，施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制的關(guān)鍵技術(shù)問題。5ppt課件下面以巖溶地質(zhì)隧道施工為案例，論述隧道工程穿越高一、巖溶地質(zhì)及巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)問題6ppt課件一、巖溶地質(zhì)及巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)問題6ppt課件1、巖溶地質(zhì)（1）定義巖溶是地表水和地下水對(duì)可溶性巖層經(jīng)過化學(xué)作用和機(jī)械破壞作用而形成的各種地表和地下溶蝕現(xiàn)象的總稱。地下水和地表水對(duì)可溶性巖石的破壞和改造作用稱為巖溶作用；巖溶是指由巖溶作用及其所產(chǎn)生的地貌現(xiàn)象和水文地質(zhì)現(xiàn)象的總和———喀斯特現(xiàn)象。注：可溶性巖石大致可分為如下三大類：①碳酸鹽類巖石，如石灰?guī)r、白云巖、硅質(zhì)灰?guī)r和泥灰?guī)r等；②硫酸鹽類巖石，如石膏、硬石膏和芒硝等；③鹵鹽類巖石，如巖鹽和鉀鹽。7ppt課件1、巖溶地質(zhì)（1）定義7ppt課件(2)巖溶作用結(jié)果①形成地下和地表的各種奇特的地貌現(xiàn)象；地表巖溶有：石牙、溶溝、石林、巖溶漏斗、峰林、峰叢、溶蝕洼地、孤峰與巖溶平原、盲谷、斷頭河、落水洞等。地下巖溶主要是溶洞和地下暗河。②形成特殊的水文地質(zhì)現(xiàn)象。8ppt課件(2)巖溶作用結(jié)果8ppt課件(3)作用機(jī)理巖溶形成過程中溶蝕作用的機(jī)理十分復(fù)雜。有地下水和地表水的溶蝕和沉淀、地表水的侵蝕、剝蝕和堆積，地下洞穴高壓空氣的沖爆和低壓空氣的吸蝕。地下水的機(jī)械潛蝕，沖蝕與堆積。地下洞穴的重力崩塌，坍塌與堆積等。其中主要為地表及地下水的溶蝕作用。從工程地質(zhì)上講以地下水對(duì)碳酸巖溶蝕作用為主。9ppt課件(3)作用機(jī)理9ppt課件(4)巖溶發(fā)育的基本條件①具可溶性巖石；②可溶巖能提供水滲透和運(yùn)移空間；③具溶蝕能力的水；④具良好的水循環(huán)條件（補(bǔ)給、排泄）。注：運(yùn)動(dòng)的水流加速巖溶過程，并使碳酸鹽巖巖體產(chǎn)生“碳、水、鈣”物質(zhì)循環(huán)。10ppt課件(4)巖溶發(fā)育的基本條件10ppt課件(5)氣候影響：它直接影響參與巖溶作用的水的溶蝕能力。控制著巖溶發(fā)育的類型、速度和規(guī)模。主要有：氣溫、降雨量、降水性質(zhì)、降水季節(jié)分配及蒸發(fā)量大小的變化。大氣降水和氣溫的演變過程，提供水源和水流運(yùn)動(dòng)的梯度場(chǎng)等；11ppt課件(5)氣候影響：11ppt課件(6)地貌地形的影響地貌條件是影響地下水循環(huán)交替條件的重要因素。區(qū)域控制地表水文網(wǎng)的發(fā)育特點(diǎn)——控制巖溶發(fā)育的總趨勢(shì)。巖溶發(fā)育具有明顯的疊加性和由分水嶺至河谷明顯增強(qiáng)的特征。巖溶發(fā)育受可溶巖分布、構(gòu)造特征和構(gòu)造線方向控制。12ppt課件(6)地貌地形的影響12ppt課件(7)地質(zhì)構(gòu)造的影響1）斷裂；斷裂構(gòu)造破壞了巖層的完整性，斷層帶附近巖石破碎，節(jié)理裂隙特別發(fā)育，極利于巖溶水的循環(huán)及溶蝕作用的進(jìn)行，巖溶常沿各種斷層帶發(fā)育。正斷層帶通常巖溶很發(fā)育、逆斷層帶巖溶一般不發(fā)育，通常上盤比下盤發(fā)育；在節(jié)理裂隙的交叉處或密集帶，巖溶易發(fā)育。13ppt課件(7)地質(zhì)構(gòu)造的影響1）斷裂；13ppt課件2)褶皺；褶皺軸部巖溶一般較發(fā)育，單斜巖層巖溶一般順層面發(fā)育。地層不對(duì)稱的褶皺中，陡的一翼較緩的一翼發(fā)育?！窀鞣N巖層產(chǎn)狀條件下巖溶發(fā)育特點(diǎn)：產(chǎn)狀水平或緩傾的可溶巖，其上為非可溶巖時(shí)，巖溶一般不發(fā)育；其下為非可溶巖時(shí)，接觸面上部巖溶一般發(fā)育；陡傾的可溶巖，上覆與下伏為非可溶巖時(shí)，上下接觸帶處巖溶發(fā)育。14ppt課件2)褶皺；14ppt課件3)巖層組合特征影響。①厚而純的碳酸鹽巖，有利于形成巖溶。②可溶性差的碳酸鹽巖，不利于形成巖溶。③碳酸鹽巖夾非可溶巖。④碳酸鹽巖與非可溶巖石互層。15ppt課件3)巖層組合特征影響。15ppt課件（8）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響①穩(wěn)定期：侵蝕基準(zhǔn)面（地下水位置）穩(wěn)定，巖溶發(fā)育形成水平巖溶系統(tǒng)。②地殼上升：地下水下降，侵蝕基準(zhǔn)面下降；側(cè)向巖溶弱，巖溶以垂直發(fā)育為主。③地殼下降：地下水循環(huán)交替好，巖溶減弱?？赡茉斐纱怪薄⑺较虬l(fā)育巖溶疊加，比較復(fù)雜。16ppt課件（8）構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響16ppt課件(9)巖溶發(fā)育的三個(gè)階段1)形成階段：只要滿足前述洞穴發(fā)育的四個(gè)基本條件，即可開始形成洞穴。在這個(gè)洞穴形成的初期階段，洞穴空間規(guī)模一般較小，多呈孔隙狀，人們無法進(jìn)入，主要表現(xiàn)為溶蝕現(xiàn)象。2)發(fā)展階段：隨著參與洞穴發(fā)育的水流流量、流速的增加，洞穴空間逐漸擴(kuò)大，發(fā)展成為具有一定規(guī)模的通道系統(tǒng)，主要表現(xiàn)為溶洞和地下暗河。3)衰亡階段：由于地殼抬升，洞穴逐漸脫離地下水位進(jìn)入包氣帶，失去了進(jìn)一步發(fā)展的動(dòng)力條件，主要表現(xiàn)為崩塌現(xiàn)象顯著，鐘乳石類次生化學(xué)沉積大量發(fā)育，洞穴空間逐步壅塞減小。17ppt課件(9)巖溶發(fā)育的三個(gè)階段17ppt課件(10)巖溶區(qū)穩(wěn)定程度評(píng)價(jià)一般依據(jù)地面塌陷情況或地表形成的漏斗數(shù)目作為評(píng)價(jià)穩(wěn)定性依據(jù)。極穩(wěn)定地段：50年內(nèi)未發(fā)生塌陷或漏斗。穩(wěn)定地段：20—50年內(nèi)只有一塌陷或漏斗/KM2。中等穩(wěn)定地段：1－20年內(nèi)只有一塌陷或漏斗/KM2。不穩(wěn)定地段：每年1—5個(gè)坍塌或漏斗/KM2。極不穩(wěn)定地段：一年內(nèi)5-10個(gè)坍塌或漏斗/KM2。18ppt課件(10)巖溶區(qū)穩(wěn)定程度評(píng)價(jià)18ppt課件2、巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)問題與巖溶有關(guān)的的工程地質(zhì)問題有：①可溶巖石強(qiáng)度的降低對(duì)地基穩(wěn)定性影響。①地表巖溶現(xiàn)象：溶溝、石芽、溶蝕漏斗等。②地下水巖溶現(xiàn)象：溶洞、溶蝕裂隙、暗河等。③巖溶地區(qū)修建地下工程設(shè)施的安全穩(wěn)定性。④巖溶地區(qū)地下水開采對(duì)環(huán)境的影響。⑤巖溶地區(qū)由于巖溶化作用堆積物上的不均勻沉降問題,引起建筑物地基變形破壞：如地基承載力不足、地基石不均勻沉降、地基滑動(dòng)、地表塌陷等。19ppt課件2、巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)問題與巖溶有關(guān)的的工程地質(zhì)問題有：193、巖溶對(duì)隧道的危害主要有四種類型1）洞穴的存在使隧道全部或部分懸空，將極大地降低隧道的使用安全可靠度；2）巖溶水特別是當(dāng)CO3-等可溶性物質(zhì)含量增高時(shí)，水的流通將給隧道結(jié)構(gòu)帶來的侵蝕作用，影響隧道的使用壽命；3）洞穴堆積物因松軟易坍塌下沉，改變洞穴周邊的應(yīng)力分布形態(tài)，影響隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；4）隧道中地下水流失，使隧道頂部地面巖溶塌陷，導(dǎo)致環(huán)境地質(zhì)被破壞，也是造成隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的原因。20ppt課件3、巖溶對(duì)隧道的危害主要有四種類型1）洞穴的存在使隧道全部或二、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)21ppt課件二、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)21ppt課件1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的實(shí)踐意義進(jìn)人21世紀(jì)，伴隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的啟動(dòng)，隨著交通運(yùn)輸、水利水電、城市地鐵和地下空間開發(fā)利用，隧道施工技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步，隧道工程的規(guī)模和數(shù)量都有了較大增長。目前，中國是世界上隧道最多的國家，是地質(zhì)最復(fù)雜的國家，也是今后隧道發(fā)展最快的國家。隨著隧道應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，也帶來了新的地質(zhì)難題。由于隧道長度、埋深等各方面因素的影響，地質(zhì)條件越趨復(fù)雜，隧道施工中遇到的問題也會(huì)相應(yīng)地增多，不可預(yù)料的地質(zhì)災(zāi)害如突泥、突水、塌方等成為困繞工程施工的主要難題。22ppt課件1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)的實(shí)踐意義進(jìn)人21世紀(jì)，伴隨著西部大開發(fā)就地質(zhì)工程而言，對(duì)于地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)及地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)問題一直困擾著工程建設(shè)者，往往成為大型工程項(xiàng)目的重難點(diǎn)問題。地質(zhì)災(zāi)害常常導(dǎo)致隧道建設(shè)嚴(yán)重受挫。即使工程規(guī)模較小，若地質(zhì)條件差，施工技術(shù)措施不當(dāng)，也會(huì)變成相當(dāng)困難的工程。23ppt課件就地質(zhì)工程而言，對(duì)于地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)及地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)問題一直困地質(zhì)條件具有復(fù)雜性、特殊性和不確定性，由于勘察手段的局限性，使得勘察成果往往不能滿足施工方案對(duì)地質(zhì)條件的需求。為了避免在工程施工過程中由于地質(zhì)條件突變而形成地質(zhì)災(zāi)害，加強(qiáng)對(duì)超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究顯得越來越重要。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)中后期，是工程地質(zhì)的一個(gè)分支，我國從上個(gè)世紀(jì)70年代后期逐漸開始重視這一方面的研究，并且在隧道施工中發(fā)揮了重要作用。24ppt課件地質(zhì)條件具有復(fù)雜性、特殊性和不確定性，由于勘察手段的局限性，2、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)思路——多源協(xié)同預(yù)報(bào)原則巖溶區(qū)涌水預(yù)報(bào)是施工地質(zhì)預(yù)報(bào)工作中難度很大的預(yù)報(bào)，主要難在巖溶形態(tài)與分布的定量化確定難度大；地下水徑流途徑和運(yùn)動(dòng)方式確定困難，地下水儲(chǔ)量及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)參數(shù)的獲取困難幾方面。因此，這一直是國內(nèi)外施工地質(zhì)預(yù)報(bào)的重點(diǎn)研究課題。25ppt課件2、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)思路——多源協(xié)同預(yù)報(bào)原則巖溶區(qū)涌水預(yù)報(bào)是施工目前，地質(zhì)預(yù)報(bào)方法主要是單一手段的孤立探測(cè)成果加預(yù)報(bào)人員的經(jīng)驗(yàn)判斷而進(jìn)行的預(yù)報(bào)，具有很大的局限性，在復(fù)雜地質(zhì)條件下的預(yù)報(bào)效果不佳。近年來，隨著預(yù)報(bào)工程實(shí)踐數(shù)量的增加和經(jīng)驗(yàn)的積累，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，隧道施工地質(zhì)預(yù)報(bào)工作需要采用多手段的探測(cè)方法作支持，各手段探測(cè)信息相互印證，取長補(bǔ)短，于是出現(xiàn)了多種物探+鉆探的探測(cè)技術(shù)。但是，在預(yù)報(bào)方法上仍采用經(jīng)驗(yàn)判斷為主的方法，這種狀況使得預(yù)報(bào)水平差距較大，因此，需要研究預(yù)報(bào)理論與預(yù)報(bào)方法相結(jié)合的載體。近年來發(fā)展起來的多源協(xié)同預(yù)報(bào)的思想以及相應(yīng)的預(yù)報(bào)信息提取與處理技術(shù)，為這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了一條途徑。26ppt課件目前，地質(zhì)預(yù)報(bào)方法主要是單一手段的孤立探測(cè)成果加預(yù)報(bào)人員的經(jīng)巖溶的發(fā)育分布規(guī)律與可溶巖的分布、純度、可溶巖與非可溶巖的接觸關(guān)系、地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育分布規(guī)律、地下水動(dòng)力條件（包括溶蝕、溶解、沖刷能力、賦存運(yùn)移規(guī)律）密切相關(guān)。因此，弄清隧道穿越區(qū)巖溶發(fā)育分布規(guī)律，探索巖溶區(qū)隧道施工配套技術(shù)，制定施工預(yù)防措施，無疑對(duì)避免巖溶地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生有著重要的指導(dǎo)作用。27ppt課件巖溶的發(fā)育分布規(guī)律與可溶巖的分布、純度、可溶巖與非可溶巖的接3、預(yù)報(bào)方法與手段（1）管理原則及配套技術(shù)將地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入工序管理。按照“物探先行，鉆探驗(yàn)證，有掘必探，先探后掘”的原則，采用多源協(xié)同預(yù)報(bào)技術(shù)，將地質(zhì)調(diào)繪與洞內(nèi)物探、鉆探相結(jié)合，對(duì)開挖面前方斷層、節(jié)理裂隙、破碎帶、接觸帶、地層含水性、地應(yīng)力狀況及巖性和圍巖級(jí)別等進(jìn)行預(yù)報(bào)。利用長短結(jié)合、上下對(duì)照、定性與定量相結(jié)合的辦法以保證預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。采用配套技術(shù)進(jìn)行地面及洞內(nèi)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合勘察設(shè)計(jì)資料擬定預(yù)報(bào)分級(jí)管理標(biāo)準(zhǔn)，劃分出重點(diǎn)不良地質(zhì)區(qū)段；對(duì)重點(diǎn)預(yù)報(bào)區(qū)段采用宏觀控制預(yù)報(bào)、準(zhǔn)確預(yù)報(bào)、驗(yàn)證預(yù)報(bào)三級(jí)預(yù)報(bào)方法，保證施工安全。28ppt課件3、預(yù)報(bào)方法與手段（1）管理原則及配套技術(shù)28ppt課件（2）預(yù)報(bào)方法與手段建議采用TSP203探測(cè)地質(zhì)構(gòu)造（斷層、節(jié)理、裂隙），直流電法探測(cè)地下水，物探異常區(qū)采用RPD-150C鉆機(jī)和YT-28風(fēng)鉆長短接合鉆探進(jìn)行地質(zhì)驗(yàn)證。①工作面地質(zhì)素描預(yù)報(bào)地質(zhì)素描在隧道施工中全段進(jìn)行，根據(jù)開挖段圍巖的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征進(jìn)行預(yù)報(bào)結(jié)果的驗(yàn)證，提出是否修改預(yù)報(bào)方法及參數(shù)的意見。提出注漿止水方案的建議。29ppt課件（2）預(yù)報(bào)方法與手段29ppt課件②TSP203、直流電法儀超前地質(zhì)預(yù)報(bào)每開挖100m通過TSP203和YDZ型直流電法儀對(duì)開挖前進(jìn)方向進(jìn)行中長距離預(yù)報(bào)。TSP203對(duì)平直狀地質(zhì)界面（斷層、節(jié)理、裂隙）的空間位置探測(cè)效果較好，準(zhǔn)確率通常在80%左右，探測(cè)范圍在隧道軸線方向可達(dá)百米，橫向探測(cè)范圍通常在40～50m。直流電法對(duì)地下水具有較好的探測(cè)效果，有效探測(cè)距離一般不超過85m。30ppt課件②TSP203、直流電法儀超前地質(zhì)預(yù)報(bào)30ppt課件③工作面超前地質(zhì)鉆孔探測(cè)預(yù)報(bào)鉆探法是迄今為止地質(zhì)預(yù)報(bào)最為直接、最為可靠的方法。在隧道施工通過巖溶、斷層破碎帶時(shí)，每開挖一段（30m左右），利用RPD-150C鉆機(jī)采用鋼絲繩取芯工法超前鉆孔對(duì)開挖前進(jìn)方向進(jìn)行30～50m的鉆探。該鉆機(jī)適用于各種不同地層的巖芯取樣；使用一個(gè)取樣器即可完成任何地層的取樣作業(yè)；鉆孔取芯比一般鉆機(jī)快5-6倍；不需要撤鉆桿就可取芯，鉆桿可起到防止孔壁坍塌的套管作用；可以垂直方向和水平方向鉆孔取樣。施工中結(jié)合超前探測(cè)結(jié)果的異常段，增設(shè)鉆孔。利用YT28鉆機(jī)進(jìn)行5m長的常規(guī)鉆探，對(duì)洞身前方進(jìn)行全方位空間探測(cè)，探孔成放射形布設(shè)。31ppt課件③工作面超前地質(zhì)鉆孔探測(cè)預(yù)報(bào)31ppt課件④、其它預(yù)報(bào)a)、調(diào)查斷層破碎帶形態(tài)b)、對(duì)隧道兩側(cè)各1.5公里與居民生活、生產(chǎn)關(guān)系密切的泉水、井水等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。c)、對(duì)涌水動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。d)、當(dāng)開挖面前方的自重應(yīng)力，接近或等于巖爆臨界應(yīng)力值時(shí)，對(duì)前方圍巖進(jìn)行原巖應(yīng)力測(cè)試，做出巖爆評(píng)估。32ppt課件④、其它預(yù)報(bào)a)、調(diào)查斷層破碎帶形態(tài)32ppt課件（3）信息收集與整理①地質(zhì)預(yù)報(bào)由專門的地質(zhì)專業(yè)工程師負(fù)責(zé)，設(shè)專職地質(zhì)組，其它施工、質(zhì)檢人員予以配合，進(jìn)行資料收集、統(tǒng)計(jì)、分析和編制信息預(yù)報(bào)成果，報(bào)設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位。②不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)已揭示的實(shí)際地質(zhì)情況與前期地質(zhì)預(yù)報(bào)內(nèi)容相比較，評(píng)估預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，為以后的超前預(yù)報(bào)工作積累經(jīng)驗(yàn)。33ppt課件（3）信息收集與整理①地質(zhì)預(yù)報(bào)由專門的地質(zhì)專業(yè)工程師負(fù)責(zé)，設(shè)三、巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道防坍、防突技術(shù)34ppt課件三、巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道防坍、防突技術(shù)34ppt課件1、隧道突泥突水判斷標(biāo)準(zhǔn)按照充足理由律，突出必須同時(shí)具備以下三個(gè)條件，才能形成：①．溶腔內(nèi)存在“大體積的可流動(dòng)性充填物”。小體積無妨——不具有破壞能力，充填物不具有流動(dòng)性無妨——不具有勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化條件。②．“高勢(shì)能且有流動(dòng)通道”。溶腔處于低位及無流動(dòng)通道無妨——不具有勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化條件。③．“短時(shí)間”內(nèi)涌出。若能控制排放，延長涌出時(shí)間，小動(dòng)能也不具有破壞能力。“大體積，高勢(shì)能”（包括流動(dòng)性與通道）是地質(zhì)狀態(tài)，是必要條件，短時(shí)間涌出是充分條件。探明地質(zhì)，識(shí)別必要條件，“留下石門，鎖住出口，控制處理”是為了消除突出的充分條件。35ppt課件1、隧道突泥突水判斷標(biāo)準(zhǔn)按照充足理由律，突出必須同時(shí)具備以下2、將地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入工序管理突出往往與冒撞冒進(jìn)相聯(lián)系，短時(shí)間內(nèi)巨大能量被釋放，現(xiàn)場(chǎng)施工人員避之不及，先脫衣后脫皮，慘劇就這樣形成了。防突必須杜絕冒撞冒進(jìn)，超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是基本手段。施工現(xiàn)場(chǎng)成立專家組，專門對(duì)地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及重難技術(shù)問題進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，按照“物探先行，鉆探驗(yàn)證，有掘必探，先探后掘”的原則組織施工。隧道穿越巖溶區(qū)的地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，主要是對(duì)開挖面前方地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)，對(duì)斷層、長大節(jié)理裂隙、破碎帶、接觸帶、地下水狀況以及巖性和圍巖等級(jí)進(jìn)行預(yù)報(bào)。36ppt課件2、將地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)納入工序管理突出往往與冒撞冒進(jìn)相聯(lián)系，短時(shí)樹立新理念，確保不良地質(zhì)不坍不突十分重要。在強(qiáng)富水、巖溶發(fā)育的不良地質(zhì)段，“留下石門，鎖住出口，控制處理”是我們采用的防突原則。而突出必須在“大體積，高勢(shì)能，短時(shí)間”同時(shí)發(fā)生時(shí)才能形成?！按篌w積，高勢(shì)能”是地質(zhì)狀態(tài)，但時(shí)間是我們可以控制的。依靠科技，探明地質(zhì)是“留下石門，鎖住出口，控制處理”的前提條件。將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入工序進(jìn)行管理，是隧道施工安全的制度保證。方法上，物探與鉆探相結(jié)合，是準(zhǔn)確無誤地探明前方地質(zhì)狀態(tài)的技術(shù)保證?！傲粝率T，鎖住出口，控制處理”是隧道施工防止突出的重要手段。37ppt課件樹立新理念，確保不良地質(zhì)不坍不突十分重要。在強(qiáng)富水、巖溶發(fā)育3、制定針對(duì)性的施工方案（1）溶洞處理的難點(diǎn)分析溶洞處理一是方案難制定，二是難實(shí)施。溶洞的大小、規(guī)模、發(fā)育、充填性以及與隧道的相對(duì)關(guān)系，這些邊界條的排列組合，保守計(jì)算大于十的二十三方，是一個(gè)天文數(shù)字。而這些因素恰恰又是制定巖溶處理方案、判斷突出條件的重要依據(jù)。由于溶洞的邊界條十分復(fù)雜，決定了處理經(jīng)驗(yàn)的可復(fù)制性是一個(gè)小概率事件。也就是說，溶洞處理方法雖有規(guī)律可循，但經(jīng)驗(yàn)不可簡單復(fù)制。準(zhǔn)確、先進(jìn)的地質(zhì)預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)手段對(duì)于溶洞的處理非常重要，探測(cè)結(jié)果越準(zhǔn)確，越有利于作出科學(xué)判斷，制定針對(duì)性的處理措施。如果對(duì)地質(zhì)情況認(rèn)識(shí)不清，措施不當(dāng)，就會(huì)走彎路，甚至帶來安全風(fēng)險(xiǎn)。38ppt課件3、制定針對(duì)性的施工方案（1）溶洞處理的難點(diǎn)分析38ppt課

溶洞處理方案實(shí)施難度大，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面①對(duì)溶洞的揭示需要一個(gè)很長的過程，嚴(yán)重影響隧道的施工進(jìn)度，涌出物多含有大量泥砂，清理、抽排困難。②巖溶一般都有較強(qiáng)的連通性，注漿封堵難。首先是如何準(zhǔn)確確定漿液的凝結(jié)時(shí)間。凝結(jié)時(shí)間過長，漿液來不及凝結(jié)就會(huì)被水流沖走。凝結(jié)時(shí)間過短，又會(huì)因凝結(jié)過快而造成注漿管堵塞。針對(duì)這一問題，現(xiàn)場(chǎng)往往要對(duì)注漿順序和凝結(jié)時(shí)間的不斷實(shí)踐、數(shù)據(jù)收集，反復(fù)比選，才能找出理想的漿液凝結(jié)時(shí)間。39ppt課件溶洞處理方案實(shí)施難度大，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面③溶洞揭示后再封堵十分困難，成功率較低。首先是止?jié){難，尤其是高壓富水溶腔；其次是漿材與注漿方式的選擇困難，往往要采取前進(jìn)式、后退式、分段式等多種注漿方法反復(fù)鉆、注才能成功。④對(duì)于充填泥沙富水溶腔，一般采取帷幕注漿方式，往往由于可注性差，通過十分艱難。40ppt課件③溶洞揭示后再封堵十分困難，成功率較低。首先是止?jié){難，尤其是(2)方案制定流程關(guān)鍵是預(yù)防突出！隧道在穿越強(qiáng)富水巖溶發(fā)育區(qū)時(shí)，隧道施工易產(chǎn)生突泥、突水、坍塌、基底塌陷等巖溶地質(zhì)災(zāi)害。施工前采用多源協(xié)同超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)，查明溶洞分布范圍、類型（規(guī)模大小、有水無水、是否在發(fā)育中、填充物、與地表連通性）、巖層的穩(wěn)定程度以及地表、地下水情況等。按照動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工的方法，針對(duì)性地進(jìn)行處理。41ppt課件(2)方案制定流程關(guān)鍵是預(yù)防突出！隧道在穿越強(qiáng)富水巖溶發(fā)育區(qū)方案制定流程圖超前地質(zhì)預(yù)報(bào)突出性判斷制定方案：針對(duì)性處理置換方式加固方式控釋制能排降放壓封堵隔斷方式管道連通方式橋梁跨越方式繞行方式否是突出判斷標(biāo)準(zhǔn)42ppt課件方案制定流程圖超前地質(zhì)預(yù)報(bào)突出性判斷制定方案：針對(duì)性處理置換四、施工方法43ppt課件四、施工方法43ppt課件1、溶洞處理動(dòng)態(tài)施工程序隧道施工過巖溶地質(zhì)段，物探異常區(qū)采用超前鉆探，依據(jù)探測(cè)結(jié)果針對(duì)性地制定處理方案，嚴(yán)格按動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)程序執(zhí)行，程序見下圖。44ppt課件1、溶洞處理動(dòng)態(tài)施工程序隧道施工過巖溶地質(zhì)段，物探異常區(qū)采用溶洞處置動(dòng)態(tài)施工程序45ppt課件溶洞處置動(dòng)態(tài)施工程序45ppt課件2、處置方法(1)、洞口巖土交界面溶槽、溶坑、石牙狀溶蝕地層段的處理①、施工前弄清巖土交界面的巖面起伏狀況及其與隧道的空間關(guān)系。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，提出詳細(xì)的巖溶地質(zhì)補(bǔ)充探測(cè)建議，對(duì)前方不良地質(zhì)情況進(jìn)一步探明。在對(duì)地質(zhì)條件有充分了解的基礎(chǔ)上，制定安全、切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案。②、在巖土交界面起伏多變段，加強(qiáng)隧道開挖輪廓線周邊巖體厚度的探測(cè)，探明隧道開挖輪廓線周邊巖層厚度、自身強(qiáng)度、節(jié)理裂隙發(fā)育情況，在保證圍巖穩(wěn)固的情況下方可采用石質(zhì)圍巖支護(hù)參數(shù)。46ppt課件2、處置方法(1)、洞口巖土交界面溶槽、溶坑、石牙狀溶蝕地層③、在巖土交界面起伏多變段，當(dāng)難以保證開挖后圍巖自穩(wěn)的情況下。采用大角度超前小導(dǎo)管預(yù)注漿、洞內(nèi)超前帷幕注漿等措施，在地形條件允許的情況下可采用地表注漿的方式加固圍巖。④、巖土交界面對(duì)隧道開挖后圍巖自穩(wěn)能力有影響的地段遵循“強(qiáng)支護(hù)、弱爆破”的方式，盡量減少開挖引起的圍巖擾動(dòng)。⑤、加強(qiáng)溶洞相對(duì)隧道處于不同方位的溶洞探測(cè)，對(duì)溶洞處于隧道邊墻以下、仰拱一下位置而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)有影響時(shí)，可采用封閉仰拱、注漿回填、換填等處理措施。47ppt課件③、在巖土交界面起伏多變段，當(dāng)難以保證開挖后圍巖自穩(wěn)的情況下(2)、洞身巖溶發(fā)育段處理隧道洞身段溶洞分布可能主要有以下六種形式：拱腰以上小溶洞、基礎(chǔ)及路面下小溶洞、邊墻溶洞、拱腰以上無填充物大溶洞、拱腰以上有填充物大溶洞、基礎(chǔ)及路面下大溶洞。分別采用圖1～圖7所示七種方案進(jìn)行處理。48ppt課件(2)、洞身巖溶發(fā)育段處理隧道洞身段溶洞分布可能主要有以下六圖1：小溶洞在拱腰部發(fā)育49ppt課件圖1：小溶洞在拱腰部發(fā)育49ppt課件圖2：溶洞在邊墻發(fā)育圖3：溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育50ppt課件圖2：溶洞在邊墻發(fā)育圖3：溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育5圖4:拱腰以上無充填物大溶洞圖5:拱腰以上有充填物大溶洞51ppt課件圖4:拱腰以上無充填物大溶洞圖5:拱腰以上有充填物大溶圖6:大溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育（1）圖7:大溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育（2）52ppt課件圖6:大溶洞在基礎(chǔ)及路面下發(fā)育（1）圖7:大溶洞在基礎(chǔ)及特別注意：

巖溶地段仰拱施工前，對(duì)基底進(jìn)行探測(cè)（15米左右），確保仰拱下一定厚度范圍無溶洞，以此確保隧道施工期間及運(yùn)營期間的安全。53ppt課件特別注意：

巖溶地段仰拱施工前，對(duì)基底進(jìn)行探測(cè)(3)、巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工管理隧道施工通過溶洞發(fā)育強(qiáng)烈、暗河體系復(fù)雜、高壓富水巖溶地質(zhì)段時(shí)，對(duì)物探異常區(qū)必須采用超前鉆探，依據(jù)“突出判斷標(biāo)準(zhǔn)”首先確認(rèn)地質(zhì)狀態(tài)是否具有突出的必要條件，再針對(duì)性地制定處理方案。54ppt課件(3)、巖溶高風(fēng)險(xiǎn)隧道施工管理隧道施工通過溶洞發(fā)育強(qiáng)烈、暗河●理念要正確

正確的理念是溶洞處理“有規(guī)律可循，但經(jīng)驗(yàn)不可復(fù)制”，現(xiàn)實(shí)中往往犯“經(jīng)驗(yàn)”簡單復(fù)制的錯(cuò)誤。探明隧道開挖前方的地質(zhì)狀態(tài)，針對(duì)性地制定處理方案是隧道施工通過巖溶地質(zhì)段的基本原則。55ppt課件●理念要正確正確的理念是溶洞處理“有規(guī)律可循，但經(jīng)驗(yàn)不可復(fù)●意識(shí)最重要

必須提高對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道施工安全“如臨深淵、如履薄冰、如坐針氈”的危機(jī)認(rèn)識(shí)，建立和完善高風(fēng)險(xiǎn)隧道管理專項(xiàng)機(jī)制體系及管理辦法。分解、細(xì)化各項(xiàng)管理目標(biāo)，明確責(zé)任人，落實(shí)責(zé)任制。強(qiáng)化施工組織設(shè)計(jì)、專項(xiàng)技術(shù)方案及安全預(yù)案的編制與管理工作，始終堅(jiān)持“以人為本”，把保證人的生命安全作為第一目標(biāo)。針對(duì)巖溶隧道的高風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，應(yīng)始終堅(jiān)持“掘進(jìn)不探不挖，地質(zhì)不明不挖”的“兩不挖”原則。緊緊抓住超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和方案制定兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，更新理念，從施工工藝、技術(shù)手段、工程措施入手提高施工過程中的預(yù)警和防災(zāi)能力。強(qiáng)化施工人員的安全意識(shí)，重視隧道掌子面安全管理與細(xì)節(jié)管理，配足經(jīng)驗(yàn)豐富的專職安全員，杜絕人員的不安全行為。56ppt課件●意識(shí)最重要必須提高對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)巖溶隧道施工安全“如臨深淵、如●方法要有效

方法的選擇有很強(qiáng)的針對(duì)性，施工方法不同對(duì)精度有不同的要求?？傮w概念是，各種物探方法都有其適應(yīng)范圍，準(zhǔn)確率都不高。為了提高準(zhǔn)確率，摒棄單一方法，采用“多源協(xié)同原理”是一個(gè)正確路徑。實(shí)踐證明，在物探異常區(qū)施加鉆探驗(yàn)證是有效的預(yù)報(bào)