地下水對(duì)隧道的危害課件

地下水對(duì)隧道的危害及解決方法1可編輯課件PPT地下水的類型地下水的危害解決方法工程實(shí)例2可編輯課件PPT一、地下水按埋藏條件可分為三大類：

包氣帶水、潛水、承壓水。二、根據(jù)含水層的空隙性質(zhì)，地下水可分為三

個(gè)亞類：孔隙水、裂隙水、巖溶水。地下水的類型3可編輯課件PPT一、包氣帶水

包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖上層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風(fēng)化殼（粘土裂隙）中季節(jié)性存在的水。包氣帶水的主要特征是受氣候控制，季節(jié)性明顯，變化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包氣帶水對(duì)農(nóng)業(yè)有很大意義，對(duì)建筑工程有一定影響。4可編輯課件PPT二、潛水

埋藏在地表以下第一層較穩(wěn)定的隔水層以上具有自由面的重力水叫潛水。潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響，季節(jié)性變化明顯，春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水溫隨季節(jié)而有規(guī)律的變化，水質(zhì)易受污染。

潛水的補(bǔ)給來源主要有：大氣降水、地表水、深層地下水及凝結(jié)水。大氣降水是補(bǔ)給潛水的主要來源。

5可編輯課件PPT三、承壓水

地表以下充滿兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。由于地下水限制在兩個(gè)隔水層之間，因而承壓水具有一定壓力，特別是含水層透水性愈好，壓力愈大，人工開鑿后能自流到地表。因?yàn)橛懈羲敯宕嬖?，承壓水不受氣候的影響，?dòng)態(tài)較穩(wěn)定，不易受污染。承壓水的形成與所在地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造及沉積條件有密切關(guān)系。只要有適宜的地質(zhì)構(gòu)造條件，地下水都可形成承壓水。適宜形成承壓水的地質(zhì)構(gòu)造大致有兩種：一為向斜構(gòu)或盆地，稱為自流盆地；另一為單斜構(gòu)造亦稱為自流斜地。6可編輯課件PPT

四、裂隙水

埋藏在基巖裂隙中的地下水叫裂隙水。這種水運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，水量變化較大，這與裂隙發(fā)育及成因有密切關(guān)系。裂隙水按基巖裂隙成因分類有：

（1）風(fēng)化裂隙水

（2）成巖裂隙水

（3）構(gòu)造裂隙水7可編輯課件PPT五、巖溶水

賦存和運(yùn)移于可溶巖的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地下水叫巖溶水。我國(guó)巖溶的分布比較廣，特別在南方地區(qū)。因此，巖溶水分布很普遍，水量豐富，對(duì)供水極為有利，但對(duì)礦床開采、地下工程和建筑工程等都會(huì)帶來一些危害，因此研究巖溶水對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有很大意義。根據(jù)巖溶水的埋藏條件可分為：

（1）巖溶上層滯水

（2）巖溶潛水

（3）巖溶承壓水8可編輯課件PPT

六、泉水

泉主要是地下水或含水層通道露出地表形成的。因此，泉是地下的主要排泄方式之一。泉的實(shí)際用途很大，不僅可做供水水源。當(dāng)水量豐富，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，含有碘、硫等物質(zhì)時(shí)，還可做醫(yī)療之用。同時(shí)研究泉對(duì)了解地質(zhì)構(gòu)造及地下水都有很大意義。

泉的類型按補(bǔ)給源可分為三類：

1、包氣帶泉：主要是上層滯水補(bǔ)給，水量小，季節(jié)變化大，動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定。

2、潛水泉：又稱下降泉，主要靠潛水補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)較穩(wěn)定，有季節(jié)性變化規(guī)律，按出露條件可分為侵蝕泉、接觸泉、溢出泉等。

3、自流水泉：又叫上升泉，主要靠承壓水補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，年變化不大，主要分布在自流盆地及自流斜地的排泄區(qū)和構(gòu)造斷裂帶上。9可編輯課件PPT地下水不但影響隧道工程的施工和建成后的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且產(chǎn)生相應(yīng)的隧道病害，影響隧道正常使用時(shí)的安全。當(dāng)隧道通過松散巖土、巖溶裂隙發(fā)育帶或斷層破碎帶時(shí)，往往與區(qū)域地下水和地表水有一定的水力聯(lián)系。尤其當(dāng)隧道穿過大型溶洞區(qū)和斷層破碎帶時(shí)，可將圍巖分隔成幾個(gè)單獨(dú)的或有一定水力聯(lián)系的含水單元，對(duì)隧道施工建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)的安全產(chǎn)生很大的影響。在隧道施工穿過較大的斷層破碎帶時(shí)，施工人員往往不僅需要技術(shù)上的支持，有時(shí)還需要心理上的支持。地下水對(duì)隧道的危害10可編輯課件PPT一、地下水與隧道圍巖的相互作用

主要有三個(gè)方面：即水巖物理作用，水巖的力學(xué)作用，水巖的化學(xué)作用。1、地下水與隧道圍巖的物理作用，主要是軟化、分割、潤(rùn)滑、泥化、崩解、凍融和熱融等，一般表現(xiàn)為水對(duì)巖土的綜合軟化效應(yīng)；2、地下水與隧道圍巖的力學(xué)作用，主要表現(xiàn)為地下水對(duì)巖土體骨架產(chǎn)生的兩種壓力即孔隙水壓力和滲透壓力；3.地下水與隧道圍巖化學(xué)作用，對(duì)于隧道等地下工程的影響很大，主要的影響有溶解與溶蝕作用、水解、離子交換等。11可編輯課件PPT二、就隧道病害而言修建隧道時(shí)，一般以堵水為主，排水為輔，隧道襯砌承受一定的地下水壓力，地下水位的升高，直接增加了對(duì)隧道襯砌的壓力，且地下水的長(zhǎng)期浸泡，降低隧道襯砌混凝土的力學(xué)強(qiáng)度。這兩方面的因素均直接影響隧道工程的安全性，導(dǎo)致隧道襯砌裂損、腐蝕，以及混凝土中的鋼筋銹蝕、道床翻漿冒泥和隧底吊空等隧道病害。12可編輯課件PPT解決方法1、隧道選址應(yīng)充分考慮到地下水的影響，盡量避開巖溶發(fā)育劇烈區(qū)和大面積的軟弱破碎帶。隧道走向應(yīng)避開巖溶管道、地下暗河與地下巖溶潭。

2、對(duì)于富水巖層的隧道設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)摒棄“以排為主”的設(shè)計(jì)思路，建立“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的設(shè)計(jì)思路。并且應(yīng)該結(jié)合隧址區(qū)生態(tài)環(huán)境的承受能力和施工經(jīng)濟(jì)條件兩方面因素控制隧道的涌水量，保持地下水環(huán)境的相對(duì)平衡。13可編輯課件PPT

我國(guó)鐵道部頒布的《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(TBl0003—2005)規(guī)定，隧道防水應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則?！胺馈保侵敢r砌抗?jié)B和襯砌外圍防水；“排”，是指使襯砌背后空隙及圍巖不積水，

減少襯砌背后的滲水壓力和滲入量；“截”，是在地下采取導(dǎo)坑、泄水洞、井點(diǎn)降

水等截水措施，將水從地面截走，減

少地面水下滲；“堵”，采用注漿、噴涂、等方法堵住滲水裂

縫、空隙。14可編輯課件PPT工程實(shí)例大瑤山隧道一、大瑤山隧道概況大瑤山隧道全長(zhǎng)14．295km，是我國(guó)目前最長(zhǎng)的雙線電氣化隧道，地處南嶺山脈以南，穿越其中的瑤山，隧道埋深70—910m。1、

水文地質(zhì)條件大瑤山隧道地處粵北山區(qū)，屬亞熱帶氣候，雨量充沛，年降雨量1100～2087mm。隧道穿越大小斷層14條，其中9號(hào)斷層規(guī)模最大。9號(hào)斷層位于隧道中部，是施工時(shí)最重要的險(xiǎn)、難地段，主斷層為隔水層，分隔上、下盤為2個(gè)不同的水文地質(zhì)單元，上盤強(qiáng)富水，下盤次之；主斷層帶寬70m多，在隧道洞身內(nèi)的影響寬度400m多，垂直斷距達(dá)100m以上，力學(xué)性質(zhì)以壓性為主，兼具扭性；隧道施工時(shí)最大涌水量曾達(dá)到30000m／d，9號(hào)斷層的涌水量占全隧道涌水量的90％。15可編輯課件PPT2．防排水務(wù)件大瑤山隧道采用夾有塑料板防水層的復(fù)合襯砌，圍巖裂隙水大部分由邊墻下端泄水孔進(jìn)入隧道，為使地下水盡快匯集不致于漫流于隧道道碴底面，排水方式采用中心水溝為主，雙側(cè)水溝為輔，中溝與側(cè)溝用橫溝連通。全隧道水溝內(nèi)流量因季節(jié)及降雨量的不同，在8000～40000m／d之間變化，一般在5～6月間水流量較大。16可編輯課件PPT3、隧道基床病害情況由于大瑤山隧道穿過9號(hào)斷層，該斷層帶寬，破碎嚴(yán)重，影響范圍大，圍巖裂隙水豐富，大流量的水對(duì)隧道基床安全性影響嚴(yán)重。由于地下水的影響，大瑤山隧道在運(yùn)營(yíng)2a多后，發(fā)現(xiàn)列車通過時(shí)，基床出現(xiàn)抽吸現(xiàn)象，水溝內(nèi)的水位也成合拍的上下漲落，與中溝對(duì)應(yīng)的側(cè)溝內(nèi)有泥沙擠出，水溝邊墻與溝底出現(xiàn)不同程度的“吊空”，溝墻出現(xiàn)橫縱向裂縫，溝底板擠裂破損或成塊斷裂，基床存在斷裂，中、邊溝貫通，由此引發(fā)鐵路軌道線路下沉的險(xiǎn)情，軌道幾何狀態(tài)難以保持，嚴(yán)重威脅行車安全。17可編輯課件PPT4、

病害整治措施大瑤山隧道位于京廣線上，每日開行列車百對(duì)以上，用于養(yǎng)護(hù)、維修的“天窗”時(shí)間短，難以采用封鎖線路，破底重修的傳統(tǒng)方法進(jìn)行整治。為了確保行車安全，當(dāng)線路發(fā)生下沉以后，工務(wù)部門立即采用“扣軌”等方式來加固線路，并限制行車速度，才確保了行車安全。然后經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)、研究和分析，最終應(yīng)用聚合物錨樁一灌漿法，通過錨樁的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力將上部豎向荷載傳遞到基床底部巖層內(nèi)，從而將扣軌拆除，利用基床灌漿施工，成功地整治了大瑤山隧道基床病害，恢復(fù)了隧道的正常運(yùn)營(yíng)?？v觀大瑤山隧道病害發(fā)展的情況，地下水的影響已成為該隧道安全性一個(gè)重要隱患。由于地下水未徹底根治，近年來不但病害數(shù)量逐年增加，而且病害程度趨于嚴(yán)重，如不徹底整治病害，隧道的安全穩(wěn)定性將難以保證。18可編輯課件PPT二、大瑤山隧道病害原因分析1、施工方面就大瑤山隧道基床病害而言，根據(jù)相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，由于道床施工時(shí)浮碴未清理干凈，模板被虛碴墊起而不平整，造成了中心水溝邊墻的吊空，再加上基床鋪底混凝土是在水中灌注，而又未采取水下灌注措施使混凝土水灰比增大，強(qiáng)度降低。特別是界面處泥砂未除凈，混凝土與巖石的結(jié)合不良，通車后中心溝水量大、水流急，水在鋪底與巖面之間的縫隙中流動(dòng)，列車荷載使基床鋪底發(fā)生上下振動(dòng)而形成抽吸現(xiàn)象，造成水在縫隙中反復(fù)沖刷，不斷帶走混凝土中骨料和鋪底下的浮碴，而形成更大的空隙。運(yùn)營(yíng)時(shí)間越長(zhǎng)，沖刷時(shí)間越久，縫隙越寬，“吊空”越大。最后，由活載沖擊作用而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致線路下沉而威脅行車安全。19可編輯課件PPT2、勘察、設(shè)計(jì)和研究方面長(zhǎng)期以來，不論在理論上還是在實(shí)踐中，工程界對(duì)地下水的勘察、設(shè)計(jì)和研究都是有限的。在勘察過程中，對(duì)地下水的認(rèn)識(shí)僅限于通過鉆孔觀測(cè)水位。許多大型隧道工程含水區(qū)段沒有進(jìn)行專門的水文地質(zhì)試驗(yàn)，對(duì)水文地質(zhì)條件沒有作系統(tǒng)分析。含水層的滲透系數(shù)、入滲系數(shù)、給水度等水文地質(zhì)參數(shù)，一般勘察資料只提供相對(duì)大小的論述或范圍值，沒有具體數(shù)值和結(jié)論，水文地質(zhì)分區(qū)非常簡(jiǎn)單。雖然近lO多年來，隨著電子計(jì)算機(jī)的廣泛使用，滲流計(jì)算的數(shù)值方法有了飛速發(fā)展，描述地下水的各向異性、非均質(zhì)及隨時(shí)間變化的特性已成為可能，但由于工程勘察時(shí)提供的水文地質(zhì)參數(shù)不足，難以滿足地下水?dāng)?shù)值計(jì)算及隧道工程安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的精度要求。20可編輯課件PPT結(jié)語(yǔ)地下水是造成隧道病害發(fā)生及影響隧道安全穩(wěn)定性的主要誘導(dǎo)因素之一，水荷載作用在隧道襯砌上，直接降低隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，水的長(zhǎng)期活動(dòng)，導(dǎo)致隧道襯砌混凝土被水飽和、軟化，降低了強(qiáng)度參數(shù)。因此，治水通常成為隧道病害整治的首選措施，且大量事實(shí)證明是經(jīng)濟(jì)有效的。目前存在的問題是，隧道水文地質(zhì)條件非常復(fù)雜，而相關(guān)規(guī)范對(duì)水文地質(zhì)方面的要求又不太全面，不能滿足計(jì)算分析的需要，甚至不能量化排水措施的效果，使排水這一行之有效的措施僅作為一種安全儲(chǔ)備，致使隧道整治特別是大型隧道的整治很不經(jīng)濟(jì)。隨著隧道整治技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)加大水文地質(zhì)勘測(cè)的投入，查清地下水的現(xiàn)狀，尋找地下水的