DB61-T+1802-2023水工隧洞突涌水風(fēng)險評估及防治技術(shù)規(guī)范

ICS93.160CCSP59

DB61陜 西 省 地 方 標(biāo) 準(zhǔn)DB61/T1802—2023水工隧洞突涌水風(fēng)險評估及防治技術(shù)規(guī)范RiskAssessmentandPreventionTechnicalSpecificationofWaterBurstingforHydraulicTunnel20232023122820240128陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB61/T1802DB61/T1802—2023DB61/T1802—2023DB61/T1802—2023目??次前 言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1基本要求 1突涌水危險性等級評價與風(fēng)險評估 2突涌水防治 4附錄A（規(guī)范性）埋深＜100m的隧洞突涌水危險性評價方法 7附錄B（規(guī)范性）埋深≥400m的隧洞突涌水危險性評價方法 10參考文獻(xiàn) 15II前??言本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由陜西省水利廳提出并歸口。本文件起草單位：陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司、中鐵第一勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司、西安理工大學(xué)、中鐵隧道股份有限公司。本文件首次發(fā)布。本文件由陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司負(fù)責(zé)解釋。聯(lián)系信息如下：單位：陜西省引漢濟(jì)渭工程建設(shè)有限公司電話編：710024II地址：陜西省西安市未央?yún)^(qū)浐灞大道2021郵編：710024II水工隧洞突涌水風(fēng)險評估及防治技術(shù)規(guī)范范圍本文件適用于水工隧洞突涌水風(fēng)險評估及防治的設(shè)計、施工。規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1突涌水waterbursting突涌水waterbursting隧洞工程施工中，地下水突然大量涌出的現(xiàn)象。3.2突泥mudbursting泥。3.3最大涌水量maximumwateryield隧洞工程某段施工時的峰值涌水量。3.4正常涌水量normalwateryield隧洞工程某段施工基本穩(wěn)定時的涌水量。3.5超前地質(zhì)預(yù)報geologicalpredication在地質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，采用物探、鉆探等手段，對開挖面前方的地質(zhì)條件進(jìn)行探測、分析和評價。4基本要求1水工隧洞有下列情形時，應(yīng)進(jìn)行突涌水（突泥）風(fēng)險的研判：穿越富水層或其它匯水構(gòu)造；穿越可溶巖層與非可溶巖層接觸帶；位于巖溶地下水水平徑流帶或深部緩流帶；位于松散含水層中；穿越富水（飽水）的斷層帶、節(jié)理密集帶或其它構(gòu)造破碎帶；穿越充水（充填）巖溶洞穴、地下暗河、地表水體影響等地段。應(yīng)收集分析現(xiàn)有區(qū)域地質(zhì)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、遙感影像、類似工程勘察設(shè)計及突涌水防治措施等資料。應(yīng)在分析地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水類型、分布特征及補(bǔ)徑排條件，隧洞圍巖、構(gòu)造的透應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件預(yù)測隧洞施工發(fā)生突涌水、突泥段落和涌水量，評價對隧洞施工的影響，進(jìn)行風(fēng)險評估。突涌水風(fēng)險等級劃分應(yīng)根據(jù)突涌水危險性等級和突涌水災(zāi)害發(fā)生后果等級確定。突涌水風(fēng)險評估應(yīng)根據(jù)工程實施和環(huán)境變化情況，對風(fēng)險事件影響程度實施動態(tài)調(diào)整。應(yīng)提出與風(fēng)險等級相對應(yīng)的超前地質(zhì)預(yù)報方法及工程措施。施工過程中應(yīng)開展水文地質(zhì)觀測與巡視，必要時補(bǔ)充勘察。突涌水危險性等級評價與風(fēng)險評估一般要求水工隧洞應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件和開挖方式綜合預(yù)測突涌水發(fā)生的危險性等級。隧洞突涌水危險性等級評價應(yīng)以地質(zhì)勘察為基礎(chǔ)，基于水文地質(zhì)資料以及施工現(xiàn)場記錄，突涌水量預(yù)測宜綜合運(yùn)用地下徑流模數(shù)法、地下徑流深度法、大氣降水入滲法、地下水動力學(xué)法、水文地質(zhì)比擬法及多指標(biāo)綜合評價法。100m、埋400m（含）隧洞評價，介于兩者之間的隧洞分別進(jìn)行評價后取高值。隧洞（埋深＜100m）突涌水危險性等級評價評價指標(biāo)應(yīng)包括：J1；J2；J3；J4；J5；J6；J7；2J8；J9；J10。指標(biāo)致災(zāi)因子等級劃分采用定量指標(biāo)、定性指標(biāo)。定量指標(biāo)可采用連續(xù)變化的分值表述致災(zāi)程度，定性指標(biāo)可采用專家打分法進(jìn)行量化分級。危險性等級宜劃分為四級：極高危險（Ⅰ級）、高危險（Ⅱ級）、中等危險（Ⅲ級）、低危險（Ⅳ級）。埋深＜100m的隧洞突涌水危險性評價方法按照附錄A執(zhí)行。100m1確定。表1埋深＜100m的隧洞突涌水危險性等級及其與預(yù)測涌水量的對應(yīng)關(guān)系危險性等級災(zāi)害程度單點(diǎn)最大涌水量Q（104m3/d）極高危險（Ⅰ級）極強(qiáng)，災(zāi)難性后果Q≥1高危險（Ⅱ級）強(qiáng)，危害嚴(yán)重0.3≤Q＜1中等危險（Ⅲ級）稍強(qiáng)，影響施工0.05≤Q＜0.3低危險（Ⅳ級）一般，工程損失較小Q＜0.05隧洞(埋深≥400m)突涌水危險性等級評價評價指標(biāo)應(yīng)包括：I1I11I12兩個二級指標(biāo)；I2；可溶巖與非可溶巖（巖性）I3；I4I41I42兩個二級指標(biāo)；層面（間）I5；I6；I7。評價指標(biāo)的致災(zāi)程度應(yīng)根據(jù)各指標(biāo)具體的致災(zāi)特征采用打分法表述。定量指標(biāo)可采用連續(xù)變化的分值表述，定性指標(biāo)可采用離散化的分值表述。（Ⅰ級（Ⅱ級（Ⅲ級/無危險（Ⅳ級）。埋深≥400m的隧洞突涌水危險性評價方法按照附錄B執(zhí)行。埋深≥400m2確定。表2埋深≥400m的隧洞突涌水危險性等級及其與預(yù)測涌水量的對應(yīng)關(guān)系危險性等級災(zāi)害程度單點(diǎn)最大涌水量Q（104m3/d）高危險（Ⅰ級）強(qiáng)，危害嚴(yán)重Q≥5中等危險（Ⅱ級）稍強(qiáng)，影響施工1≤Q＜5低危險（Ⅲ級）一般，工程損失較小0.1≤Q＜1微危險或基本無危險（Ⅳ級）對施工進(jìn)度基本無影響Q＜0.1突涌水風(fēng)險評估3。35.4.45.4.4風(fēng)險接受準(zhǔn)則與控制原則見表6。表6風(fēng)險接受準(zhǔn)則與控制原則6突涌水防治一般要求水工隧洞突涌水防治應(yīng)符合“預(yù)防為主、疏堵結(jié)合、環(huán)保經(jīng)濟(jì)”的要求。隧洞突涌水防治應(yīng)結(jié)合工程地質(zhì)條件、地下水類型、水量水壓大小、補(bǔ)給條件、風(fēng)險評估等綜合確定。4表3突涌水后果等級后果等級54321后果定性描述災(zāi)難嚴(yán)重較大一般輕微突涌水危險性等級極高危險高危險中等危險低危險4。表4發(fā)生概率等級概率范圍定性判別概率等級>0.3頻繁發(fā)生50.03~0.3可能發(fā)生40.003~0.03偶然發(fā)生30.0003~0.003很少發(fā)生2≤0.0003極不可能發(fā)生1注：“~”含義為包括上限值而不包括下限值。5。表5突涌水風(fēng)險等級概率等級后果等級123455高度高度極高極高極高4中度高度高度極高極高3中度中度高度高度極高2低度中度中度高度高度1低度低度中度中度高度風(fēng)險等級極高高度中度低度接受準(zhǔn)則不可接受不期望可接受可忽略風(fēng)險控制原則應(yīng)高度重視并規(guī)避，否則應(yīng)采取有效措施處理應(yīng)重視并采取有效措施處理，加強(qiáng)風(fēng)險監(jiān)測行風(fēng)險監(jiān)測可不采取措施，但需關(guān)注,防止風(fēng)險等級上升表9輔助施工表9輔助施工56.1.3隧洞突涌水防治應(yīng)根據(jù)綜合超前地質(zhì)預(yù)報結(jié)果，選擇適合地質(zhì)條件的排水、堵水等輔助施工方法。防治7～10。表7施工準(zhǔn)備風(fēng)險等級極高風(fēng)險高度風(fēng)險中度風(fēng)險低度風(fēng)險地質(zhì)資料收集分析隧洞不良地質(zhì)段如斷層、破碎帶富水等地質(zhì)及富水情況。收集分析隧洞周邊已完工和在建隧洞工程突涌水情況氣象資料收集分析當(dāng)?shù)亟陙淼臍庀蟆⑺那闆r及極端氣象可能造成的危害施工預(yù)案采取排水分流降壓措施以及超前帷幕注漿止水等綜合措施采用限量排放及超前帷幕注漿止水等措施采用超前小導(dǎo)管封堵注漿或局部徑向淺孔注漿設(shè)計文件復(fù)核復(fù)核設(shè)計中關(guān)于突水涌泥的處置預(yù)案，并制定針對性的施工措施實施性施工組織設(shè)計根據(jù)設(shè)計資料、結(jié)合現(xiàn)場情況，制定完善的實施性施工組織設(shè)計，包括預(yù)警措施及突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案表8超前地質(zhì)預(yù)報風(fēng)險等級極高風(fēng)險高度風(fēng)險中度風(fēng)險低度風(fēng)險地質(zhì)調(diào)查分析對重點(diǎn)區(qū)段進(jìn)行補(bǔ)充地面地質(zhì)調(diào)查，宏觀預(yù)報發(fā)生施工地質(zhì)災(zāi)害的類型和發(fā)生的可能性對開挖過程進(jìn)行地質(zhì)素描分析地質(zhì)素描成果，評價地質(zhì)條件超前預(yù)報宜采用電法、電磁法、彈性波法和超前探孔等兩種以上方法，對開挖面前方賦水的不良地質(zhì)體綜合判定宜采用彈性波法、電磁法等方法進(jìn)行綜合超前地質(zhì)預(yù)報根據(jù)需要確定宜采取鉆孔驗證必要時鉆孔驗證風(fēng)險等級極高風(fēng)險高度風(fēng)險中度風(fēng)險低度風(fēng)險排水措施采取長距離鉆孔，進(jìn)行涌水調(diào)查與排水。作業(yè)途中有障礙時，應(yīng)設(shè)置集水坑根據(jù)需要確定堵水措施宜采用超前預(yù)注漿或超前全斷面深孔預(yù)注漿止水部分地段宜采用超前預(yù)注漿或超前周邊孔預(yù)注漿止水宜采用徑向注漿或局部徑向注漿，必要時進(jìn)行超前預(yù)注漿根據(jù)需要確定表10水文監(jiān)測風(fēng)險等級極高風(fēng)險高度風(fēng)險中度風(fēng)險低度風(fēng)險人工觀察觀察掌子面及超前鉆孔地下水的水量及水質(zhì)變化，并注意水對圍巖穩(wěn)定性的影響；觀察地下水影響下的初期支護(hù)混凝土表面脫落、開裂等現(xiàn)象及其程度；根據(jù)觀察的結(jié)果對涌水突泥可能性進(jìn)行預(yù)判，及時做出預(yù)報水文地質(zhì)測量宜測量洞內(nèi)的涌水量、水壓、地下水位、水質(zhì)的變化等根據(jù)需要，測量洞內(nèi)的涌水量、水質(zhì)的變化等宜采用洞外現(xiàn)有水井或設(shè)置觀測井（孔）的方式，測量地下水位及水質(zhì)變化根據(jù)需要，測量洞外地下水位及水質(zhì)變化宜連續(xù)調(diào)查開挖面的地質(zhì)變化并進(jìn)行圖示根據(jù)需要，連續(xù)調(diào)查開挖面的地質(zhì)變化并進(jìn)行圖示法宜采用電法和彈性波法等。在富水軟弱斷層破碎帶、巖溶發(fā)育區(qū)、重大物探異常區(qū)等復(fù)雜地質(zhì)地段應(yīng)采用超前水平鉆探預(yù)報前方地質(zhì)情況。11。表11應(yīng)急處置措施風(fēng)險等級極高風(fēng)險高度風(fēng)險中度風(fēng)險低度風(fēng)險可采用泄水洞、迂回導(dǎo)處置措施坑、全斷面超前預(yù)注可采用超前預(yù)注漿、全斷面超前預(yù)注漿、徑向補(bǔ)注漿。配置大功率潛水泵和管路可采用集中出水點(diǎn)導(dǎo)配置大功率潛水泵和管路可采用封堵和導(dǎo)排措施。配置潛水泵和管路潛水泵和管路應(yīng)急器械根據(jù)需要設(shè)置發(fā)電機(jī)、鐵鍬、沙袋、橡皮筏等設(shè)備并放在相應(yīng)的位置排水設(shè)置根據(jù)地下水量、隧洞長度、隧洞斷面、隧洞坡度等因素，設(shè)置有充分排水能力的排水設(shè)備避難訓(xùn)練定期進(jìn)行突發(fā)性突涌水災(zāi)害避險演練救護(hù)訓(xùn)練定期進(jìn)行救護(hù)訓(xùn)練66附錄A（規(guī)范性）埋深＜100m的隧洞突涌水危險性評價方法A.1100mA-1表A-1埋深＜100m的隧洞突涌水危險性評價指標(biāo)及分級標(biāo)準(zhǔn)評價指標(biāo)IVⅢⅡⅠ地層巖性J1不可溶弱可溶中等可溶強(qiáng)可溶測量值0～0.0420.042～0.1040.104～0.254>0.254修正的巖層傾角J20～55～1010～2525～45可溶巖與非可溶巖接觸帶J3不/微發(fā)育弱發(fā)育中等發(fā)育強(qiáng)發(fā)育分值100～8585～7070～6060～0斷層帶寬度J4，m0～11～55～10>10斷層性質(zhì)J5壓性扭性張扭性張性分值100～8585～7070～6060～0節(jié)理裂隙發(fā)育程度J6不/微發(fā)育弱發(fā)育中等發(fā)育強(qiáng)發(fā)育分值100～8585～7070～6060～0地表水流量J7，104m3/d0～11～55～10>10地表匯水面積J8，m2<55～7.57.5～10>10隧洞埋深J9，m100～6060～4040～2020～0施工干擾度J10無/微弱中等強(qiáng)分值100～8585～7070～6060～0屬性識別模型屬性識別模型結(jié)合100.119，0.075，0.095，0.123，0.123，0.132，0.044）多指標(biāo)綜合屬性測度分析綜合屬性測度xk可按下式計算：kjk (A.1)j1m01 (A.2)j1m7權(quán)重wj反映了第j個指標(biāo)Jj對x的重要性，它可以由專家和試驗數(shù)據(jù)確定。A.2.2屬性識別分析系統(tǒng)λ為置信度系數(shù)，0.51。工程應(yīng)用中λ通常取值在0.6~0.7之間。當(dāng)C1C2CK，即危險性隨著k的增大而減小。若滿足， k k0ink:l1kK

....................................................(A.3) l則認(rèn)為0級別。當(dāng)C1C2CK，即危險性隨著k的增大而增大。若滿足， K k0xk:l1kK A.4) lk 則認(rèn)為0級別。算例K26852+962（20m評價指標(biāo)測量值4J180%20%。按公式(5)t=0.207。4tAi0.259B2(A.5)i1A2A3A40.636、0.259、0.1050；B1、B2、B3B4分別代表強(qiáng)可溶、中等可溶、弱可溶和不可溶巖占巖石總量的百分比。55°50°50%50%正的巖層傾角為25655535、25655040。65分。A.31.4fs270為逆斷層，寬度為15m，為早期韌－脆性剪切帶的繼承性斷層。A.3.1.5J5：由上可知，fs2fs390分。A.31.6J6~60分。J762208000m3/d。J8S=20km2。8J920m。J1070分。屬性識別分析結(jié)果屬性識別時采用置信度系數(shù)λ=0.65，將定量化的指標(biāo)參數(shù)值代入屬性測度函數(shù)，得到各風(fēng)險A-2。表A-2秦嶺輸水隧洞K2+685～K2+962段屬性測度計算表評價指標(biāo)測量值單指標(biāo)屬性測度C4C3C2C1J1地層巖性石英片巖、大理巖(0.207)000.810.19J2巖層傾角55°(50%)/50°(50%)0001J3可溶巖與非可溶巖接觸帶中等~非0010J4斷層寬度15m0001J5斷層性質(zhì)壓性0.830.1700J6裂隙發(fā)育情況較發(fā)育~發(fā)育000.500.50J7地表水流量6220.8(104m3/d)0001J8地表匯水面積20km20001J9隧洞埋深20m000.50.5J10施工干擾中等00.50.50綜合屬性測度0.06250.03450.36490.5381A.3.2.1 A.3.2.1 A-2k=1μxl0.06250.03450.36490.538110.65；l14當(dāng)k=2 時，μxl0.06250.03450.36490.46190.65l24。所以當(dāng)k=1 時，kxk:0.1k440lkxl成立。即椒溪河淺埋段發(fā)生突涌水的危險性等級為Ⅰ級，具有極1，預(yù)測該段涌水量≥1.0×104m3/d。9附錄B（規(guī)范性）埋深≥400m的隧洞突涌水危險性評價方法埋深≥400mI1I11I12兩個二級指標(biāo)表述：表B1111粗晶結(jié)構(gòu)和亮晶結(jié)構(gòu)粒屑結(jié)構(gòu)泥晶結(jié)構(gòu)生物碎屑結(jié)構(gòu)分值9060402012灰質(zhì)泥巖、泥巖、其他非碳酸巖類灰質(zhì)白云巖、白云巖、大理巖白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)石灰?guī)r石灰?guī)r分值90703010若所評價段出現(xiàn)多種巖石類型（結(jié)構(gòu)）時，可采用式（B.1）計算分值：I I IAm5 (B.1)1j 1jnmnn1式中：m為巖石的類型（結(jié)構(gòu)）數(shù)；In為第n種巖石類型（結(jié)構(gòu)）的分值；1jAn為第n種巖石量占巖石總量的百分比。B.1.2I2的致災(zāi)程度評分值可由巖層傾角ψ表述：圖B1210圖圖B21表B.32B.1.5層面（間）I5的致災(zāi)程度由節(jié)理裂隙發(fā)育及其與地表河流規(guī)模的結(jié)合度來表述：11若所評價段巖層產(chǎn)狀出現(xiàn)多種巖層傾角時，可采用式（2）計算分值：bIIaA (B.2)2 2aa1式中：b為該段的巖層傾角數(shù)；2Ia為第a種巖層傾角的分值；2Aa為第a種巖層傾角區(qū)域所占該段總區(qū)域的百分比?？扇軒r與非可溶巖（巖性）I3的致災(zāi)程度由接觸帶規(guī)模及發(fā)育程度表述：表B.2可溶巖與非可溶巖（巖性）接觸帶致災(zāi)程度接觸帶規(guī)模及發(fā)育程度I3弱可溶巖或中等可溶巖與非可溶巖接觸帶強(qiáng)可溶巖與非可溶巖接觸帶、中等可溶巖與弱可溶巖接觸帶強(qiáng)可溶巖與弱可溶巖接觸帶強(qiáng)可溶巖與中等可溶巖接觸帶分值8060402044142斷層性質(zhì)I42壓性壓扭性扭性張性或張扭性分值100705030表B.45節(jié)理裂隙發(fā)育程度與地表河流規(guī)模結(jié)合度I5無長大裂隙或長大裂隙不發(fā)育，且裂隙處河流流量為(0~1)×104m3/d長大裂隙不發(fā)育－較發(fā)育或長大裂隙不發(fā)育傾向洞身，且裂隙處河流流量為(1~5)×104m3/d/長大裂隙較發(fā)育－發(fā)育或長大裂隙較發(fā)育傾向洞身，且裂隙處河流流量為(5~10)×104m3/d長大裂隙很發(fā)育傾向洞身，且裂隙處河流流量（>10）×104m3/d分值80502010B.166圖圖B.36B.1.7隧洞底部水頭壓力I7的致災(zāi)程度表述：圖B47B.2評級層等級70.06，0.030.10.250.140.270.58ω10.25ω0.75ω40.5，ω42=0.5。12Ii

2iijij (.3)2j1式中：ωij為第i個一級指標(biāo)下的第j個二級指標(biāo)的權(quán)值；Iij為第i個一級指標(biāo)下的第j個二級指標(biāo)的分值。的計算公式：式中：ωi為第i個指標(biāo)下的權(quán)值；Ii為第i個指標(biāo)的分值。

77CIi (B.4)i1表B-5突涌水災(zāi)害危險性等級與評級層等級的對應(yīng)關(guān)系危險性等級評級層等級高危險性（Ⅰ級）C≤25中等危險性（Ⅱ級）25<C≤50低危險性（Ⅲ級）50<C≤75微危險性或基本無危險性（Ⅳ級）75<C≤100算例以引漢濟(jì)渭工程秦嶺輸水隧洞花崗巖段K32+000～K38+000（埋深950m～1451各指標(biāo)量化打分如下：B-1I1190I1290分。I20I2100分。I3：該段區(qū)域內(nèi)均為花崗巖為弱可溶巖與非可溶巖接觸帶，故由表B-2得其量化打分為80分。I4f7斷層：通過東木河及石板溝，斷層寬度較窄，斷面平直光滑，有N80°～85°W/70°～85°N（5°～10°∠70°～85°），斷裂帶物質(zhì)10m～30m，I41B.20分。斷層性