陇东地质灾害论文文献

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深埋隧道工程的灾害地质问题论文

摘要 ：在进行深埋隧道工程施工过程中，由于洞程较长，洞深埋设较大，地质条件较复杂，在施工时，如果处理措施不当会出现高地温、岩爆、高压涌水等问题。鉴于此，以实际工程为例，对深埋隧道工程主要存在的灾害地质问题进行了分析和探讨，保证了施工的顺利进行，以期为类似工程提供参考与借鉴。

关键词 ：深埋隧道工程；灾害地质；高压涌水

1工程概况

太行山高速公路邯郸东坡隧道位于武安市岭底村南、七水岭村东、涉县东坡村东北处。隧道为分离式特长隧道，隧道工程总施工长度为3134m。左幅为ZK38+624~ZK41+740，长3116；右幅为K38+642~K41+776。最大埋深为176m。本文以此工程为例，对深埋隧道工程主要灾害地质问题进行分析和探讨。

2深埋隧道中的高地温难题

深埋地下隧道的工程中，地质问题是需要进行探索和研究的关键领域，最先要通过预测天然地温，一旦地温超过30℃一般将其称之为高地温。高地温不仅会恶化深埋隧道作业的环境，还会严重降低工人的劳动生产率，甚至会对现场施工人员的生命造成极大危害。此外，对深埋隧道施工材料选取的难度也相应增加[1]。然而，地温值是随着地下工程埋深在不断变化的，但地下工程的最大埋深和地温值的增加关系不是呈线性的，因为造成这种深埋隧道中的高地温问题的原因主要是地下水活动以及近期岩浆活动中放射性生热元素含量较高等。

3深埋隧道与岩爆的高地应力问题

在深埋地下隧道的工程中，其中一个突出的地质难题就是岩爆问题。地下隧道工程埋得越深，其地应力就会越高。深埋隧道工程和近地表工程的不同之处除了具有较高的水平构造应力外，最主要取决于围岩出现的高地应力。它不仅在硐侧壁引起高压应力，还导致硐顶部出现高拉应力，这样会导致硐室围岩不稳定，埋下隐患。由于高地应力的存在，一些黏性土含量较高，而硬岩含量较低的围岩就会产生被塑性挤出的可能。高地应力不断释放，地下隧洞就会发生变形，往往会出现隧洞短时间内突然变小的异常现象。就好比从掌子面距离正洞30m开始，洞身变形的长度有40m，起初的支架保护结构破坏就会非常严重，通过测量计算，隧洞拱顶的下沉在10~20cm之间，隧洞的拱脚和边墙也出现不同程度的挤压和移位，甚至还有混凝土开裂的情况[2]。这时就需设计一套科学有效、刚柔结合、综合治理的施工方案。为克制高地应力，考虑使用约1万根超长锚杆，要求总长超过11×104m，把地下隧洞中的断面改成环形成拱，做到先柔后刚、先放后抗的设计要求。岩爆受影响的原因有地震爆破，也有相邻岩爆或机械等外因动力的振动，但其中影响岩爆的最基本原因是岩石的结构特征。经过大量的数据分析发现，岩石颗粒排列呈定向排列还是随机排列，岩石是胶结连接还是结晶连接，是钙质胶结还是硅质胶结，这最终关系着岩爆烈度的强弱。例如：（1）随机排列的花岗岩、闪长岩等岩石的岩爆烈度，会比片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩等具有定向排列的围岩颗粒更强一些；（2）结晶连接的深层岩浆岩石中的岩爆烈度比胶结连接的沉积岩强；（3）具有硅质胶结岩石的天生桥二级水电站引水隧洞比关村坝的隧道中钙质胶结岩石的爆烈度强。

4深埋隧道中的高压涌水难题

深埋地下隧道的施工过程中，除了高地温以外，涌水问题也成为隧道运营中亟待解决的又一难题。由于地质条件复杂，隧道通过的地段会挖掘出很多水流量大的地质单元，一般就会出现涌水量大或水头压力高的情况。地下水水压在深部岩体中极高时，就会导致岩体水力劈裂。这就说明在高水头压力的作用下，在岩体的突水点附近，岩体断续裂隙、裂缝是朝着某个方向的，受网状交织的构造裂隙影响，经过融合后发生扩展的裂隙、空隙最终张裂开来。随着隧道深部岩体涌水量越来越大，地下水水压越来越高，会导致深埋隧道工程围岩水力劈裂。一旦出现水力劈裂的情况，就会迅速连通裂隙，空隙的张裂程度就会越来越大，涌水的渗透力会越来越强。再加上动水压力的影响，裂隙会再扩展，而使在裂隙面上的充填物发生剪切变形和位移。不论是在深埋隧道工程中还是在浅埋隧道中，容易发生的地质灾害主要表现为断层破碎带，岩体不整合接触面和结构不利组合段造成的塌方、地震，还有瓦斯爆炸、有害气体以及溶岩塌陷、泥屑流等[3]。其中，瓦斯爆炸主要指甲烷CH4在相对封闭的煤系构造地层中，由冲击波的产生、剧烈的氧化作用而导致的爆破，其灾害性极强。

5基岩裂隙水

5.1基岩裂隙水的含义

只有储存在坚硬岩石裂隙中的非可溶性地下水，才被统一归纳在基岩裂隙水的`传统范畴中，根据含水介质的基础特征，可以将地下水分为空隙、裂隙、岩溶3种，但并非在地下水、岩石以及岩石中的空隙这3者之中产生对应关系。贮水空隙系统具有双重空隙介质，在地下水勘探中，关于贮水空隙类型还探索到了新的领域。基岩裂隙水主要存在于受符合地质构造条件的属坚硬或半坚硬的岩石所控制的以裂隙为主的贮水空间，是具有运动、富集规律的地下水。不管是溶蚀裂隙地下水在可溶性岩石中的部分，还是孔隙裂隙水中的半坚硬岩石，都属于基岩裂隙水，而它与其他类型地下水的基本区别，关键在于是不是受地质构造因素的严格控制。岩石含水的裂隙有成岩裂、构造裂和风化裂，主要是依照它的成因来划分的。如果非要与风化裂隙水和成岩裂隙水作比较，那么水源集中、水量较大的必定是构造裂隙。

5.2基岩裂隙水的特点

由于主控因素作用，不同的蓄水构造中分布、富集基岩裂隙水的基本规律和决定主控的因素也基本相同，具有独特的分布和运动规律。我国基岩裂隙水富集的基本特色理论就是蓄水构造系统，其主要特点如下。（1）基岩裂隙水具有复杂多样的埋藏和分布形态。将储存、运移基岩裂隙水的空间和通道，叫做岩石裂隙。基岩裂隙的大小和基岩裂隙的形状，以及控制埋藏和分布裂隙发育带的产状，都是受地质构造、地层岩性、地貌条件等影响的。埋藏、分布不均匀的基岩裂隙水，大多具有不规则的含水层、多种多样形态、分布呈带状的特点[4]。比如用脆性和塑性这两种地层做比较，会产生较强的赋水性。若裂隙发育在褶皱构造中，像褶皱轴、转折、背斜倾伏等处，富水段的形成就会比较容易，而压性断裂破碎带中的赋水性是比较差的。（2）复杂的基岩裂隙水中，由于储存空间中不均匀的介质，埋深程度不同的同一含水层，其地下水的运动状态也各有不同。对于岩石中所要形成和分布的空隙，最基础的因素是地质构造，主要表现在：岩石裂隙的发育和裂隙水的储存都是受地质构造和地层岩性所影响，其中，基岩裂隙水的运动规律也被地质构造所牵制。由于地下水面的不同，即便是在基岩相同的裂缝水中，也是有时而出现无压水，时而出现承压水的情况[5]。层流、管道流、紊流、明渠流水是在岩石裂隙、溶洞的特殊形态作用下形成水运动的不同状态，因此，基岩裂隙水的不均一性以及强烈的方向感，是导致裂隙岩体的透水复杂多样、不具有规律性的根本原因。

6结论

在深埋地下隧道的工程中，比较突出的几大地质难题包括高地应力及岩爆问题、高压涌水突水问题、高地温问题等。此外，还有像地震震害、瓦斯有害气体爆炸以及涌水突泥、围岩塌方、岩溶塌陷、泥屑流等。于是，在这个复杂的、系统的深埋隧道工程中，关于灾害地质的研究，对隧道工程能否顺利开展是关键的一步，在隧道工程施工前应按照隧道工程的各方面具体情况，采取有效、有针对性的防御措施。

参考文献：

[1]重庆交通科研设计院.公路隧道设计规范：JTGD70—2004[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]上海市隧道工程轨道交通设计研究院，清华大学.隧道工程防水技术规范：CECS370—2014[S].北京：中国计划出版社，2014

[3]孙赤.锦屏二级深埋隧道大理岩段突水破坏机理研究[D].成都：成都理工大学，2014.

[4]王洪新.土压平衡盾构刀盘开口率选型及其对地层适应性研究[J].土木工程学报，2010（3）：88-92．

[5]武力，屈福政，孙伟，等.基于离散元的土压平衡盾构密封舱压力分析[J].岩土工程学报，2010，32（1）：18-23．

滑坡和泥石流灾害 研究动机、目的 泥石流作为山区城镇常见的 地质灾害，是一种含有大量固体 物质的特殊洪流 (高浓度的液相、 固相混合流)，其中的固体物质特 指泥、砂、石。泥石流具有突 发 性、破坏性极大、运动快速、历 时短暂等特点，且具有强大的侵 蚀、搬运能力 等自然属性，其是 以冲撞(击)、淤埋和堵塞等方式对 其流经路途上的各种城镇设 施进 行破坏，危害程度往往比单一的 滑坡、崩塌和洪水的危害更为广 泛和严重， 对人类生产生活场 所、交通运输、水利水电工程、 矿山等造成严重损失。当前， 我 国山区城镇泥石流问题十分突 出，且灾情相当严重。因此，分 析山区城镇泥石 流灾害及其成 因，对于加强城镇泥石流的防治 有着重要意义。 关键词：山区城镇;泥石流;灾 害;成因 研究方法 采用调查研究，通过资料整 理出数据 研究内容 一、泥石流的相关概述 (一)泥石流的概念 泥石流是暴雨、 洪水将含有 沙石且松软的土质山体经饱和稀 释后形成的洪流， 由悬浮着粗大 固体碎屑物并富含粉砂及粘土的 粘稠泥浆组成。 在适当的地形条 件 下，大量的水体浸透山坡或沟 床中的固体堆积物质，使其稳定 性降低，饱含水分 的固体堆积物 质在自身重力作用下发生运动， 就形成了泥石流。 泥石流是一种广泛分布于世 界各国一些具有特殊地形、地貌 状况地区的自然 灾害，是山区沟 谷或山地坡面上由暴雨、冰雪融 化等水源激发的，含有大量泥沙 石块的介于挟沙水流和滑坡之间 的土、水、气混合流。泥石流大 多伴随山区洪水 而发生。 它与一 般洪水的区别是洪流中含有足够 数量的泥沙石等固体碎屑物， 其 体积含量最少为15﹪，最高可过 80﹪左右，因此比洪水更具破坏 力。 (二)泥石流的类型 即：(1)按水源补给分为：冰 川型、降雨型;(2)按沟谷形态分 为：沟谷型、坡 面型;(3)按物质 组成分为：泥石流、泥流、水石 流;(4)按结构流变分为：黏性(容 量为2.0～2.3t/m3)、稀性(容量为 1.5～1.8t/m3)、过渡性(容量为 1.8～2.0t/m3);(5) 按规模大小分 为： 小型(一次泥石流总堆积量 <10万m3)、 中型(10万～50万 m3)、 大型(50万～100万m3)、 特大型(>100万m3)。 二、泥石流对城镇的危害 泥石流是松散固体物质在降 雨、冰雪融水、库坝溃决等水动 力作用下沿较陡 坡度的沟道或斜 坡高速流动的现象，流动过程中 夹带的大量泥沙、 石块等具有强 大的冲击力和破坏力，往往对其 流经路途上的各种城镇设施造成 毁灭性的破坏。滑坡和泥石流灾害 论文百度文库客户端 免财富值下载文档1/3(1)由于泥石流具有强烈的破 坏力，其可冲毁城镇“坚固”的设 施，如楼房、工 厂、桥梁、供水 供电设施、公路、铁路、高压线 路、车辆、堤坝、电线杆等与之 遭遇的固定设施和活动目标， 从 而严重危害到人们的生命财产安 全。 如甘肃舟曲 2010-08-07暴发 泥石流，水毁农田1417亩，水毁 房屋307户、5508间，进水房 屋 4189户、20945间，机关单位办 公楼水毁21栋，损坏车辆18辆。 (2)由于泥 石流中挟带着大石块及 树干等杂物， 其会使桥涵堵塞导 致泥石流体超越排洪堤外 溢等引 发次生灾害，致使泥流大范围淤 埋、淹没和推毁城镇设施和居 民，造成重 大的人身伤亡事故。 如2011-05-11，广西全州咸水乡 洛江村广坑槽屯一采石场爆 发泥 石流，工棚的工人来不及躲避， 被泥石流掩埋，致使12人死亡， 10人失踪。 (3)如泥石流规模较大 时，泥石流体可穿越主河形成拦 河坝，受阻河水在坝上游 形成堰 塞湖，导致沿河城镇被淹没;而当 坝体发生溃决时，强大的特殊洪 流，会 对下游城镇及各种设施形 成水毁灾害，如冲毁下游房屋、 道路及农田等。(4)由 于泥石流中 有固体物质， 当泥石流中的固体 物质堵塞了其流通道路，则会造 成漫 流改道，冲毁或淹没下游各 种设施。(5)挤压主河道。泥石流 冲出的大量泥沙使 堆积扇不断扩 大，形成通航河道的险滩，有碍 通航，并将主河逼向对岸，使对 岸 遭受严重冲刷，造成山坡失 稳，危害各种目标。 研究结论 三、山区城镇泥石流灾害形 成的原因 泥石流的形成，必须同时具 备丰富的松散固体物质、短时间 内有大量水的来 源和有一定坡度 的利于集水集物的沟状地形三个 基本条件， 人类工程活动也是诱 发泥石流的因素之一。 (一)泥石流灾害形成的客观条 件 即：(1)地形地貌条件：地形 地貌可为泥石流灾害的发生提供 势能条件，并可 为其提供充足的 固体物质来源条件。(2)松散物质 来源条件，如易于破碎的岩层 表 面、断层皱褶发育、断层密布 等，还有滥伐森林造成水土流 失，开山采矿、采 石弃渣、老泥 石流堆积等，这些则为泥石流的 形成提供了丰富的固体物质来 源。 (3)水源条件，如强度较大的 暴雨、积雪的强烈消融、水库的 突然溃决等，致使 沟床、沟侧的 大量堆积物运动，都有可能导致 泥石流灾害的发生。 (二)城镇发展缺乏合理规划与 防灾意识淡薄 当前，随着城镇人口的不断 增加和城镇规模的不断扩大，特 别是随着山区经 济与建设的蓬勃 发展，人口增长迅速，城区的建 设范围也在日益扩大，但由于部 分山区城镇建设缺乏统一规划指 导，如把房屋等建筑物修建在低 洼处、沟道边、 沟道内等泥石流 严重危险区， 或是把房屋建在泥 石流通道。 再加上部分城镇缺乏 一定的防灾意识，在城镇建设上 缺乏配套的防灾意识，致使泥石 流发生时，给城 镇居民造成了重 大的灾害。 (三)诱发泥石流的人为因素 随着山区城镇人口增长，城 镇经济发展与城镇规模扩大，人 类在泥石流沟下 游与泥石流争地 的同时，也不断向沟上游争地和 破坏。一方面，不适当的削坡、 毁林开荒、 开山采石、 随意排放 采矿弃土和弃渣、 陡坡开荒种 地、 大量砍伐森林、2/3开山修路、 过度放牧以及不 合理的城镇建设等活动日益增 多，极大的改变了地表 原有结 构，导致生态环境恶化，水土流 失加剧，促进泥石流活动性增 强，加剧了 滑坡、泥石流灾害的 发生。另一方面，环山而建的引 水渠因渗漏而诱发滑坡，甚 至直 接诱发泥石流。与此同时，随着 城镇人口的不断增长，由于管理 不善和人们 对乱挖乱开和乱砍伐 等造成的危害认识不足， 导致人 为泥石流灾害的发生或加剧 了泥 石流的危害。 研究心得 四、结束语 总之，当前我国山区城镇泥 石流问题十分严重，对城镇设施 的破坏巨大，且 威胁着城镇居民 的生命安全，严重影响了山区城 镇的经济发展，因此，应重视对 泥石流的防治。在本文中，论述 了泥石流的灾害及其成因，希望 能对泥石流的防 灾工程有一定的 启示作用。 自己整理去吧！嘻嘻