滲流引起的隧道施工地質(zhì)災(zāi)害防治辦法研究

武淼

摘 要：在中國的隧道工程施工方面，滲流是很常見的現(xiàn)象，同時(shí)也是很難避免的，有“十隧九漏”之說。滲流是引起隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的重要因素，且存在普遍，通過分析滲流的特點(diǎn)以及其致災(zāi)的力學(xué)機(jī)制，找到滲流發(fā)生的各種原因，加強(qiáng)對滲流引起的隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的研究，找到防治辦法，提高隧道施工的質(zhì)量，可以有效的在保證人們正常出行與交流的同時(shí)，也可以保證隧道和人們的安全，增加隧道的使用壽命。

關(guān)鍵詞：滲流 隧道 地質(zhì)災(zāi)害

中圖分類號(hào)：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（c）-0077-02

在中國的一些地區(qū)，人們的出行受到了嚴(yán)重的阻礙，彼此之間的交流也就隨之變得少之又少。而這個(gè)問題也一直得到國家的關(guān)注，為解決這個(gè)問題，國家將交通建設(shè)放在首選位置。但由于中國不同地區(qū)的地質(zhì)條件不同，表現(xiàn)為很強(qiáng)的復(fù)雜性，因此，為了減少地區(qū)之間的距離，國家將隧道放在山區(qū)交通建設(shè)的首選位置。長距離的深山鐵路隧道的安全問題不同于一般性質(zhì)的長距離隧道的安全問題，由于其地理位置的原因有著其特殊性和復(fù)雜性。因?yàn)殚L距離深山隧道的修建不論是時(shí)間問題還是環(huán)境問題以及施工問題，面臨著各種各樣的不確定性安全隱患和安全問題，雖然隧道工程施工可以大大縮短地區(qū)之間的距離，但由于地區(qū)地質(zhì)條件的特殊性和復(fù)雜性，通常會(huì)導(dǎo)致隧道施工工期長，所要求的技術(shù)很高和經(jīng)費(fèi)多等缺點(diǎn)。在隧道施工過程中，也可能會(huì)遇到滑坡、涌水和巖溶塌陷等危險(xiǎn)，這樣就會(huì)導(dǎo)致隧道施工的工期加長、危險(xiǎn)加大、質(zhì)量降低。當(dāng)隧道工程施工遇到地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，不僅是隧道的有效使用期限變短，消耗的經(jīng)費(fèi)變大，同時(shí)，也會(huì)使隧道工程施工最終的目的性降低，即人們的出行扔存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

在隧道工程施工中不可避免的遇到地質(zhì)災(zāi)害，滲流便是其中的一種，因此滲流成為在地質(zhì)災(zāi)害中關(guān)注的焦點(diǎn)。中國的面積廣，地質(zhì)復(fù)雜，而地下水又會(huì)對隧道有很大的影響，因此在進(jìn)行隧道工程施工過程中要注意滲流的影響。而在中國的隧道工程施工方面，滲流是很常見的現(xiàn)象，同時(shí)也是很難避免的，有“十隧九漏”之說。因此，加強(qiáng)對滲流引起的隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的研究，找到防治辦法，提高隧道施工的質(zhì)量，可以有效的在保證人們正常出行與交流的同時(shí)，也可以保證隧道和人們的安全，增加隧道的使用壽命。

1 滲流的特點(diǎn)以及致災(zāi)的力學(xué)機(jī)制

1.1 滲流的特點(diǎn)

地球上必不可少的便是水，同時(shí)它也是各種地質(zhì)中不可缺少的成分，在地質(zhì)方面起著至關(guān)重要的作用，但它也是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的導(dǎo)火索。隧道工程施工的滲流主要發(fā)生在含水路段，當(dāng)對此路段進(jìn)行施工時(shí)，原有地下水的的狀況就會(huì)發(fā)生改變，破壞其滲流條件，地下水便會(huì)隨著隧道的一些位置流出，最終導(dǎo)致涌水災(zāi)害，形成滲流。根據(jù)地下水滲流的快慢或大小，滲流可表現(xiàn)為水的滲出、海流，當(dāng)?shù)叵滤鞒龅某潭仍俅渭哟髸r(shí)，滲流又可表現(xiàn)為股流和大范圍突水等形式。

1.2 滲流致災(zāi)的力學(xué)機(jī)制

工程施工中遇到的地質(zhì)災(zāi)害主要來自水的因素，而水的存在形式分為靜態(tài)水和動(dòng)態(tài)水，在隧道中，水的存在形式同樣是由靜、動(dòng)兩種儲(chǔ)量構(gòu)成，并且這兩種類型的水儲(chǔ)量都與水圍巖的規(guī)模有關(guān)。但是，水的存在形式不同，所以要涉及的因素必然不同。水的靜儲(chǔ)量是潛水資源含水層多年平均最低潛水位以下的地下水儲(chǔ)量，即存在隧道內(nèi)的地質(zhì)之間的空隙中的地下水，它不僅與水圍巖的規(guī)模有關(guān)，還和儲(chǔ)水能力、給水能力有關(guān)；水的動(dòng)儲(chǔ)量是潛水資源含水層多年平均最高水位與最低水位之間的地下水儲(chǔ)量，即存在隧道內(nèi)的與地表水源或其他地下水有直接聯(lián)系的地下水，它不僅與水圍巖的規(guī)模有關(guān)，還與水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件有關(guān)。

巖體力學(xué)性能的影響因素有很多，其中水的賦存狀態(tài)、巖石的性質(zhì)以及巖石的完整程度等占主要的位置，其次是水與其他方面綜合的影響也給巖體力學(xué)性能帶來巨大的影響，例如，有的巖體遇水后會(huì)因膠結(jié)物溶解，導(dǎo)致巖體內(nèi)的一些細(xì)小顆粒被融化，從而使巖體軟化，變得疏松，最終致使巖體的強(qiáng)度降低；有的巖體會(huì)因巖體中的一些物質(zhì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使其強(qiáng)度降低；有的巖體會(huì)因巖體中的物體遇水變得光滑導(dǎo)致巖體變形或破壞使其強(qiáng)度降低。

巖體發(fā)生變化通常是由水和巖體之間的化學(xué)反應(yīng)造成的，而他們之間的力學(xué)又通常會(huì)使地下水水量發(fā)生劇變，而當(dāng)水量發(fā)生變化時(shí)，其巖石之間的間隙中的水壓也便隨之發(fā)生變化，最終使巖石的結(jié)構(gòu)受損 從而使巖體的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致工程體應(yīng)力環(huán)境的惡化，從而影響著工程體本身。在巖體內(nèi)部，通常存在著滲流場和應(yīng)力場之間的動(dòng)態(tài)平衡，兩者之間互補(bǔ)互惠，每當(dāng)滲流場或應(yīng)力場中的一種發(fā)生變化時(shí)，另一種會(huì)自動(dòng)發(fā)生變化，使其回復(fù)到原有的動(dòng)態(tài)平衡。但是，如果一方變化的幅度過大，另一個(gè)不能隨之也發(fā)生變化，那么這個(gè)動(dòng)態(tài)平衡就會(huì)發(fā)生破壞，最終導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

2 滲流災(zāi)害的防治措施

每道工程都有自己的核心任務(wù)和落腳點(diǎn)，隧道施工也不例外。地質(zhì)災(zāi)害檢測和警報(bào)便是隧道工程施工的核心任務(wù)和落腳點(diǎn)。提前預(yù)知隧道工程施工中可能會(huì)遇到的各種情況，掌握隧道的變數(shù)，可以在遇到滲流時(shí)及時(shí)果斷的采取有效措施，降低滲流災(zāi)害的影響程度，保證隧道工程施工的正常進(jìn)行。對于隧道工程施工災(zāi)害的監(jiān)控測量預(yù)警的流程如圖1所示。

由圖1可知：在進(jìn)行隧道工程施工前搜集有關(guān)隧道的信息，然后根據(jù)隧道信息進(jìn)行此隧道工程施工的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與管理，在動(dòng)態(tài)效果良好且無誤的情況下，根據(jù)動(dòng)態(tài)的流程或步驟進(jìn)行信息化施工，但在進(jìn)行信息化施工的過程中要不斷的進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控測量，以此得到隧道工程施工進(jìn)行中所遇到的可能的狀況和數(shù)據(jù)，然后對地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控測量得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理和反饋。經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析、處理和反饋，得出結(jié)論，如果顯示無異常，表明隧道工程施工過程符合動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與管理，則繼續(xù)進(jìn)行正常施工；如果顯示異常，則表示隧道工程施工過程有異于動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與管理的地方，是災(zāi)害預(yù)警，需要采取防治措施，并重新進(jìn)行信息化施工。

隧道工程施工是一項(xiàng)大的工程，在進(jìn)行施工前最好考慮到各種可能出現(xiàn)的災(zāi)害，這樣就可以在遇到災(zāi)害時(shí)及時(shí)果斷的采取措施，降低災(zāi)害的程度和損失。因此，在進(jìn)行隧道工程施工前進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)能夠起到意想不到的作用，對于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的流程圖如圖2所示。

由圖2可知：首先通過隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)體系進(jìn)行宏觀地質(zhì)調(diào)查分析和確定所遇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，根據(jù)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)制定災(zāi)害分級(jí)綜合預(yù)報(bào)方案，然后根據(jù)制定的災(zāi)害分級(jí)綜合預(yù)報(bào)方案和宏觀地質(zhì)調(diào)查分析結(jié)論進(jìn)行長期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)，根據(jù)長期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)進(jìn)行短期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)，在進(jìn)行短期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)結(jié)論無異常情況下，進(jìn)行正常施工，在進(jìn)行短期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)結(jié)論異常情況下，則確定災(zāi)害類型與規(guī)模，并根據(jù)災(zāi)害的類型與規(guī)模采取相應(yīng)的處理措施，最后再進(jìn)行正常施工。

任何災(zāi)害或事故的發(fā)生都少不了源頭、過程和結(jié)果三個(gè)步驟，滲流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生也不例外，同樣由這三個(gè)步驟發(fā)生，因此，該文從滲流發(fā)生的源頭、過程和結(jié)果三方面進(jìn)行防治，具體措施如下：

（1）在進(jìn)行隧道工程施工前對地表水、暗河以及地下水等進(jìn)行探測、預(yù)報(bào)和定位，即進(jìn)行超預(yù)報(bào)工作，然后采取針對性的措施，進(jìn)行定量和定性的工作，盡量減少水對將要進(jìn)行的隧道工程施工所帶來的影響，但在此期間仍要不斷進(jìn)行超前預(yù)報(bào)工作。

（2）當(dāng)隧道工程施工進(jìn)行中時(shí)，如若遇到水源或接近水源的地方時(shí)，可以采取放掉地下水或表面水等措施，不可以盲目施工，這樣才可以保證正常安全施工以及隧道工程施工的質(zhì)量以及使用壽命。

（3）當(dāng)隧道穿越的水源豐富且不間斷時(shí)，可以采取排、堵和排堵結(jié)合的方法，盡量減少水源對隧道工程施工的影響。當(dāng)穿越河川或江水的隧道中有出水的裂縫時(shí)，一般采用堵的方式。

（4）為防治隧洞工程施工過程中出現(xiàn)滲流，也可以提前采取措施，如進(jìn)行超前引排、超前預(yù)注漿等措施，阻止?jié)B流在隧洞工程施工過程中出現(xiàn)。

3 結(jié)語

隧道工程施工中的地質(zhì)災(zāi)害有很多種，滲流便是其中的一種，并且滲流現(xiàn)象比較普遍，對隧道的危害很大，果斷采取有效措施既可以提高隧道的質(zhì)量和安全率，同時(shí)也可以增加隧道的使用壽命。該文首先分析了滲流的特點(diǎn)和滲流致災(zāi)的力學(xué)機(jī)制，了解到滲流致災(zāi)的特點(diǎn)和原理，然后進(jìn)行隧道工程施工災(zāi)害的監(jiān)控測量、預(yù)警分析和隧道工程施工超前地質(zhì)預(yù)報(bào)分析，掌握隧道工程施工中地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控測量預(yù)警和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的使用流程和步驟，為隧道工程安全施工奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，該文也對進(jìn)行隧道工程施工過程中出現(xiàn)的滲流現(xiàn)象給出了一定的措施，確保工程的安全進(jìn)行。

總之，滲流是一種常見的隧道工程施工中的地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)也是影響最廣的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，該文通過對滲流引起的隧道工程施工地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究，尋找有效的防治措施，提高隧道工程的質(zhì)量和安全性能，同時(shí)也增加了隧道的使用壽命。

該文通過研究找到滲流引起的地質(zhì)災(zāi)害的防治措施，但由于時(shí)間關(guān)系，不能做更深入的研究，由此在以后的研究中從以下幾個(gè)方面做更進(jìn)一步的完善：

（1）地下水是危害巖體的一個(gè)重要因素，但地表水與地下水的連接后的關(guān)系對巖體的影響會(huì)如何，在這方面可以做進(jìn)一步研究。

（2）巖體中的一些與水關(guān)系強(qiáng)的生物也可能會(huì)對巖體產(chǎn)生一定的影響。

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