隧道涌水与突水
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- 2025-05-04 15:21:55
在含水地质体内进行地下工程施工中，常遇到的一个麻烦问题就是涌水和突水。涌水是指地下水从掌子面的地质体的孔隙或裂隙大量涌出，给施工带来麻烦现象；突水是指掌子面前方地质体在高水头地下水作用下地下水和地质材料一起突出，将已经挖成的隧道埋死的现象，又称为地下泥石流或地下碎屑流。大瑶山隧道过9号断层掘进时，曾产生过大规模的泥石流，延误工期达8个月之久。军都山隧道在施工过程中也发生过泥石流，延误工期达3个月。这是一种大型的地质灾害。
为了解决这个问题，首先要对产生涌水和突水的可能性进行预报。这个预报的难度是很大的。目前预报掌子面前方涌水量是采用假定由潜水位到隧道中心线间都属于潜水，利用地下水力学方法估算涌水量。这里有一个问题，往往地表浅层含水，而地下深层并不含水，而断层带含水。而且断层带透水性很大，当施工掘开断层带时，产生大量涌水。在这种情况下，预报结果又仿佛小了。要想作出正确预报，必须查清水文地质条件。
突水预报问题也是一个复杂的问题。问题在于掌子面前方地下水水头、水量、岩体结构及其力学参数很难搞清楚，使预报结果很难准确。即使是这样，有一个预报结果对施工还是很有益处的。在军都山隧道施工地质超前预报工作中，著者曾对这个问题进行研究过，获得了如下结果。
著者设想高压地下水与掌子面之间存在一个防突层，防突层厚度为h。假定岩体被节理切割成条形板，节理间距为b，岩体抗拉强度为σt。则产生突水的极限突出水头为H：
地质工程学原理
式中D为隧道直径。上式为极简单的纯理论公式，但由此我们可以看出些问题。即产生突水的极限水头与防突层厚度和岩体抗拉强度成正比，与隧道直径成反比。这一点在做经验对比时要特别注意，这些概念对突水预报非常重要。它告诉我们，在研究突水预报时必需取得地下水水头、掌子面岩体抗拉强度及隧洞直径资料。
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