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摘要:巖溶是隧道工程施工過程中最為常見的地質災害現象，而穿越巖溶地質地段的隧道工程具有危害性大、預防難等特點，目前依然是隧道工程建設中尚未很好解決的難題。本文在充分挖掘梳理前人研究成果的基礎上，簡要地總結了我國巖溶地質現象及其分類，并初步分析了我國巖溶地質條件對隧道施工所產生的影響，并結合工程實例探討了隧道工程的巖溶地質災害的處置技術和預防措施。

關鍵詞:巖溶;工程技術;地質分析

1巖溶地質的分類及危害

巖溶是地表水和地下水對可溶性巖層經過化學作用和機械破壞作用而形成的各種地表和地下溶蝕現象的總稱。James和Choquette等提出巖溶應包括在化學溶解和伴隨的碳酸鹽層系的演化過程中所形成的所有成巖作用的特征(地表與地下的、宏觀的與微觀的)。根據巖溶不同類型的特征，可將巖溶災害按照巖溶水量、形態大小以及充填特征等進行分類。其中按巖溶用水量大小可分為特大涌水型(涌水量大于10000m3/h)、大量涌水型(涌水量介于1000～10000m3/h之間)、中等涌水型(涌水量介于100～1000m3/h之間)、少量涌水型(涌水量介于10～100m3/h之間)以及微量涌水型(涌水量小于10m3/h)等五種類別，按巖溶的形態大小可分為大型溶洞、洞穴型、管道型以及裂隙型等四種類別，按巖溶的充填特征可分為無充填型、半充填型以及充填型等三種類別。由地下水和地表水對可溶性巖石的破壞和改造作用稱為巖溶作用，受巖溶作用的影響，隧道工程在穿越巖溶地質區域時危害極大，而且難以預防，巖溶對隧道工程的危害主要表現在以下幾個方面:一是巖溶所形成的洞穴使得隧道建筑物全部或者部分懸空，這將在極大程度上削減了隧道建筑物的承載能力，從而降低隧道工程的安全性和使用壽命;二是巖溶隧道中易造成地下水的流失，這將導致隧道頂部與地面極易發生坍塌現象;三是當巖溶水中二氧化碳等堿性物質含量增加時，易導致隧道結構的腐蝕現象，從而大大影響隧道的使用壽命和安全性;四是巖溶所形成的洞穴中隨堆積的物體易造成土質坍塌現象，從而改變隧道結構體表面的應力分布發生變化，影響隧道的穩定性。

2巖溶對隧道工程影響的研究現狀

隨著巖溶隧道工程建設技術的快速發展，巖溶對隧道工程施工的影響也受到國內學者越來越多的關注。王愛武等認為渝懷鐵路羅家寨隧道內的溶洞填充物受到巖溶水的進一步浸泡軟化，從而引起巖溶水的泄放并帶走大量巖土，改變了隧道圍巖的應力分布，造成隧道工作面圍巖失穩而引起連續塌方，甚至造成地表開裂而下沉。李志國結合2001年開工的渝懷線20余座隧道施工建設經驗，提出隧道施工區巖溶的處理應因地制宜，綜合治理，排堵結合的原則，根據隧道內用水量的大小以及所含泥沙的含量，并考慮隧道運營安全及周邊水文地質環境的影響，將堵和排技術相結合，采取多種方法進行綜合治理。吳夢軍等針對我國巖溶分布廣泛的現狀，利用“公路隧道結構與圍巖綜合實驗系統”對巖溶隧道圍巖的穩定性進行了一系列大型的模擬試驗，結果表明巖溶隧道圍巖的位移隨著溶洞的增大和隧道間距離的減小而呈現非線性增加的趨勢，且溶洞的位置對于隧道圍巖的影響最為顯著，其中當溶洞位于最大主應力方向上時，對圍巖穩定性最為不利。王鷹等結合渝懷鐵路梁山隧道的用誰實例，運用斷裂力學和地球化學等相關理論分析了巖溶區隧道水巖的相互作用機理及其對巖溶地區隧道施工發生涌水、突泥的影響，結果表明高壓水力劈裂作用是巖體裂隙進一步擴展的原因，而巖體在開挖過程中的損傷是造成突發性大規模嚴重涌水突泥的重要誘因，另外在地質構造的關鍵部位，順裂隙延伸方向發育大的巖溶管道可能性非常大。在隧道尚未開挖之前，由于隧道周圍的巖體尚未被擾動，因此絕大多數的溶洞是穩定的。如果在前期探測到溶洞距離設計的隧道位置相距較遠，則可以忽略溶洞對隧道工程施工的影響;如果相距較近，則除了要考慮溶洞對隧道工程位置的影響，還要考慮在施工過程中對溶洞產生的擾動而引起的涌水、塌方、突泥等地質災害，甚至在隧道工程的竣工運營期間也要考慮溶洞可能對隧道工程的安全運營帶來的風險。此外，在隧道工程施工過程中的爆破引起的地下巖溶管道中的水產生高壓，同時也會使得隧道圍巖產生裂隙、松動，增加了巖溶水的流通路徑。爆破所形成的高壓水流將沿著巖體的裂隙、巖溶管道等流動，致使隧道圍巖發生剪切性的破壞。而巖溶的水系將向隧道方向聚集，圍巖壓力發生變化，隧道圍巖裂隙中的含水量也將大大增加，當水壓超過隧道圍巖的載荷時將失去平衡，引發隧道坍塌事故。此外如施工過程中由于機械設備的不當操作也會引起隧道圍巖應力發生變化，當附加外載荷超過一定程度時，也將會給隧道施工造成嚴重的影響，甚至發生隧道坍塌等事故。

3巖溶處治技術研究進展

隧道工程的巖溶處理及預防措施主要是通過設計和施工來進行控制，設計方面主要要考慮如何合理、科學地規避熔巖地區，而施工方面則是在現有的條件下盡可能地治理巖溶，將巖溶引發的地質災害損失降至最低。而在當前的隧道工程中主要以施工控制為主，本文通過整理已有的相關研究資料及項目實踐經驗，可得出目前我國針對巖溶處理的技術主要包括洞穴處理、巖溶洞內充填物的處理、巖溶水的處理以及地表塌陷的處理等等，而其中在巖溶洞的處理過程中應本著“工程造價低、結構安全、水環境保護、方案合理、施工易操作”的原則，保證隧道工程安全、順利地通過巖溶地區。在對隧道工程施工過程中處理巖溶時應依據不同的巖溶類型采取不同的措施，如在處理小型無填充或半填充的溶洞時應對巖溶的洞穴采取回填的處理技術，張花高速公路巖門口隧道的巖溶處理技術就是先對洞穴的四壁初噴加厚，打藥卷錨桿后再把拱架立起來，同時預留泵送混凝土管道，初期支護完成之后選擇用混凝土回填。對于有充填型的大型巖溶洞穴，應充分考慮巖溶所處在隧道的位置及巖溶洞穴的填充物質，在隧道施工的過程中，采用超前的地質預報探測巖溶洞穴內充填物的類型及洞穴大小。如張花高速公路排樓隧道施工至ZK100+307里程時，通過超前探測儀發現前方有一寬約16m且富水的大型充填淤泥質溶洞，針對該巖溶洞穴充填淤泥的特點，施工過程中采取了超前預注漿加固一級大管棚支護的處置方案，以確保隧道施工的安全。

4結語

隧道工程與施工區的水文地質條件有著密切的關系，而隧道工程的質量又關系著交通運輸的安全，因此加強隧道工程的水文地質環境勘查工作并及時選取合理的截、堵、引、排水等科學、充分的預防措施，降低隧道施工風險，減少不良的地質災害影響。巖溶目前已成為我國隧道工程施工過程中遇到的主要地質災害現象，極易引發溶洞、坍塌、突水、突泥等地質災害，給隧道工程的安全和結構的穩定性帶來巨大的隱患，甚至發生巨大的安全事故事件發生。本文在系統總結巖溶地質現象及分類的基礎上，針對我國巖溶分布情況較為全面地介紹了巖溶對隧道工程建設的影響，以及目前國內在隧道施工建設中所采用的巖溶處理技術，以期為行業工作者提供一定的參考。

參考文獻

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作者:黃洪 單位:中鐵二院工程集團有限責任公司地勘院