隧道工程課程論文

1、西南大學(xué)地下結(jié)構(gòu)與隧道工程課程論文論文題目：隧道工程中的常見(jiàn)的地質(zhì)問(wèn)題與防治學(xué) 院：工程技術(shù)學(xué)院專 業(yè)：土木工程年 級(jí)：2013級(jí)名：2016年6月15日目錄 TOC o 1-5 h z 摘要：1前言1 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 一、隧道工程主要災(zāi)害地質(zhì)問(wèn)題1 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 1、塌方1 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 2、滑坡2 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 3、

2、涌水和突水2 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 4、巖爆2 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 5、其它地質(zhì)災(zāi)害3二、隧道工程主要災(zāi)害地質(zhì)問(wèn)題的防治3 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 1、塌方的防治措施32、滑坡的防治措施3 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3、突水與涌水的防治措施.4 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 4、巖爆的防治措施5 HY

3、PERLINK l bookmark70 o Current Document 5、有害氣體的防治措施5結(jié)語(yǔ) 6主要參考文獻(xiàn)6隧道工程中常見(jiàn)的地質(zhì)問(wèn)題與防治孫志鴻西南大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院土木工程01班學(xué)號(hào)：222013322220149摘要：隧道工程在施工過(guò)程中，隨時(shí)都受到地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的影響。如何 防治這些問(wèn)題，是隧道工程設(shè)計(jì)和施工的重要課題。本文介紹了隧道工 程中常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題及其防治對(duì)策。關(guān)鍵詞：隧道工程；地質(zhì)問(wèn)題；防治；刖言為了提高線路質(zhì)量滿足環(huán)保和城市用地要求，國(guó)內(nèi)外隧道工程的數(shù)量及規(guī)模 發(fā)展十分迅速。但隧道工程受到長(zhǎng)度和深度等多方面的影響，施工的地質(zhì)環(huán)境越 來(lái)越復(fù)雜，施工時(shí)遇到地質(zhì)災(zāi)

4、害問(wèn)題愈加嚴(yán)重。而隧道施工中的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題常 常是影響隧道施工的關(guān)鍵問(wèn)題。結(jié)合工程實(shí)踐，本文討論了隧道工程施工中常見(jiàn) 地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，并提出了具體的防治措施。一、隧道工程主要災(zāi)害地質(zhì)問(wèn)題1、塌方塌方是隧道施工中最常見(jiàn)的災(zāi)害現(xiàn)象之一，由于圍巖失穩(wěn)所造成的突發(fā)性坍 塌、堆塌和崩塌，常會(huì)造成嚴(yán)重的安全事故。塌方產(chǎn)生的原因最主要是地質(zhì)條件。 地質(zhì)條件直接影響隧道塌方發(fā)生的概率。設(shè)計(jì)的不足和人為施工的失誤也會(huì)引起 塌方。塌方往往發(fā)生在如下的情況中：地殼在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用下，薄層巖體形成小 褶曲，錯(cuò)動(dòng)發(fā)育地段，隧道施工從此處通過(guò)，常發(fā)生塌方。隧道穿過(guò)斷層及其破 碎帶，一經(jīng)開(kāi)挖，潛在應(yīng)力釋放，承壓快，圍巖失穩(wěn)而

5、塌方。通過(guò)各種堆積體時(shí)， 由于結(jié)構(gòu)松散，顆粒間無(wú)膠結(jié)或膠結(jié)差，開(kāi)挖后引起塌方。隧道穿過(guò)淺埋或隧道 進(jìn)出口附近，圍巖自穩(wěn)能力差或受偏壓影響，開(kāi)挖中引起坍塌。巖層軟硬相間或 有軟弱夾層的巖體，在地下水的作用下，軟弱面的強(qiáng)度大大降低，因而發(fā)生塌方。 地下水的軟化、浸泡、沖蝕、溶解等作用，加劇巖體的失穩(wěn)和塌方。圍巖比較差、 斷層或節(jié)理面呈楔型狀態(tài)，構(gòu)成不利組合，在內(nèi)應(yīng)力或地下水的作用下，產(chǎn)生突然塌方，這種塌方是最不易觀察和發(fā)現(xiàn)的，也是比較危險(xiǎn)的。2、滑坡滑坡是指斜坡上的土體或者巖體，受河流沖刷、地下水活動(dòng)、雨水浸泡、地 震及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿著一定的軟弱面或者軟弱帶，整體 地或者分散

6、地順坡向下滑動(dòng)的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有 滑動(dòng)空間，兩側(cè)有切割面。從斜坡的物質(zhì)組成來(lái)看，具有松散土層、碎石土、風(fēng) 化殼和半成巖土層的斜坡抗剪強(qiáng)度低，容易產(chǎn)生變形面下滑；堅(jiān)硬巖石中由于巖 石的抗剪強(qiáng)度較大，能夠經(jīng)受較大的剪切力而不變形滑動(dòng)。但是如果巖體中存在 著滑動(dòng)面，特別是在暴雨之后，由于水在滑動(dòng)面上的浸泡，使其抗剪強(qiáng)度大幅度 下降而易滑動(dòng)。降雨對(duì)滑坡的影響很大。降雨對(duì)滑坡的作用主要表現(xiàn)在，雨水的大量下滲， 導(dǎo)致斜坡上的土石層飽和，甚至在斜坡下部的隔水層上積水，從而增加了滑體的 重量，降低土石層的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨 小滑、無(wú)雨不滑”的特點(diǎn)。

7、地震對(duì)滑坡的影響很大。究其原因，首先是地震的強(qiáng)烈作用使斜坡土石的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞和變化，原有的結(jié)構(gòu)面張裂、松弛，加上地下水也有較大變化， 特別是地下水位的突然升高或降低對(duì)斜坡穩(wěn)定是很不利的。另外，一次強(qiáng)烈地震 的發(fā)生往往伴隨著許多余震，在地震力的反復(fù)振動(dòng)沖擊下，斜坡土石體就更容易 發(fā)生變形，最后就會(huì)發(fā)展成滑坡。3、涌水和突水涌水和突水問(wèn)題是隧道工程中的又一常見(jiàn)地質(zhì)災(zāi)害，其中尤以突水和攜帶大 量碎屑物質(zhì)的涌水危害性最大。礦體信圍巖空隙中的地下水、地表水水源，在壓 力作用下涌出，稱為涌水。量大、勢(shì)猛，突發(fā)的涌水，稱為突水。涌水和突水多 發(fā)于節(jié)理裂隙密集帶、構(gòu)造形成的風(fēng)化破碎帶;突水災(zāi)害多發(fā)于巖溶

8、洞穴、溶隙 發(fā)育地段、含水層與隔水層交界面。隧道巖體的突水、涌水是影響施工進(jìn)度和安 全的一個(gè)重要因素，適時(shí)處理涌水對(duì)施工是非常重要的。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)巖體裂隙 涌水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的研究有一定發(fā)展，但準(zhǔn)確性有待進(jìn)一步提高。4、巖爆巖爆是巖石工程中圍巖體的突然破壞，并伴隨著巖體中應(yīng)變能的突然釋放， 是一種動(dòng)力失穩(wěn)地質(zhì)災(zāi)害。巖爆是深埋地下工程在施工過(guò)程中常見(jiàn)的動(dòng)力破壞現(xiàn) 象，當(dāng)巖體中聚積的高彈性應(yīng)變能大于巖石破壞所消耗的能量時(shí)，破壞了巖體結(jié) 構(gòu)的平衡，多余的能量導(dǎo)致巖石爆裂，使巖石碎片從巖體中剝離、崩出。巖爆往 往造成開(kāi)挖工作面的嚴(yán)重破壞、設(shè)備損壞和人員傷亡，已成為巖石地下工程和巖 石力學(xué)領(lǐng)域的世界性難題。發(fā)

9、生巖爆的原因是巖體中有較高的地應(yīng)力，并且超過(guò) 了巖石本身的強(qiáng)度，同時(shí)巖石具有較高的脆性度和彈性。這時(shí)一旦地下工程破壞 了巖體的平衡，強(qiáng)大的能量把巖石破壞，并將破碎巖石拋出。其直接威脅人員、 設(shè)備安全，影響工程進(jìn)度，己成為地下工程世界性難題之一。巖爆一般巖石砂巖為主，巖石堅(jiān)硬干燥，在未發(fā)生前，無(wú)明顯的征兆。巖爆 時(shí)圍巖破壞的規(guī)模，小者幾厘米厚，大者可達(dá)數(shù)噸重。小者形狀常呈中間厚、周 邊薄、不規(guī)則的魚(yú)鱗片狀脫落，脫落面多與巖壁平行。巖爆圍巖的破壞過(guò)程，一 般新鮮堅(jiān)硬巖體均先產(chǎn)生聲響，伴隨片狀剝落的裂隙出現(xiàn)，裂隙一旦貫通就產(chǎn)生 剝落或彈出，屬于表部巖爆。由于爆破振動(dòng)影響，造成開(kāi)挖洞段應(yīng)力重新分布，

10、造成磧頭較大面積巖爆、爆落出的小塊魚(yú)鱗片狀碎屑甚至堵塞整個(gè)巷道。5、其它地質(zhì)災(zāi)害對(duì)于隧道工程而言，除了巖爆，塌方以及涌水突水等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題外，在施 工中還可能存在地面沉陷和塌陷，有害氣體的存在引發(fā)的瓦斯爆炸等不同類型的 災(zāi)害問(wèn)題，對(duì)隧道的施工和人員設(shè)備的安全造成嚴(yán)重的威脅。二、隧道工程主要災(zāi)害地質(zhì)問(wèn)題的防治1、塌方的防治措施對(duì)松散、破碎圍巖體隧道的塌方，一般情況下，可采用提高圍巖的整體強(qiáng)度 和自穩(wěn)性的措施加以處理。施工中常見(jiàn)的處理方法有：超前長(zhǎng)管棚和超前錨桿等 措施，這些措施都可以使圍巖進(jìn)行穩(wěn)定與強(qiáng)度的加固處理，使隧道塌方機(jī)率降低。 而斷面大隧道在開(kāi)挖中，一定要對(duì)軟弱圍巖的部分采取逐步開(kāi)挖的施

11、工方法，這 樣既可以使圍巖大大縮短暴露的時(shí)間，在開(kāi)挖后，也可以立刻進(jìn)行支護(hù)處理，使 隧道圍巖穩(wěn)定性大大增加。避免了因隧道跨度大、結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜、施工難度大、 圍巖松散破碎、自穩(wěn)能力差的特點(diǎn)而易發(fā)生的塌方事故。對(duì)于開(kāi)挖斷面較大的隧道，通過(guò)軟弱圍巖區(qū)域可采取分步開(kāi)挖，為了減少圍 巖的暴露時(shí)間，開(kāi)挖后應(yīng)立即支護(hù)，從而可提高隧道圍巖體的自穩(wěn)性。2、滑坡的防治措施 滑坡的防治要貫徹“及早發(fā)現(xiàn)，預(yù)防為主；查明情況，綜合治理；力求根治，不 留后患”的原則結(jié)合邊坡失穩(wěn)的因素和滑坡形成的內(nèi)外部條件，治理滑坡可以從 消除和減輕水的危害和改善邊坡巖土力學(xué)強(qiáng)度這兩個(gè)大的方面著手。減輕水的危害方面：滑坡的發(fā)生常和水的作用

12、有密切的關(guān)系，水的作用，往 往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對(duì)邊坡的危害尤其重要，其目的 是：降低孔隙水壓力和動(dòng)水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水 的沖刷和浪擊作用。具體做法有：防止外圍地表水進(jìn)入滑坡區(qū)，可在滑坡邊界修 截水溝；在滑坡區(qū)內(nèi)，可在坡面修筑排水溝。在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植 被鋪蓋，防止地表水下滲。對(duì)于巖質(zhì)邊坡還可用噴混凝土護(hù)面或掛鋼筋網(wǎng)噴混凝 土。排除地下水的措施很多，應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和水文地質(zhì)條件加以選 擇。改善邊坡巖土力學(xué)強(qiáng)度方面：通過(guò)一定的工程技術(shù)措施，改善邊坡巖土體的 力學(xué)強(qiáng)度，提高其抗滑力，減小滑動(dòng)力。常用的措施有：削坡減載；用降低坡

13、高 或放緩坡角來(lái)改善邊坡的穩(wěn)定性。削坡設(shè)計(jì)應(yīng)盡量削減不穩(wěn)定巖土體的高度，而 阻滑部分巖土體不應(yīng)削減。此法并不總是最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施，要在施工前作 經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。邊坡人工加固；常用的方法有：修筑擋土墻、護(hù)墻等支擋不穩(wěn)定 巖體；鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程；預(yù)應(yīng)力錨桿或錨索，適用 于加固有裂隙或軟弱結(jié)構(gòu)面的巖質(zhì)邊坡；固結(jié)灌漿或電化學(xué)加固法加強(qiáng)邊坡巖體 或土體的強(qiáng)度；SNS邊坡柔性防護(hù)技術(shù)等；鑲補(bǔ)溝縫。對(duì)坡體中的裂隙、縫、空 洞，可用片石填補(bǔ)空洞，水泥沙漿溝縫等以防止裂隙、縫、洞的進(jìn)一步發(fā)展。3、突水與涌水的防治措施隧道施工出現(xiàn)的突水與涌水等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)可以通過(guò)排、堵的措施，或者排堵 結(jié)

14、合使用的措施進(jìn)行相應(yīng)的處理。在對(duì)突水與涌水治理的同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)施工 工程附近暗河及溶洞的突水部位做好監(jiān)測(cè)與預(yù)控。通過(guò)監(jiān)測(cè)與預(yù)控實(shí)現(xiàn)對(duì)施工階 段地質(zhì)的預(yù)報(bào)。監(jiān)測(cè)與預(yù)控工作既要準(zhǔn)確的分析出溶洞與暗河和隧道的交匯位 置，在隧道施工出現(xiàn)突水與涌水后，對(duì)非巖溶深埋的隧道要進(jìn)行排水導(dǎo)坑及鉆孔 疏干的治理措施。巖溶隧道和淺埋隧道的治理要以堵為主，在最大程度上阻止地 下水位下降，防止地面出現(xiàn)塌陷及井泉干涸等現(xiàn)象，這些問(wèn)題會(huì)直接破壞周圍的 生態(tài)環(huán)境。為了防止突水災(zāi)害，施工組織應(yīng)盡量采用先隔水層后含水層的掘進(jìn)工 序，或采用超前引排、超前預(yù)注漿以減弱突水災(zāi)害的程度。施工中還可以使用先隔水層然后再進(jìn)行含水層的開(kāi)挖，

15、可以有效防止發(fā)生突 水的地質(zhì)災(zāi)害，有時(shí)也可以使用超前引排和超前預(yù)注漿等施工方式，都可以有效減少突水的地質(zhì)災(zāi)害程度。4、巖爆的防治措施采取積極主動(dòng)的預(yù)防措施和強(qiáng)有力的施工支護(hù)，確保巖爆地段的施工安全， 將巖爆發(fā)生的可能性及巖爆的危害降到最低。在高應(yīng)力地段施工中可采用以下技 術(shù)措施。在施工前，針對(duì)已有勘測(cè)資料，首先進(jìn)行概念模型建模及數(shù)學(xué)模型建模工作， 通過(guò)三維有限元數(shù)值運(yùn)算、反演分析以及對(duì)隧道不同開(kāi)挖工序的模擬，初步確定 施工區(qū)域地應(yīng)力的數(shù)量級(jí)以及施工過(guò)程中哪些部位及里程容易出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，優(yōu) 化施工開(kāi)挖和支護(hù)順序，為施工中巖爆的防治提供初步的理論依據(jù)。在施工過(guò)程中，加強(qiáng)超前地質(zhì)探測(cè)，預(yù)報(bào)巖爆發(fā)生的

16、可能性及地應(yīng)力的大小。 采用上述超前鉆探、聲反射、地溫探測(cè)方法，同時(shí)利用隧道內(nèi)地質(zhì)編錄觀察巖石 特性，將幾種方法綜合運(yùn)用判斷可能發(fā)生巖爆高地應(yīng)力的范圍。在施工中應(yīng)加強(qiáng) 監(jiān)測(cè)工作，通過(guò)對(duì)圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)觀察、通過(guò)對(duì)輔助洞拱頂下沉、兩維收 斂以及錨桿測(cè)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)讀數(shù)的變化，可以定量化地預(yù)測(cè)滯后發(fā)生的深部 沖擊型巖爆，用于指導(dǎo)開(kāi)挖和支護(hù)的施工，以確保安全。加強(qiáng)施工支護(hù)工作。在 巖爆地段施工對(duì)人員和設(shè)備進(jìn)行必要的防護(hù)，以保證施工安全。5、有害氣體的防治措施通風(fēng)是隧道施工中不可缺少的一部分，在隧道施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種有害氣 體如CO,瓦斯等，所以必須源源不斷地將外界空氣輸送到隧道內(nèi)部的各個(gè)工作

17、 面，保證人員正常呼吸，稀釋并排除有害氣體和灰塵，保證隧道中的空氣質(zhì)量。 而在高海拔、高寒區(qū)凍土隧道施工中，為了開(kāi)挖的安全，保護(hù)凍土，又能在冬季 進(jìn)行混凝土工程作業(yè)，通風(fēng)系統(tǒng)的功能除排煙降塵外，還必須具有控制施工環(huán)境 的功能。目前，在國(guó)內(nèi)外，隧道施工通風(fēng)的自動(dòng)控制水平還不夠高，人們還要投 入大量的人力物力去解決隧道施工通風(fēng)問(wèn)題。通風(fēng)要保證兩方面的施工要求：一 是施工中有害物濃度的控制，二是溫度符合施工要求。施工工作面的溫度受初始 條件、圍巖溫度、通風(fēng)量、風(fēng)流溫度等影響，而人為可以改變的就是通風(fēng)量和風(fēng) 流溫度；在實(shí)際情況不變的條件下，施工工作面的有害物濃度的變化只受通風(fēng)量 的影響。利用鉆爆進(jìn)行施

18、工時(shí)，鑿巖、爆破、裝運(yùn)石渣、噴射混凝土（等作業(yè)及運(yùn)輸 機(jī)械的開(kāi)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵和有害氣體，如CO和NO2等，煤系地層中的隧 道，還存在瓦斯，致使洞內(nèi)空氣質(zhì)量嚴(yán)重惡化。渾濁的空氣不僅損傷施工人員的 身體健康，降低工作效率，影響洞內(nèi)照明，而且會(huì)因洞內(nèi)缺氧，使內(nèi)燃設(shè)備效率 降低，廢氣排放量增多，使空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化。因此，除長(zhǎng)度不足300m的短 隧道可以依靠自然通風(fēng)外，所有隧道施工都必須進(jìn)行人工通風(fēng)。結(jié)語(yǔ)綜上所述，對(duì)于隧道施工中出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害及其治理措施，我們應(yīng)該加強(qiáng)重 視以下幾個(gè)方面：加強(qiáng)隧道選線和施工中的基礎(chǔ)地質(zhì)工作,這是預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害和采取治理措施 的基礎(chǔ)。近年來(lái)，各種各樣的方法和手段在隧道工程超前預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中的采用，為長(zhǎng) 大隧道、深埋和淺埋隧道、復(fù)雜地質(zhì)條件下的隧道施工提供了可靠的資料。針對(duì)不同的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題應(yīng)采取相應(yīng)的防治方法和手段，注重新技術(shù)和方法 的采用。同時(shí)應(yīng)