水工隧洞突涌水灾害

1、水工隧洞突涌水灾害2015年 7月20日水工隧洞突涌水灾害及其工程治理措施隧洞地质灾害1隧洞突涌水灾害概述2突涌水预测3突涌水防治处理4超高压力超大流量突涌水封堵51. 隧洞地质灾害分类围岩变形破坏软弱岩体大变形、滑塌、掉块、岩爆1、破碎岩体裂隙渗水、涌水及突水；2、岩溶裂隙水、管道水的涌出，以及携带大量泥砂的突泥、突砂。地面沉降、塌陷隧洞开挖排放大量地下水造成的地面塌陷和泉水枯竭。突涌水灾害其他隧洞地质灾害1、有害气体；2、地下水侵蚀、腐蚀作用；3、隧洞冻融灾害；4、高地温灾害。2. 隧洞突涌水概述月降雨量变化趋势2#引水隧洞地质剖面图年均降雨量变化趋势引水隧洞分布地下水来源1、地表水体、溶

2、洞或暗河水、断层水、含水层水；2、大气降雨对水体的补充影响因素地形地貌 地形地貌对地下水的补给、径流和排泄起着重要的影响地层岩性 渗透系数较大的岩体，渗滴水较严重；灰岩、白云岩等可溶岩类围岩，隧道涌水量大、水量高隧洞长度及埋深渗滴水 隧洞越长，汇水面积及补给范围越大，总涌水量就越大；当隧洞埋藏较深时，地下水水头较大，单位涌水量便会增大。2. 隧洞突涌水概述地质类型1、断层破碎带涌水：逆冲断层、层间错动和裂隙 2、岩溶暗河型涌水：工程区岩溶发育总体微弱，局部区域存在较为大型的溶腔3、其他含水构造、含水体：层状隔水层形成的含水体、岩溶地层中的孤立含水体等断层破碎带涌水褶皱储水部位影响因素岩溶带 隧

3、道穿越背斜分水岭时，往往产生逆冲挤压断层带，断层的下盘受压，虽破碎但挤压紧密，不易透水，而上升盘由于牵引作用，张裂隙发育，多成为导水通道，富水性强； 向斜盆地易形成的蓄水构造，轴部往往富含地下水。断裂带与褶皱引（2）岩溶带清理后揭露的原始地貌2. 隧洞突涌水概述涌突水分类按机制划分 根据常见的隧道涌突水特征，隧道涌突水机制主要有：直涌型、水力劈裂型、冲溃型突水流量特征曲线 冲溃型 水力劈裂型 直涌型 按赋存空间1、洞穴型2、破碎带及裂隙型突水3、管道型突水按涌水量大小类型涌出量大小微量涌水型2m3/s按涌水状态渗水、线状涌水、帘幕式涌水、股状涌水充水型、黏土型、淤泥型、水砂混合物型、和泥砾石型

4、按充填物特征充水型涌突水黏土型涌突水3. 隧洞突涌水预测1、工作面顶板掉渣、冒顶等现象；2、沿隧道开挖隔水岩层膨胀、开裂；3、突水部位岩层发潮、滴水，且逐渐增大；4、掌子面裂隙或钻孔中出现喷水、喷泥或喷砂。突水征兆隔水岩层弯曲破坏顶板破坏突水征兆3. 隧洞突涌水预测计算简图类型方法名称解析法（地下水动力学法）稳定流法非稳定流法半理论半经验法水均衡法简易水均衡法地下径流模数法降水入渗法其他方法水文地质比拟法同位素氚法H-2rH地下水水位r涌水量预测 突涌水预测的关键是对隧洞围岩的岩性、构造、断裂系统及水文地质参数充分的调查研究并结合施工安排作出正确的分析判断。施工预报中则应加强监测，并采取必要的

5、超前探测完善处理措施，防止重大突(涌)水灾害的发生。突涌水的发展机理 由于岩层的非均质性，故在隔水层与含水层间地下水常存在不连续面。当隧洞施工突破隔水层时，则可引发含水层中具有高压的地下水突出而形成突水灾害。其位置称之为突涌水点（带），其突水量将随时间的推移一般按对数比例而衰减。突涌水的预测3. 隧洞突涌水预测涌水量预测水均衡法1、降雨入渗系数法正常涌水量：Qs 最大涌水量：Qm式中： 为降雨入渗系数；W为年均降雨量；2、地下水径流模数法式中： M为地下水径流模数；F为含水层分布面积地下水动力学法1、大岛洋志法2、柯斯嘉科夫法式中：m为转换系数；K为岩体的渗透系数； a为相关系数，a=/2+H

6、/R ；R为隧道排水影响半径，地下水动力学法相对于水均衡法理论性较强， 主要应用于详勘阶段，在隧洞未开挖的情况下，通过沿线勘察资料计算较为精确的总涌水量及分段涌水量，为隧洞防排水设计提供科学、可靠的依据。3、落合敏良法3. 隧洞突涌水预测涌水量预测编号洞段地层岩性1K00+115T1细砂岩2K0+1152+000T2z大理岩3K2+0002+500T1绿泥石片岩4K2+5003+316T2z大理岩5K3+3164+414T3砂岩、板岩6K4+4148+265T2b大理岩、灰岩7K8+26512+571T2b大理岩8K12+57115+152T2y大理岩、灰岩9K15+15216+151T2y大

7、理岩、板岩10K16+15117+291T2y大理岩、灰岩、板岩 根据研究区地层岩性、地质构造，对隧洞进行合理分段，从而预测计算各段涌水量 单位洞长（km)涌水量计算结果4. 隧洞突涌水防治处理突涌水治理隧洞突涌水危害 特大涌水淹没导坑，冲毁机具，造成设备和人身事故。同时延误工期，增加了工程费用。在断层破裂带的突水经常引起坍方、冒顶，威胁人员安全。“先探后掘，以堵为主，堵排结合” 排水法、堵水法排水法堵水法1、明沟排水和集水坑水泵抽水法2、辅助排水导坑及超前钻孔排水法3、深井及井点法4、定向开挖法1、灌浆堵水法2、冻结法3、压气法排水法治理原则治理方式堵水灌浆4. 隧洞突涌水防治处理涌水点封堵

8、施工方法地下水超前处理1、掌子面超前预注浆 2、利用相邻隧洞或通过开挖侧导洞侧面注浆法 分别以下三种处理方式：1、对高压、大涌水量的富水区进行全断面超前帷幕预注浆堵水施工；2、对低压、较大涌水量的富水区进行全周边超前帷幕预注浆堵水施工；3、对较小地下水量进行局部超前预注浆堵水施工。掌子面预注浆 侧导洞预注浆 3、开挖分流导水洞法导水洞开挖为了不影响掌子面正常掘进，对开挖工作面前方的高压大流量地下水采取开挖导水洞进行排水。导水洞的后期处理掌子面正常掘进，强行通过高压大流量地下水后在掌子面与排水洞出口间设置挡水围堰。4号横向排水洞围堰 4. 隧洞突涌水防治处理涌水点封堵施工方法渗滴水和线状渗水封堵

9、浆液选择：灌注以水泥浆液为主，膏状浆液或水泥水玻璃浆液为辅；压力较大的线状渗水，可采用稳定性好的膏状浆液灌注。引（2）10+472股状涌水 大面积溶蚀裂隙地下水 如遇流量大，水压小的灌浆孔，可灌注纯水泥浆液或水泥砂浆；如遇流量大，水压大的灌浆孔，可采用独立注浆系统泵送大排量的水泥砂浆，以达到快速封堵孔内动水目的。高压大流量集中涌水处理 劈裂型集中涌水底板涌水 顶拱突水 4. 隧洞突涌水防治处理堵水灌浆施工工艺阻水帷幕灌浆施工 深孔封闭固结灌浆施工 确定施工参数钻孔钻孔冲洗与裂隙冲洗灌浆灌浆封孔质量检查压水试验综合灌浆法自浅而深灌浆法特殊情况处理 1、串浆处理；2、地表冒浆；3、中断灌浆处理；4、漏浆孔段处理；5、岩溶处理四号横向排水洞内溶蚀宽缝串浆 5.超高压力超大流量突涌水封堵地下水处理专用沉箱施工技术高压大流量突涌水逆止阀施工技术突涌水点地下水处理专用沉箱包括箱体和盖板，其关键技术是箱体无底板，箱体顶部连接盖板，在箱体底部的地面开挖沟槽，它能使突涌水点、带状出水全部汇集到沉箱内，通过排水管使汇集至沉箱内的地下水实现导排，大大降低地下水的应力破坏，确保