隧道与隧洞的区别篇1
关键词：寒区及严寒地区；隧道工程；防排水
中图分类号：U455
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）25-0029-03
随着隧道工程技术的进步，寒区及严寒地区隧道防排水技术水平也在不断提升，我们以大量总结我国寒区及严寒地区隧道防寒工程经验为基础，结合工程实践，不断改进与完善新建隧道特别是高速铁路隧道防排水的研究思路。本文重点从气象条件、温度变化梯度、地层加固、结构的防排水系统等方面进行分析和研究。
1寒区及严寒地区既有铁路隧道工程防排水状况
统计资料显示，在我国寒区及严寒地区20世纪50年代之前（建国前）修建的铁路隧道工程中，由于这些隧道修建时间较长，绝大多数均存在冻害情况。其中在我国东北地区就有约45%的铁路隧道存在冻害，约占这一区域隧道总长度的40%。
上述类型区域多属于季节性冻土，冬季冻结，夏季融化，多年冻土较少遇见。在这种环境状况下出现的常见隧道冻害现象主要有挂冰、冰椎、冰塞、冰楔、围岩冻胀、衬砌混凝土冻融破坏、衬砌冷缩开裂等，除混凝土冻融引起劣化外，还有因衬砌背后围岩冻结引起的隧道变异，这是隧道冻害的基本特征，也是一个十分重要的问题。
隧道漏水或结冰，造成衬砌混凝土劣化和变异，降低通信信号、电力等设备和钢轨及扣件等的耐久性。漏水会使衬砌背后的土砂流失，而在衬砌背后形成空洞，并进一步产生偏压、路基下陷等。而在寒冷地区，结冰更加剧了对列车运行安全的威胁，对线路维修人员的行走和作业都造成一定的困难。同时，衬砌背后围岩的冻结会造成衬砌的
破坏。
2寒区及严寒地区铁路隧道工程防排水技术的研究方向
2.1气象条件
气温、风向、气压等气候参数直接影响隧道防排水防冻措施，在工程设计中，隧道设计所依据的气象资料是根据有气象记载的气象站资料，与实际工程所处点的工程条件可能有一定差异，比如东北地区某隧道，气象资料最冷月平均气温为
－12.69℃，极端最低气温为－33℃，施工过程中，施工单位观测的最低气温远低于－33℃。
因此，设计中需要考虑到这种差异，建议在勘察阶段对隧道洞口的风向、气温等气象资料进行个别收集或者根据附近气象点资料进行气象资料取值的专门研究。
2.2温度变化梯度研究
运营隧道内温度变化梯度目前没有规范性指导意见，《铁路工程设计技术手册（隧道）》中认为采取保温措施的水沟可仅在两端洞口150～400m范围采用保温措施。
《寒冷地区铁路隧道防止冻害的基本措施》（作者：关宝树）中指出，隧道内结冰发生区域（距洞口）为1800m。
根据哈尔滨铁路局铁路隧道冬季冻结情况来看，工务部门认为，隧道内发生冻结现象的范围在距离洞口1～2km内，滨绥线杜草隧道3.9km（双洞单线）和滨洲线兴安岭隧道3.1km（双洞单线），全隧道冬节都有挂冰现象，全隧道均修建了中心深埋水沟。
同时，随着隧道断面不断增大，隧道内通过的列车速度不断提高，隧道内外空气热交换进一步加
剧，隧道内温度梯度变化情况研究也是十分必要的。
2.3地层加固研究
隧道衬砌结构背后存水后，如果不能及时排出洞外，冬季结冰是难以避免的，岩石隧道本身几乎无冻胀性的，有冻胀性的地层一般是黏性土和细颗粒土，而且其冻胀性随含水量的增大而增强。隧道洞口地层往往是各类土层或岩石经严重风化形成的土层，本身具有一定的冻胀性。
因此，研究冻胀性的地层的加固效果，改善其密实性，降低其透水，减小隧道周围冻融对隧道结构耐久性的影响，是严寒地区防冻的重要措施。
2.4结构防排水系统研究
目前，寒冷及严寒地区铁路隧道结构与温和地区的隧道结构基本没有区别，隧道结构仍采用“防、排、截、堵结合”的原则，如温度很低的严寒地区防寒段的保温侧沟在冬季基本被冻死，但隧道结构在水沟部位还是采用泄水孔从隧道周围的围岩向隧道内侧沟排水，因此有必要研究严寒地区隧道不设泄水孔的结构设计。
隧道结构自身的抗渗与防冻措施也是有必要研究的，根据东北地区既有铁路隧道调查结果，洞口段衬砌开裂现象十分普遍，一方面是当时的模筑衬砌施工造成衬砌混凝土不均匀而导致开裂，另一方面与衬砌经受温度变化混凝土收缩所致。
温度变形缝的设置可以减小温度收缩，但对低温情况下变形缝防水也带来一定的考验，这些问题也是值得研究的。
3结语
隧道防、排水采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，当隧道地处最冷月平均气温低于－15℃的地区时，对地下水的处理应以堵为主，保障隧道在冬季时，不因地下水冻涨导致隧道衬砌结构受损。
3.1防水等级
防水等级满足《地下工程防水技术规范》规定的一级防水标准。
3.2洞内防水设计
3.2.1确立衬砌结构自防水为根本，主体结构的抗渗等级为P10。当隧道地处最冷月平均气温低于
－15℃的地区时，隧道二次衬砌混凝土等级提高一级。
3.2.2隧道拱墙初期支护和二次衬砌之间防水采用EVA或ECB防水板，防水板厚度不小于1.5mm，无纺布密度为不小于350g/m2。
3.2.3长隧道地下水发育，必要时采用径向注浆方式加固隧道周圈地层，把地下水阻隔于地层最大冻结深度以外，防止地下水冻涨引起隧道结构受损。
3.2.4施工缝变形缝防水。当隧道地处严寒地区时，长度小于2km的隧道纵向每隔30～60m设置温度变形缝一道；长度大于2km的隧道，两端洞口气温影响范围内每隔30～60m设置温度变形缝
一道。
为保障施工缝及变形缝防水的可维护要求，保温段施工缝及变形缝的防水加设可维护注浆管。
3.3洞内排水设计
当－5℃＜t≤－3℃时，洞口段设长度不小于100m的保温水沟。
当－10℃＜t≤－5℃时，洞口段设长度不小于500m的保温水沟。
当－15℃＜t≤－10℃时，洞口段设长度不小于300m的中心深埋水沟或防寒泄水洞，设置长度不小于100m的保温盲沟，设置长度不小于1000m的保温水沟，设置中心深埋水沟或防寒泄水洞段，洞内水沟侧壁不再设置泄水孔。
当t≤－15℃时，洞口段设长度不小于500m的中心深埋水沟或防寒泄水洞，设置长度不小于500m的保温盲沟，设置长度不小于2000m的保温水沟，设置中心深埋水沟或防寒泄水洞段，洞内水沟侧壁不再设置泄水孔。
另外除了考虑上述原则及相应措施，还应从隧道防、排水工程的可维护性的角度着手进一步完善和改进，为了保障寒冷及严寒地区隧道运营期间防排水的易于维护要求，建议采用以下方法：
3.3.1在设置中心深埋水沟和防寒泄水洞的段落，每隔30m设置一座检查井，检查井宜结合避车洞设置。
3.3.2施工缝及变形缝处埋设可维护注浆管，保证防水效果。
隧道与隧洞的区别篇2
饮用水源是人们赖以生存的基础，其保护工作是各国水污染防治的重中之重。近年来，随着我国西部大开发战略的稳步推进，西部地区的交通环境正得以日新月异的改善。但由于该地区地形和地质条件复杂，为提高线路平纵线形、缩短行车时间和保护生态环境，隧道方案得以普遍采用［1，2］。然而，在改善交通环境的同时，隧道长期疏排水无疑会导致隧道地区的水环境发生改变，甚至对居民饮水造成影响，如京源口隧道开挖造成了赖邦村饮用水源的枯竭［3］，太中银铁路吕梁山隧道建设导致峡口泉域和吴城泉域分水岭改变以及部分泉点干枯［4］，九条龙隧道施工影响了小西堡岩溶泉的正常供水［5］，襄渝铁路中梁山隧道施工期间引起48口泉水被疏干，极大地改变了隧址区的人居环境［6］;渝怀铁路圆梁山隧道建设导致毛坝向斜一定范围内的地下水被疏干，直接或间接地影响了当地百姓的生活和生产用水［7］;渝怀铁路歌乐山隧道施工导致山上6万多居民的生产和生活用水受到严重影响［8］。在分析和研究隧道建设对饮用水源的影响方面，彭丁茂等［9］和Yang等［10］基于隧道涌水量预测和区域地下水补给量的计算为隧道方案选择提供了科学依据;韩立鹤［11］通过计算隧道涌水的影响半径，分析得出关角隧道施工会造成影响半径范围内泉水流量大幅衰减;Raposo等［12］通过建立隧道地区的水均衡模型，分析得出西班牙费罗尔市某7km长隧道建设对受深层地下水补给的井泉水影响更大;Vincezi等［13］应用示踪实验并结合隧道地区水源点及隧道内出水的水质和水量监测资料，分析了意大利Frizenzuola隧道建设对当地地下水环境的影响，得出隧道排水是引起隧址区渗流场改变和水资源流失的主要原因而不应将此现象归结于气象因素。本文拟讨论的某高速公路隧道全长约3.7km，采用进出口同时向变坡点掘进的施工方式。随着隧道施工进度的不断推进，隧道出口端地表部分原作为居民饮用水源的煤矿水出现了不同程度的流量减少或水位降低，个别点甚至出现了枯竭现象。为科学评估隧道施工对上述饮用水源的影响，为建设单位和有关部门解决因隧道施工而产生的水源纠纷提供科学决策依据，本文基于隧道影响范围的理论计算、观测点水量动态监测和隧道涌水来源识别等方法进行了综合分析。
1隧道工程及区域水文地质概况
1.1隧道工程概况某隧道为分离式越岭高速公路双洞隧道，左右线均为“人字型”纵坡，其中左线起止里程为K126+960～K130+640，全长3680m，最大埋深约560m，右线起止里程为YK126+964～YK130+666，全长3702m，最大埋深约558m。该隧道于2009年12月开工建设，截止2011年6月初，隧道进口方向共掘进约1400m，出口方向共掘进约1700m。1.2区域水文地质隧道横穿七里峡背斜中段，经过的地层主要有侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)、侏罗系中统下沙溪庙组(J2xs)、侏罗系中统新田沟组(J2x)、侏罗系中下统自流井组(J1－2z)、侏罗系下统珍珠冲组(J1zh)和三叠系上统须家河组(T3xj)砂泥岩以及三叠系中统雷口坡组(T2l)灰岩，其中J1－2z3、J1zh、T3xj和T2l地层为区域相对含水层，J2s、J2xs、J2x、J1－2z1和J1－2z2地层为区域相对隔水层。七里峡背斜轴向N30°～40°E，轴面倾向NW，西北翼地面岩层倾向304°～315°，倾角50°～83°，东南翼地面岩层倾向118°～135°，倾角73°～80°。地下水接受大气降水补给，主要沿基岩裂隙下渗，受层状分布的隔水岩带控制，地下水主要在砂岩、碳酸盐岩含水带中顺层赋存、运移，形成相对封闭的汇水或储水构造。隧道穿越的山体浑厚，其山脊是区内分水岭，山脊两侧季节性冲沟发育，在平面上常呈“树枝状”展布，横向上呈“V”字型，规模均较小，为大气降水形成地表水的主要汇集、排泄通道。沟水受季节控制显著，最终排泄至七里河。区域内地下水与地表水分水岭位置基本一致，地下水主要向隧道进口(NW向)、出口(SE向)及七里河(NE向)等三个方向径流，以煤矿排水、下降泉等形式排泄于地表，最终汇集于七里河。隧道出口东、西两侧各发育一季节性冲沟，并在隧道出口外分别形成乱石窖沟和蔡家沟，最终汇入七里河。七里河在隧道NE侧约2km外横切七里峡背斜轴部，并转为SW流向。该河流与隧道进、出口直线距离均大于2km，标高较隧道洞底标高低约130m。
2隧道出口端施工对地表饮用水源的影响
2.1地表饮用水源分布根据调查，隧道出口端路基设计高程以上地表基本无天然井泉出露，隧道施工前，该区域地下水主要通过三座煤矿排泄，其中两座煤矿(M2、M3)出水作为当地村民(共计约3000人)饮用水源，另一座煤矿(M1)由于出水量小且周围无人居住，目前未被利用。自隧道施工以来，其附近的水环境发生了一定变化，原作为居民饮用水源的M2已在2010年12月出现了枯竭，至今仍无恢复，进入2011年5月以来，M3流量开始有所衰减，衰减程度曾达22%左右，后经洞内注浆堵水后，其流量已基本恢复至以往平均水平。由于M1无人饮用、M2在2010年12月时已枯竭，故水量动态监测仅以M3和隧道出口端洞内涌水为主，水质监测覆盖上述三座煤矿和隧道内主要出水点。隧道出口端地表监测点分布见图1。
2.2隧道排水影响范围估算根据《铁路工程水文地质勘测规范》
2.3流量动态监测信息分析M1为一已闭矿的小型煤矿(距隧道轴线约270m，洞口高出隧道洞顶约280m)，洞口出水量一直很小，自2010年6月以来长期稳定在10m3/d左右，因无人饮用，故未作监测;M2亦为一已闭矿的小型煤矿(距隧道轴线100m，洞口高出隧道洞顶约170m)，2010年6月调查时出水量约100m3/d，至2010年12月便已基本干涸，截止2011年6月，仅洞内见极少量渗水和滴水;M3为一正在开采的小型煤矿(距隧道轴线约820m，洞口高出隧道洞顶约20m)，其流量动态监测工作始于2010年12月，截止2011年6月，该点逐日监测资料统计表明，其流量最小值为22.5m3/d，最大为1059.4m3/d，平均为694.3m3/d;隧道出口端的总涌水量监测亦始于2010年12月，截止2011年6月，其逐日监测资料统计表明，隧道出口最小涌水量为436.9m3/d，最大为5255.4m3/d，平均为1531.3m3/d。M3和隧道出口端涌水量变化曲线见图2。从图2可以看出:(1)自2011年4月9日开始，隧道出口端涌水量突然增大至60.8L/s，经采取注浆堵水措施后，洞内涌水量逐渐减小，进入5月以来，由于隧道施工揭露了新的含水通道，致使洞内涌水量再次迅速攀升，导致洞口测流矩形堰被冲毁，经采取注浆堵水措施后，于5月下旬涌水量开始逐渐减小;(2)4月期间M3出水量并未出现明显变化，但进入5月6日以来，M3流量出现急剧减少趋势(由9.3L/s降至5.4L/s)，在洞内采取注浆堵水措施并经一段时间的降雨补给后，M3流量开始逐渐回升。由上述动态监测信息，不难推测隧道涌水与该煤矿出水之间有一定联系，这与前述隧道排水影响范围的估算结论基本一致。
2.4隧道涌水来源识别以M1、M2(2010年6月取样，此时隧道掘进约450m)和M3煤矿出水为参考序列，隧道内K129+170出水和隧道总排口取水为比较序列，选取NapH、电导率共8项指标，采用灰色关联分析方法［15］进行分析，其结果见表1。由表1的计算结果可知，M1出水与隧道出水的关联程度最小，其原因可能是M1所在含水层与隧道主要涌水段间地层渗透性较差，从而受隧道施工干扰较小;M2出水与隧道出水的关联程度较高，表明其所在含水层受隧道施工影响的可能性较大;M3出水与隧道出水的关联程度最高，表明二者很可能接受同一含水系统的补给，换言之，当隧道出水量增加时，M3流量便会减小，反之亦然，这和前述流量动态监测结论一致。值得提出的是，M3流量增加或减少，除受隧道施工影响外，也与当地气象条件不无关系，当大气降雨补给充分时，M3受隧道施工的干扰便会不明显;同时，二者之间的相互影响存在明显的滞后，在时间上并非一一对应，而是经过地下水系统动态调节并达到新的平衡后才会得以完全体现。
隧道与隧洞的区别篇3
【关键词】仰坡加固；地表注浆；数值模拟
1.引言
仰坡稳定性的分析，大都采用极限平衡法和有限元数值分析法。刘小兵[]等将土质的圆弧破坏面转动平衡分析法运用于洞口仰坡稳定性分析中。付黎龙[]等运用离散元软件UDEC对仰坡的稳定性进行分析，并提出仰坡加固措施。李军[]等研究预应力锚索对边坡的加固效应，锚索―框架梁复合式加固边坡能有效抑制边坡承载能力的降低，提高边坡的稳定性。
2.工程概况
隧道右线长251m，岩体力学参数为=20～30%，=23.9MPa，围岩为薄层状、破裂结构，=0.35～0.15，地下水修正系数=0.4，计算[BQ]=214.2.属于V级围岩。
3.数值模拟分析
3.1模型的建立
围岩、支护结构与注浆材料的计算参数根据隧道地质勘察报告与《公路隧道设计细则》（JTG/TD70-2010）[]进行选取，围岩采用Hoek-Brown准则[]实体单元，参数分别为E=1.4GPa，μ=0.38，γ=1850，=1.161，=0.0001，=0.516，=20MPa，=0，仰坡注浆采用弹性模型实体单元，参数分别为E=21GPa，μ=0.25，γ=2200。
3.2结果分析
（1）仰坡竖向位移变化
图1为仰坡加固前后竖向位移与纵向位移情况。由图可知，隧道仰坡加固范围内（由坡脚至坡腰处）竖向沉降明显减小，坡脚处减小幅度最大，达到14.4%；加固后，坡面最大沉降值呈现在跟踪点5（沿隧道纵向12m）处。坡顶未加固地段竖向沉降值与加固前一致，说明加固能够控制竖向位移的发展。
图1竖向位移与纵向位移关系曲线
由图1可知，仰坡加固范围内仰坡纵向沉降坡腰处明显减小，坡脚处有所增大，跟踪点4（沿隧道纵向9m）处减小幅度最大，达到33.26%；加固后，从各跟踪点沉降变化曲线看，有利于仰坡的稳定。
（2）塑性区体积变化
图2为仰坡加固前后塑性区体积随开挖面位置变化曲线。由图可知，在仰坡加固段（即从洞口沿隧道纵向15m）内，仰坡加固前后隧道塑性区体积不随开挖面推进而发生变化；在坡腰至坡顶段，仰坡加固后隧道塑性区体积比仰坡加固前略大；隧道开挖结束时，仰坡加固后塑性区体积达到22071立方米，比仰坡加固前大0.85%。
图2塑性区体积变化曲线
（3）洞门竖向位移变化
图3隧道洞门竖向位移云图
由图3所示，仰坡加固前后，洞门竖向位移云图一致，洞门顶部有沉降，与隧道围岩相接处有拱起。仰坡加固了隧道洞口上方3m范围内围岩，则仰坡加固后洞门混凝土竖向最大沉降值较小达到0.69911mm，比加固前较小了6.94%；而洞门混凝土竖向拱起值变化不大，不受仰坡加固的影响。
4.主要结论
通过分析隧道仰坡加固前后竖向沉降的变化，可以得出以下结论：
1.在不影响隧道开挖对围岩竖向位移、塑性区体积的情况下，地表锚杆注浆加固隧道仰坡能使仰坡竖向位移减小最大达14.4%，纵向位移减小最大达33.26%，能使洞门竖向位移减小6.94%。说明地表锚杆注浆在地表加固仰坡有明显效果，能稳定仰坡坡面，增强隧道仰坡坡脚的稳定性。
隧道与隧洞的区别篇4
关键字：岩溶；高速公路；隧道；病害
Abstract:takinganorthkarstareahighwaytunneloperationperiodoftheleakageofexistence,liningcrackthetailracetunnel,andguidethegushingwaterandmud,surfaceenvironmentdegradationandliningarebehinddiseaseemptyforanexample,thepaperanalysesthemechanismandharmfulnessofthedisease,andputsforwardinthekarstareaintheconstructionofthetunnel"setlimittocontrollabledrainagesystem"andthereasonableliningstructureofthemeasuresandphilosophy,toensurethesafetyandoperationperiodtunnelreduceoreliminatethehappeningofthedisease.
Keyword:karst;Highways;andTunnel;disease
中图分类号:U412.36+6文献标识码：A文章编号：
随着我国高速公路建设的不断发展，在岩溶地区修建的隧道越来越多，诸多长大复杂岩溶隧道正在修建或即将修建。由于岩溶水影响，建成通车后的隧道则可能出现隧道渗漏水严重、洞内水淹没道路、隧道衬砌被岩溶水挤压破坏、衬砌开裂变形，危及行车安全，甚至中断行车等。为确保岩溶隧道长期的运营安全，减少或杜绝此类病害的发生，提高岩溶隧道工程建设期施工质量和技术，是岩溶地区隧道建设的重点和出发点。
1工程概况
某隧道是京港澳高速主干线粤境高速公路重要的工程之一,于2003年4月建成通车，至今已运行9年，为分离式单向行车双线隧道。隧道左、右线全长分别为2063m、2120m。在隧道左线左侧出口段建有深度500m的平行导水洞。
根据区域地质资料和所取得的勘察资料，其岩性主要为深灰色中厚层～中薄层状隐晶质灰岩，隧道区域断裂构造十分发育，发现大小断层20条。断裂构造破碎带大部分为构造角砾岩，隧道深度范围内多数为微风化岩，．因多期构造运动的叠加改造，大多断层不再具有单一的力学属性和水理性质，而具不同程度的导水能力。尤其值得注意的是，主干断裂旁侧的次级断裂、裂隙成为局部地下水运移通道，它们和主干断裂一起共同组成了形态甚为复杂的岩溶带。由于隧道洞身处于灰岩地段，灰岩面上部土层中有一定量的上层滞水和孔隙潜水，隧道沿灰岩顶面走，可能会出现小股滴水或涌水。同时断层破碎带可能被溶槽或溶隙，上部浅层溶洞水将以管道流的形式灌入隧道中，将会有渗水或涌水。
隧道施工期间部分地段发生较严重的突水突泥，并引发众多地面岩溶塌陷群及地面变形等地质灾害。
2隧道运营期病害情况
此隧道在运营期发生了渗漏水、衬砌开裂、衬砌偏压变形、隧道及导水平洞涌水涌泥流石，衬砌背后存在溶洞和地表岩溶塌陷等病害。以上病害基本涵盖了岩溶区运营隧道常见病害。
2.1渗漏水
隧道渗漏水是岩溶区运营隧道最常见的病害。在此隧道往年的定期检查中发现隧道渗漏水严重，几乎整个隧道都渗漏，以浸渗为主，局部滴漏有明水，施工缝部位在降雨时存在喷射状渗漏水，已影响到了行车安全。表1为隧道在2010年定期检查中渗漏水情况。
表1某隧道2010年定期检查渗漏水数量统计表
部位浸渗滴漏喷射合计
左线353处11处2处366处
右线123处10处1处134处
2.2衬砌开裂
衬砌开裂是指衬砌表面出现裂缝,是衬砌变形的结果。某隧道在2010年检测到左线有273条裂缝（纹），其中有220条环向裂缝，26条纵向裂缝，27条斜向裂缝，长度范围为40cm～743.3cm，宽度范围为0.01mm～1.0mm，左右边墙及拱部均有开裂；右线有169条裂缝，其中134条环向裂缝，12条纵向裂缝，23条斜裂缝，长度主要为40cm～1400cm，宽度主要为0.05mm～0.55mm，左右边墙及拱部均有开裂。个别伴有浸渗的裂缝，裂缝深度已已贯穿衬砌；对衬砌结构稳定性较大的纵向和斜向裂缝外宽内窄，属于张拉型裂缝或拉剪型裂缝。
2.3衬砌偏压变形，拱顶变形波动逐年增大
在运营期对隧道进行了监测。从断面边墙测点监测结果发现，在隧道靠平行导洞一侧左边墙脚偏压现象较明显，某监测断面右侧墙脚应变逐渐转变为拉应变，其数值接近-50με；多数监测断面应变变化较大，这种现象与此处瓷片大面积脱落、衬砌边墙渗漏水的病害吻合。各监测断面均存在衬砌应变偏压现象。
对隧道岩溶及断层发育区域段进行了长期的衬砌变形监测，通过监测发现08年后拱顶沉降随降雨量的变化量较08年前明显增大（如图1所示），水压力对衬砌变形的影响在增加，衬砌对水压力感知度增大。运营期隧道衬砌当变形量超过一定范围，易造成衬砌开裂，进而影响衬砌的承载能力，对隧道结构安全性是一个潜在的隐患。
1#断面拱顶下沉-时间曲线
图1某隧道拱顶下沉-时间曲线
2.4隧道及导水平洞涌水涌泥流石
2003年以来，据了解每年暴雨时节涌水涌泥流石现象不断发生，大量的断层泥、断层角砾及地表浮土在地下流水的作用下，经导水平洞排出，特别是某出水点，不但涌水涌泥，而且直径达数十厘米、重量以吨计的断层角砾也被水流冲出，瘀积在导水平洞中，可见当时地下水流的冲击能量及搬运能力的。2007年调查期间，在相同部位，洞内泥砂已瘀积0.5m厚以上，在导洞500m深以上，瘀积厚度变深，局部达0.8m厚。
2.5衬砌背后存在空洞
隧道在2010年采用地震映像法对断层和岩溶发育地段进行了岩溶探测，通过所布测线推断空洞或溶洞64处，部分空洞异常可能存在连通或为同一空洞异常，空洞或溶洞内存在充填物。
2.6地表岩溶塌陷、环形拉裂缝
根据水文地质勘察报告，隧道在施工期间及竣工运行初期均产生了塌陷和环形拉裂缝，在运营期隧道地表塌陷不断的发展，仅在2009年7月的调查中发现自2007年以来地表新塌陷及滑塌15处，地裂缝3条：这些塌陷一部分为旧岩溶塌陷不断下陷形成的，一部分是新塌陷。
3岩溶区病害机理及危害性
3.1渗漏水
渗漏水是岩溶区高速公路运营隧道最常见的病害，由于岩溶区地下水系发育，而且隧道周边若有溶洞沿导水通道与地表连通，导致隧道衬砌背后水量大，若排水系统失效，地下水易从衬砌薄弱部位渗出，造成隧道渗漏水，同时由于地下水受地表水补给，降雨对岩溶区隧道渗漏水有较大影响。
渗漏水较大时滴落在车道，使路面干湿不均，易使车辆滑移，漏水也会影响司机驾车；同时渗漏水会掏空支护结构背后的泥土，使支护结构背后形成空洞，同时使围岩松散降低围岩等级，增加结构荷载；渗漏水腐蚀钢筋和混凝土，减少钢筋和混凝土的承载力和寿命。
3.2衬砌开裂变形
岩溶区隧道衬砌开裂变形除混凝土自身的原因（混凝土自收缩、温度、选材、配比等因素的影响）外，衬砌偏压或衬砌承受荷载超过自身承载力，衬砌易开裂。岩溶区水压力对衬砌开裂变形的影响大，运营期隧道衬砌当应变量超过一定范围，易造成衬砌开裂
衬砌裂缝减小了衬砌承载面积，影响衬砌结构的整体承载力。
3.3隧道涌水涌泥
岩溶区运营隧道当地下水量较大，衬砌局部失效时，地下水携带泥沙大量涌入隧道，由于涌水涌泥的突发性，对隧道运营安全又很大的影响，同时会导致路面堵塞，影响交通。
3.4衬砌背后存在空洞
主要是由于隧道排水或渗漏水会掏空支护结构背后的泥土，使支护结构背后形成空洞或溶洞，理论和实践证明隧道衬砌背后和围岩之间存在空洞时，都会促进围岩的松弛，使衬砌产生弯曲应力，而损伤衬砌的功能，降低其承载力。这种空洞在特殊情况下可能产生两种不良后果：其一是一旦涌水出口被堵塞，水位呈脉冲式回升至一定高度时，地下水就极有可能反复以较高水头对较薄弱的隐患部位施加冲压并击穿衬砌而溃入隧道，淤埋路面，危及过往车辆安全。此外水位快速回升可使上部的空洞形成压缩气囊，一旦气炸形成冲压损坏隧洞结构，突入隧洞内危及车辆行人安全。其二是长期排水条件下，固结较差的围岩或未经加固处理的断层带松散土石被冲刷侵蚀使孔洞形成巨大空洞，产生洞室偏压，或者空洞垮塌造成的冲击力均可能使隧洞结构受到损坏，造成安全事故。
3.5地表环境恶化
当有断裂破碎岩溶强烈发育的内因情况下，在外因作用下，尤其在雨季暴雨时地表水沿着地表裂隙灌入地下，地下水位迅猛升高，水力坡降增大，由塌陷堆积于岩溶通道中的松散泥砂极有可能被水流冲蚀、运移进而涌入隧道，并使原有塌陷不断下沉扩大，在泥砂不断被带走，地表浮土层不断被掏空，又形成新的地表岩溶塌陷。隧道地质病害所引起的地表危害，塌陷、地裂造成了山体植被的破坏，水土流失，局部可能会出现山体滑塌，对周边居民和财产造成危害。
4岩溶隧道建设期的几点建议
根据以上岩溶区运营隧道存在的病害，结合病害机理和危害性，如何预防或减少此类病害的发生，是一个急待解决的问题。建设期施工质量和施工技术措施是影响隧道寿命和运营安全的重点，若建设期施工质量差，技术措施不到位，会造成运营期很大的安全隐患，在病害处治上浪费大量的人力和财力。针对以上病害，提出以下几点运营期需要考虑的建议：
4.1限量可控排水系统
岩溶区隧道排水系统即要保证能够及时的排出衬砌背后地下水，降低衬砌所受的水压力，又要保证不能无限制的排水，造成衬砌背后空洞，周边山体水土流失造成地表环境的恶化。隧道内岩溶水处理一般“宜疏不宜堵”，由于岩溶水发育的不规律性针对以上问题，笔者提出一种新型的“限量可控排水系统”，具体要点如下：
（1）由于岩溶水不规律性，建议查明地质条件，分段设置排水系统。
（2）水压力和水位监测：准确的掌握隧道的水压力和水位是“限量可控排水系统”可行性的前提条件。
（3）最大水压力和排水系统最大排水量计算：根据监测结果按照一定的安全系数计算最大水压力，结合衬砌所能承受的最大荷载，得出各段排水系统最大排水量。
（4）在设置排水系统时，对排水孔采用可控制排出量的排水孔，目前市面上有机械型和智能型的排水阀，建议采用智能型排水阀。
（5）根据水压力和水位监测结果，若为机械型排水阀，建议根据季节性调节排水量；若为智能型，随时可以根据水压力调节排水量。
4.2衬砌的选择
对于岩溶地区隧道，尤其是岩溶发育地段，衬砌是隧道安全的最后一道防线，所以对衬砌的选用应慎重。
（1）衬砌的防水性和抗腐蚀性：隧道衬砌结构适用于揭示围岩的状况及岩溶水环境条件是设计必须的。隧道衬砌结构须能够承受一定的水压力，考虑到部分岩溶地区地下水具有腐蚀性，衬砌的抗腐蚀性也是很重要的。
（2）复合型衬砌：岩溶地区由于地下水压力的变化，衬砌应变随水压力变化不断变化，为防止衬砌产生疲劳破坏，衬砌在满足刚度的条件下必须要能适应一定的弹性变形。对于岩溶地区，对于排水地段，宜采用复合衬砌中的排水型衬砌，同时为防止串水，宜设置分区防水系统。从地形条件、岩溶发育程度、排水系统的有效性、运营后环境条件可能的变化等方面分析隧道工作环境可能存在的不利条件，评估衬砌结构的可靠性和安全性，并选择适宜的复合衬砌结构。
5结语
岩溶地区大部分运营隧道都存在着各类病害问题，而这些病害的主要原因是“水”，如何处理好水的问题，是目前岩溶地区隧道建设期和运营期的一个重点和难点。岩溶区隧道施工质量和预防措施，对隧道运营的安全性和经济性有很大的影响。继续研究岩溶对隧道建设和运营的影响性，岩溶的特点，结合隧道特点，采用高效经济的衬砌和排水系统以提高岩溶地区隧道的质量，保证线路运营安全。
参考文献：
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[4]黄新社，隧道衬砌裂缝及渗漏水治理技术[J]．隧道建设，2006．26(3).
隧道与隧洞的区别篇5
关键词：隧道洞口；边坡稳定性；研究进展
0序言
随着我国社会和经济的发展，越来越多的铁路工程修建于黄土地区。由于工程地质条件、水文地质条件及人为等因素影响，隧道施工过程中易出现各种各样的地质灾害，其中隧道洞口边坡失稳便是隧道施工中常见的地质灾害之一。由于隧道洞口的安全关系到隧道能否顺利进洞并进行安全施工，是隧道施工中的重中之重，因此，隧道洞口的边仰坡安全一直来都受到了隧道工程师们的极大关注，并采用了各种方法对隧道洞口的边仰坡进行安全评价，并作出合理的设计与施工方案。由于修筑在黄土地区的隧道有其特殊性，不象岩石那样具有较好的完整性，且易受地表水或地下水的影响，因此，洞口的坡体在隧道施工中易出现失稳等地质灾害问题，一旦发生，轻则使工期延长，造成经济上的损失，重则造成人身安全等事故。因此，在施工过程中，对洞口的仰坡和边坡，特别是高陡坡体进行专门的稳定性分析、评价、预报等具有重要的意义。这些工作有利于业主及施工单位及时采取相应措施进行处理，并对处理效果进行检验，从而保证隧道的施工安全和运营安全。
1国内外研究现状
世界各国都很重视对隧道洞口段边坡稳定性的研究，各国规范中都有针对隧道洞口段设计、施工的专项条文，对边坡稳定的分析已有比较成熟的理论和方法。概括起来，可分为定量的理论计算方法和定性的分析评价方法两大类。
早在十九世纪中叶，西方国家就开始了对边坡稳定性的研究，形成了极限平衡理论体系。随着现代数学、岩体力学、土力学等的发展，边坡稳定性的理论计算方法也进一步完善。张悼元、王士天等对斜边坡稳定性分析的理论计算方法进行了汇总，认为主要包括刚度极限平衡计算法、弹塑性理论计算法、破坏概率计算法、变形破坏判据计算法等五大类定量的方法。近年来，随着计算机技术的发展及相关软件的开发，有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等数值计算分析方法得到了进一步的改进和完善，分析评价的结果也更加切合工程实践。
定性分析法是一种以稳定性地质判别标志为基础的地质分析法，工程地质类比法，又称地质比拟法就是其中最常用到的定性分析方法。它在对天然边坡的稳定性及以建工程边坡的稳定性进行统计研究的基础上，与待建工程边坡的各种条件进行对比，从而确定其稳定性的方法。其主要内容有自然成因历史分析法、因素类比法、类型比较法等。除工程地质类比法以外，边坡稳定的定性分析方法还有图解法、赤平投影图法、诺模图法、边坡岩体质量评分法法、工程地质专家系统法等。随着模糊数学理论、灰色系统理论、可靠度理论等引入边坡稳定性评价，国内外对边坡稳定性的评价已不限于单一一种理论或方法的运用，而是朝着多种方法综合运用的方向发展。
1.1隧道洞口段边坡稳定性研究
隧道洞口段一般处于受地表水侵蚀严重、风化裂隙发育的斜坡面上，加上在洞口段隧道埋深往往较浅，结构上部岩土体难以形成承载拱，所以洞口仰坡地表坡面容易受拉开裂、经地表水侵入，其稳定性就很难得到保证。隧道洞口段经常是引起坍塌、构筑物开裂破坏的地段之一。因此，洞口段边坡的稳定性是隧道设计和施工时必须认真对待的问题。
由于隧道洞口段边坡的稳定性与洞门的结构形式、位置、埋深、地层岩性及洞口段施工方法等众多因素有关，而传统的极限平衡计算方法对这些因素的模拟就显得无能为力了，所以数值模拟法将越来越多的应用于隧道洞口段的边坡稳定性研究中。从目前的发展趋势来看，三维模型、非线形并考虑动态施工工艺、地震荷载等的数值模拟法将是今后用于隧道洞口边坡稳定性研究的主要手段。目前，对于隧道洞口段边坡的稳定性研究己有了很多方法和成果，但针对于黄土边坡，最合理的洞门位置及其对洞口边坡稳定的影响程度大小的研究还很不够充分，这是亟须解决的关键性问题之一。
1.2地震条件下边坡稳定性研究
地震荷载是一种典型的动荷载，其性状和静荷载有较大不同，因此其研究方法和静荷载的研究方法有较大不同，从工程应用的角度，可以通过一定的近似关系将地震荷载视为动荷载，这就是拟静力法。
自20世纪60年代有限元法用于土坝地震反应分析以来，特别是20世纪90年代中后期，伴随着计算机技术和计算力学的高速发展，有限元法及其它数值模拟法在边坡地震稳定性分析中获得了深入的研究和广泛的应用。目前，对边坡地震稳定性分析常采用的数值方法有有限元法、离散元法和快速拉格朗日元法；对于边坡的稳定性评价所采用的判定指标有安全系数和永久位移两种，从查阅的国内外文献来看，国内以安全系数为主，国外以永久位移为主。我国学者也在永久位移方面作了一些探讨，并取得了一定的研究成果。全面比较各支护方式下高边坡的地震稳定性、提出提高边坡地震稳定性的措施是亟须解决的问题。
2.问题与展望
以往对边坡稳定性的研究主要集中在各种岩石上，如风化岩等，针对黄土地区隧道洞口边坡稳定的研究甚少；以往对边坡的研究主要是集中在稳定性分析上，从边坡失稳机制分析、稳定性评价、施工关键技术等系统、综合考虑洞口边坡的稳定性研究成果较少。应具有针对性地研究黄土地区隧道洞口的边坡稳定性，并系统地通过现场实体工程，采用室内外试验和数值仿真相结合的方法，系统研究洞口段边坡失稳机制分析、评价其稳定性，并提出相应的施工关键技术，为工程实践提供理论依据。
以后研究的重点方向和总体思路可概括为以下几点：
（1）在对黄土地区铁路边坡稳定性研究现状调研的基础上，结合工程实体，通过传感技术（在工程实体埋设应力、应变传感器），辅以数值方法，采用定性与定量分析相结合的方法。
（2）对黄土地区铁路边坡，特别是隧道洞口边坡失稳机制和稳定性进行认真分析和评价后，
（3）提出黄土地区隧道洞门位置的选择原则和洞口施工工艺的控制措施，为提高施工安全性和降低工程造价提供理论依据。
（4）通过编制可操作性强的施工指南，为黄土地区铁路设计和施工提供理论依据和参考。
参考文献
隧道与隧洞的区别篇6
关健词隧道地质条件评价张家界
中图分类号：U45文献标识码：A
EngineeringGeologicalConditionEvaluationofaTunnelinZhangjiajie
FANBaoping
（Hu'nanProvincialHighwayDesignCo.，Ltd.，Changsha，Hu'nan410011）
AbstractThetunnelislocatedinthesoutheastoftheZhangjiajieJiaodingMountainatabout8km，andintotheholelocatedinYongdingDistrict，locatedintheoriginalexportSancharuralterritory.Thispaperanalyzestheengineeringgeologicalconditions，adversegeologicalanalysisofthesituationintheregion，theprojectproposedmeasuresforreasonableproposals.
Keywordstunnel；geologicalconditionevaluation；Zhangjiajie
1工程概况
该隧道位于张家界市东南侧约8km处的轿顶山中，进洞口位于张家界市永定区西溪坪镇汪家山村下自生桥，出口位于原三岔乡境内。隧道设计长度1.545km，主接线长0.6645km，进洞口主接线桩号K8+400～K8+570（含短链20.151m），出洞口主接线桩号K10+115～K10+630（含短链0.360）；主接线按山岭重丘三级公路标准，设计速度为30km/h，路基宽7.5m。收费站长度60m，路基宽23.0m，路面宽度17.82m。
2工程地质条件
2.1地形地貌
隧道区海拔高度在339.8～848.9m之间，地形切割深度大，两侧谷底高程在337.7～453.2m之间，相对高差达395.7～511.2m，属中低山地貌。两侧山坡坡度多在22~61咒Z段和洞身段白云岩及灰岩形成福～63.3m不等的陡崖，地势险要。洞口段隧道轴线均与地形等高线成大角度相交。
2.2地层岩性
根据地表调查以及钻孔揭露，隧道区地层由新到老依次为：
2.2.1第四系全新统（Qh）
（1）种植土：褐灰色，稍湿，松散，以粘粒为主，含有植物根系。（2）角砾土：褐灰、褐黄色，稍湿，松散～稍密，以角砾为主，含量30%～35%，碎石次之，含量15%～20%，余为亚粘土。碎砾石母岩均系黑色板状含炭砂质页岩或含硅炭质页岩。该层主要分布于SZK4及附近山坡上，分布不连续，厚约1.4m。（3）亚粘土：褐黄色，稍湿，硬塑，以粉、粘粒为主，碎石和角砾共占10%～15%，砾石粒径一般3～15mm，碎石粒径一般20～40mm，母岩主要为白云岩及板状含炭砂质页岩。
2.2.2寒武系下统（∈1）
（5）清虚洞组（∈1q）：岩性主要为深灰色～灰白色，薄～厚层状灰岩。属隧道顶板最上层岩层，主要分布于K9+340～+650段山顶，边缘多形成高度36.3～63.3m的陡崖。出露高程约为710.0～846.0m。（6）杷榔组（∈1p）：岩性为深灰、灰黄色，板状页岩夹黑色页岩。根据调查资料推算该层也在3倍洞径范围之外，隧道中不会揭露到该组地层。（7）牛蹄塘组（∈1n）：岩性主要为黑灰、灰黑色，板状含炭砂质页岩及黑色炭质页岩等，底部夹有镍钼矿。泥质结构，板状或页片状构造，该层厚28～52m，钻孔揭露厚度分别为0.6m（SZK5）和21.2m（SZK4）。其全风化带呈土状，尚能识别出层理，手可捏碎，厚2.9m；强风化带岩芯呈碎石或中粗砂状，碎石锤击声哑，岩芯采取率16%，厚0.6～4.5m；弱风化带岩石坚硬，性脆，锤击声脆，岩芯一般呈短～中柱状，局部呈饼状，柱状岩芯长一般11～25cm，少数达25～33cm，采取率约25%，RQD=53%，钻孔中揭露厚度13.8m。该层也在3倍洞径范围之外，若向斜轴部无大型断裂或揉皱发育，隧道也不会揭露到该组地层。
2.2.3震旦系上统（Zb）
岩性主要为白云岩夹硅质岩，局部有砂质页岩夹层。（8）硅质岩：黑灰色，弱风化，中～薄层状，隐晶质结构，岩石坚硬，锤击声脆，但节理裂隙发育，见有方解石脉，岩芯呈短～中柱状，芯长一般5～13mm，采取率达90%，RQD=53%。该层在SZK4中单层厚度可达0.75～4.9m。（9）白云岩夹鲕状白云岩及硅质白云岩：灰白、浅灰～深灰色，隐～细晶质结构，或鲕粒状结构，薄～中层状构造。鲕粒一般1～3mm，个别达3～5mm。钻孔揭露岩层以微风化为主，弱风化次之，强风化仅在SZK6孔上部有揭露。由于岩溶作用，局部出现微风化夹弱风化或弱风化夹微风化的现象。
2.2.4震旦系上统南沱组（Zann）
冰碛砾岩：灰绿、紫灰色，风化色多呈灰黄色，中～粗粒结构，岩屑上细下粗，粒径一般5～15mm，局部夹有漂石，粒径可达35mm左右，漂石多呈棱角状，岩质相对较软，差异风化明显，多已风化剥落形成空洞。该套地层主要分布于三岔连接线和三岔改线段，地层出露较好，岩石节理裂隙较发育。
3不良地质
区内存在的不良地质主要为岩溶和崩塌。（下转第187页）（上接第185页）
3.1岩溶
各岩溶点虽散点状分布，但其发育方向总体受区内主控裂隙控制，且主要发育于进洞口一侧。根据隧道物探成果，隧道进口区域存在一条岩溶发育带，详见工程物探纵断面图（WT-2）。该条带沿白云岩层面或裂隙面发育，条带发育高度约5～7m，宽度不详。条带区域内岩溶较发育，这与钻探资料相吻合。岩溶发育下限高程约为411.1m，位于设计标高以下，且区内侵蚀基准面已下降至225～230m，岩溶仍有向下发育的趋势。隧道区岩溶发育，不排除隧道中还有未查明的隐伏岩溶，施工中需高度重视。
3.2崩塌
隧道区陡崖广泛分布，且节理裂隙较发育，易发生崩塌。如进口附近山坡上零星分布的大小孤石即为历史崩塌遗留下来的痕迹。隧道施工期间仍有崩塌的可能，建议施工前清除危岩。
3.3滑坡与坍塌
目前，区内未发现滑坡及边坡坍塌等不良地质，隧道区土层总体较薄，岩层产状平缓且内倾，洞口段岩石相对较完整，故不会出现滑坡及边坡坍塌等不良地质。
4工程地质评价
4.1区域地质稳定性评价
隧道横穿轿顶山平缓向斜北东扬起端，碳酸盐岩区岩溶较为发育，区内无新构造运动迹象，总体地质条件较为稳定，适宜构筑隧道。
4.2隧道围岩稳定性评价
进出洞口稳定性评价：张家界端进洞口桩号为K8+570，位于冲沟山坡上，地面坡度为32~45m层樱俊.0m的亚粘土层，山坡上零星分布有孤石，下伏基岩为震旦系薄～中层状白云岩，岩体破碎，洞口岩体体积节理数Jv=24条/m3，建议洞口边坡、仰坡均按1：0.75～1：1.0放坡，洞门墙基底均应嵌入完整基岩0.5～1.0m，奠基高程为417.9～418.4m。进口端陡崖稳定性较差，建议清除危岩并延伸洞口或设置支挡构筑物。沅陵端出洞口桩号为K10+115，位于冲沟山坡上，表层有0～4.2m厚的亚粘土层，下伏基岩为震旦系薄～中层状白云岩，岩体破碎，建议洞口边坡、仰坡均按1：0.75～1：1.0放坡。
4.3隧道洞身工程地质评价
根据工程地质条件及岩性的差异，Ⅳ级围岩洞室内渗水较严重，建议采取措施设防。Ⅲ级围岩隐伏岩溶亦为此段主要的不良地质，洞室开挖后有渗漏水甚至突水现象，建议采取措施设防。Ⅱ级围岩修正的围岩基本质量指标[BQ]=530，属Ⅱ级围岩，岩石质量好（推测）。洞室有渗漏水现象，建议采取措施设防。
5结论及建议
隧道围岩分级定为Ⅱ～Ⅳ级，Ⅱ、Ⅲ级围岩成洞条件较好～一般，Ⅳ级围岩成洞条件较差，建议采取辅助工程措施。开挖后若围岩实际稳定性与原定级别不符时，应及时调整围岩级别并重新制定施工和衬砌方案。开挖中围岩应力平衡遭到破坏，洞壁易发生掉块、局部坍塌、岩爆或底板出现底鼓等现象，需注意防范和治理。隧道施工建议采用新奥法，并在施工期间有效开展施工地质调查及必要的超前预报手段以指导施工，并做到动态设计与施工，最终形成一整套较为完整的隧道动态设计与施工方案。
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