岩溶隧道地质有哪些

Ⅰ 工程地质及水文地质

（1）岩溶揭示

在齐岳山背斜地段施工中，共揭示6个规模较大的岩溶，如表10-24。

（2）岩溶发育特征

对齐岳山背斜地段所揭示的6个岩溶进行分析，具有以下6个特征。

表10-24 齐岳山隧道溶洞统计表

1）高频率发育。如图10-78，在齐岳背斜DK361＋597～DK362＋277长680m区段内，共发育6个规模较大的岩溶，平均岩溶间距不到300m，岩溶发育频度极高，因此，在这种岩溶高发地段，为规避施工风险，采取超前地质预测预报是十分必须的。

图10-78 齐岳山隧道岩溶分布图

2）水压力不高。对施工所揭示的6 个岩溶进行水压力测试，水压力值最大不超过0.3MPa，现场实际测试结论与体会与前期勘察设计阶段认为存在高水压力的推断难以吻合。对于齐岳山隧道不存在高水压力的主要原因，笔者认为：齐岳山隧道存在四级夷平面：第一级夷平面高程1700～1800m，第二级夷平面高程1500～1600m，第三级夷平面高程1300～1400m，第四级夷平面高程1100～1200m，背斜西翼岩溶水主要由第二级夷平面向第四级夷平面过渡，由夷平面高程差来看，可能会存在3～4MPa的高水压力。但在隧道附近发育着规模极大的大鱼泉（标高1115 m）、小鱼泉（标高1112 m）和朝阳洞（标高1143 m），附近三个规模较大的岩溶洞穴与隧道进口（标高1126 m）高程相比，位于隧道上、下15～20m范围，因而，泉点与洞穴将袭夺地层中的岩溶水，造成隧道内揭示岩溶水压力值不高，水压力值约为0.3MPa，这与洞穴高差相吻合。

3）水量贫富不均。在施工中所揭示的6 个岩溶中，PDK361 ＋870、DK362 ＋060、PDK362＋144三个岩溶涌水量高达2000m³/h，而另外3个岩溶水量不大，小于100m³/h。富水的三个岩溶位于T₁d地层，以及T₁d与T₁j、P₂c的交界面，这能否成为背斜地层岩溶富水特征值得深入研究。

4）充填介质复杂多样。由背斜所揭示的6个岩溶来看，充填介质有水、淤泥、粘土和块石土四种，没有空腔型干溶洞存在。

5）岩溶赋存于断层和完整灰岩的交界面。所揭示的6 个岩溶中，PDK361 ＋597 和DK361＋614溶洞位于F3 断层，其余的四个溶洞均位于完整灰岩交界面，由此来看，断层处和完整灰岩交界面是溶洞多发区，这在施工超前地质预测预报中应予以加强。勘察阶段，认为在背斜核部F5、F6处岩溶极其发育，但在实际施工中却未发现。笔者认为，造成背斜核部岩溶不发育的主要原因可能是受P₂w隔水层的限制所致。

6）以管道型和溶槽型发育，未发育大型溶洞。施工中所揭示的6 个岩溶中，除DK362＋060为溶槽型外，其余5个均为管道型，未揭示大型溶洞。根据这一特征，在背斜地段，遇到溶洞后，为解决工期问题，采取绕越方案会十分有效。

（3）岩溶分类

根据岩溶特征，可将施工中所揭示的6个岩溶进行分类，如图10-79。

图10-79 齐岳山隧道岩溶分类

Ⅱ 隧道施工中遇到了了溶洞最好的的处理办法是什么

当隧道施工遇到岩溶危害时，可按岩溶对隧道的不同影响情况及施工条件，采取引流、跨越、加固、清除、注浆等不同措施或综合治理。
（1）隧道通过岩溶区，应查明溶洞分布范围和类型，岩层的完整稳定程度、填充物和地下水情况，据以确定施工方法。
（2）隧道穿过岩溶区，如岩层比较完整、稳定，溶洞已停止发育，有比较坚实的填充，且地下水量小，可采用探孔或物探等方法，探明地质情况。如有变化便于采取相应的措施。如溶洞尚在发育或穿越暗河水囊等岩溶区时，则必须探明地下水量大小、水流方向等，先要解决施工中的排水问题，一般可采用平行导坑的施工方案，以超前钻探方法，向前掘进。当出现大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情况时，平导可作为泄水通道，正洞堵塞时也可利用平导在前方开辟掘进工作面，不致正洞停工。
（3）岩溶地段隧道常用处理溶洞的方法，有“引、堵、越、绕”四种。
①引排水：遇到暗河或溶洞有水流时，宜排不宜堵。应在查明水源流向及其与隧道位置的关系后，用暗管、涵洞、小桥等设施渲泄水流或开凿泄水洞将水排除洞外，或开凿泄水洞，将水排出洞外。当岩溶水流的位置在隧道顶部或高于隧道顶部时，应在适当距离外，开凿引水斜洞（或引水槽）将水位降低到隧底标高以下，再行引排。当隧道设有平行导坑时，可将水引入平行导坑排出。
②堵填：对已停止发育、跨径较小，无水的溶洞，可根据其与隧道相交的位置及其充填情况，采用混凝土、浆砌片石或干砌片石予以回填封闭；根据地质情况决定是否需要加深边墙基础。当隧道拱顶部有空溶洞时，可视溶洞的岩石破碎程度在溶洞顶部采用锚杆或锚喷网加固，必要时可考虑注浆加固并加设隧道护拱及拱顶回填进行处理。
③跨越：当隧道一侧遇到狭长而较深的溶洞，可加深该侧的边墙基础通过。隧道底部遇有较大溶洞并有流水时，可在隧道底部以下砌筑圬工支墙，支承隧道结构，并在支墙内套设涵管引排溶洞水。隧道边墙部位遇到较大、较深的溶洞，不宜加深边墙基础时，可在边墙部位或隧底以下筑拱跨过。当隧道中部及底部遇有深狭的溶洞时，可加强两边墙基础，并根据情况设置桥台架梁通过。
④绕行施工：在岩溶区施工，个别溶洞处理耗时且困难时，可采取迂回导坑绕过溶洞，继续进行隧道施工，并同时处理溶洞，以节省时间，加快施工进度。绕行开挖时，应防止洞壁失稳。

Ⅲ 朱家岩隧道岩溶水文地质条件

湖北沪蓉西高速公路是国家公路主骨架沪蓉国道主干线的重要组成部分。沪蓉国道主干线东起上海，西达成都，全长约2200km，到目前为止，已建成1730km，仅剩湖北宜昌长江大桥至重庆万州约470km待建。湖北沪蓉西高速公路作为沪蓉国道主干线的重要组成部分，也是湖北省高等级公路网“五纵三横一环”的重要组成部分，是我国东中部地区连接重庆、成都等大城市通往大西南的重要快速通道。高速公路沿途经过宜昌市所属的宜都市、长阳县；恩施土家族苗族自治州所属的巴东县、建始县、恩施市、利川市。路线经过的主要控制点渔洋溪、白氏坪、高家堰、贺家坪、堡镇、榔坪、野三关、高坪、红岩寺、崔坝、吉心店、耿家岩、白果坝、龙潭坝、青龙嘴、凉雾山、清江源、鱼泉口等。全线均跨越清江水系。湖北沪蓉西高速公路全长约320km。

朱家岩隧道进口位于宜昌市长阳县贺家坪镇白丸池村，出口位于宜昌市长阳县贺家坪镇渔泉溪村。隧道设计为分离式，近东西向展布。北幅全长1296m，起止里程桩号YK51+833～YK53+129，纵向坡比2.85%；南幅全长1320m，起止里程桩号ZK51+751～ZK53+071，纵向坡比2.85%。进口地面高程582m，出口地面高程625m，最大埋深约310m（图4.1）。

隧道经过地段，为一河间地块，东、南、西三面被溪沟河流切割，北面为岩溶发育的山地。东面为切割强烈的干沟，常年无水，仅在大雨后有2～7h的短时间的水流。研究区地表径流弱，降水、地表水大部分通过洼地、落水洞补给包气带中的地下水。

4.1.1 地形地貌

研究区属长江一级支流清江流域，为构造溶蚀-侵蚀中山区。隧道经过地段，为一河间地块，东、南、西三面被溪沟河流切割，北面为山地。由沿溪河向西北，经朱家岩隧道至望高山地表分水岭，约4km，地面向南及南西方向倾斜，地形标高一般800～1500m，由三级山原期、四级山盆期、五级云盆期三个岩溶台面组成。该区大部分为山盆期岩溶台面，台面比较平，标高800～950m；山原期台面分布在北部分水岭地带，图幅内的宽度为1.10km，由山丘洼地组成，地形标高1000～1150m，无明显山脊，山头多呈锅底状、馒头状，山丘顶高度近一致，岩溶发育，洼地、落水洞遍布；云盆期台面分布在沿溪河与山盆期台面之间，宽300～350m，因受河流切割破坏，地形高差大，标高550～750m。

图4.1 朱家岩隧道岩溶水文地质略图

4.1.2 气象与水文

研究区属亚热带温暖潮湿气候，夏季温热多雨，冬季寒冷多雾。年平均气温14～15℃，年平均降雨量1500mm左右。4～9月份为雨季，降雨量占全年降雨量的80%以上；10月至来年3月为枯雨期，寒冷少雨。

研究区地表径流弱，降水及地表水大部分通过洼地、落水洞漏失补给地下水。沿溪河是研究区地表水和地下水的主要排泄径流，位于地块南侧，为清江支流，自西向东流。与隧道大致平行，相距700～900m，河床高程340m，河床宽10～30m，河沟切割强烈，谷坡陡直，切割深度约450m，枯水季流量0.4～1.2m³/s。干沟是沿溪河北侧的支沟，常年无水，大雨后有2～7h的短暂水流，沟底高程534m。渔泉溪为沿溪河的上游，溪底标高550m，切割深度250m，常年有水，自北向南流。红岩泉位于沿溪河左侧，是红岩泉地下河系统的出口。

4.1.3 地质构造条件

（1）地层岩性

研究区出露地层简单，自老而新，主要有寒武系上统三游洞群、奥陶系下统南津关组和第四系（表4.1）。

表4.1 地层岩性表

（2）地质构造

隧道经过区位于长阳背斜的北翼，近背斜轴部。在区域地质构造上，长阳背斜轴，东西向延伸，长130km，宽5～10km。在研究区背斜轴呈SEE—NWW向，并向NWW方倾伏。造成分布核部的寒武、奥陶系绕倾没轴出露，岩层倾向由SW转向W再转向NW或N。隧道经过地层，倾向多为NW，因近轴部，岩层倾角平缓，多在12°～16°之间。

晚三叠世末期，受印支运动影响，在形成长阳背斜的同时，形成了研究区NNW—SSE走向的仙女山断裂带。该断裂带，属区域性断裂构造，总体走向340°，由一系列断层组成。在该区，所见断层有8条，朱家岩隧道基本横穿仙女山断裂带，遇到的较大断层有F₇、F₈、F₉、F₁₀四条，均为张扭性断层，倾向NEE，倾角70°～80°。断层基本平行产出，间距260～360m。

4.1.4 岩溶发育特征

研究区岩溶发育特征主要有：

1）奥陶系下统南津关组（O₁n）白云质灰岩及寒武系上统三游洞群（

）白云岩、白云质灰岩，是研究区岩溶发育的主要层位。三游洞群岩层中岩溶规模较大，如J41落水洞、长度大于150m的J83水平溶洞、岩溶干谷及红岩泉地下河等，均发育在三游洞群岩层中。

2）岩溶发育强度大，岩溶管道连通性好。据统计，岩溶洼地、落水洞及其他形态的溶洞，每平方千米可达7个，80%以上的降雨通过岩溶管道漏失。J40点落水洞位于溶蚀洼地内，洼地汇水面积49094m²，不论降雨强度多大，该洼地从不积水，均通过J40点落水洞注入地下。干沟流域，汇水面积为7.92km²，因降雨通过沟身渗漏转为地下水，致使干沟常年无水。据GGY3孔水位观测，地下水位低于沟底21.03m，干沟为悬谷。

3）岩溶发育受断裂带控制。J41点裂隙状落水洞、J83点的水平溶洞、J100点至J106点的岩溶洼地和串珠状落水洞均发育在F₇及F₈断层带上。隧道施工中，南硐ZK52+464～ZK52+343，北硐YK52+560～YK52+590所遇的大型溶洞则沿F₉断层发育（图4.2）。研究区地下河及因岩溶作用形成的干沟，其发育及延伸方向都明显受断裂带控制。

图4.2 研究区域断层发育

4.1.5 岩溶水文地质条件

研究区河间地块岩层产状平缓，断裂发育，南津关组底部厚19m的页岩夹灰岩层被仙女山断裂带多条张扭性断层破坏而不起隔水作用，上部强岩溶层南津关组里的岩溶管道系统与下部强岩溶层三游洞群中的岩溶管道系统通过断裂上下连通，构成了研究区统一的岩溶发育体系。

南津关组白云质灰岩层多分布于研究区最枯地下水位以上，总体上为透水而不含水岩层，局部形成上层滞水，有小泉小水分布，为当地群众生活用水。出露的三游洞群白云岩、白云质灰岩厚度巨大，是研究区的主要岩溶含水地层。沿断层发育有溶洞、地下河系统。地下水主要补给来源为大气降水。降水通过岩溶洼地、落水洞、溶蚀裂隙注入地下，最后从红岩泉向沿溪河谷排泄。与朱家岩隧道有关的地下河系统为红岩泉地下河系统。该地下河系统基本沿仙女山断裂带呈南北向发育，出口为红岩泉。出口处洞高15.0m，宽6.5m，可进入长度25.5m，此后地下河系统向山体方向斜下延伸。出口处洞底高出沿溪河床0.5～0.9m，枯水期测得流量76～110L/s，洪水期流量1000～2000L/s。红岩泉地下河系统，汇水区域除朱家岩隧道区外，还包括部分夹活岩隧道区，面积为10.5km²。因缺少长观资料，在本研究的物理模拟和BP神经网络研究中，不考虑红岩泉流量。

根据研究区岩溶水水动力的特征，垂向可分为以下4个带（表4.2）。

表4.2 岩溶水动力垂直分带表

Ⅳ 隧道地质灾害的特点、危害

地质灾害为岩溶塌陷
岩溶塌陷是地面塌陷的一种，指在岩溶地区，下部可内溶岩层中的溶容洞或上覆土层中的土洞，因自身洞体扩大或在自然与人为因素影响下，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。其地面表现形式是局部范围内的地表岩土体的开裂、不均匀下沉和突然陷落。

岩溶塌陷的危害主要有：
影响交通：岩溶塌陷对交通网络的正常运行会造成严重的影响，对公路、铁路的安全构成较大的威胁。
毁坏农田：发生于农田中的岩溶塌陷，会使作物被毁，粮食减产，给人民群众造成较大的危害；并且地面耕植土落入地下塌坑，造成了耕作面积的减少，未进行填埋或者由于塌坑规模太大而不便进行填埋的地方则无法继续进行农作物耕种。
破坏建筑：发生于建筑及人口密集区的岩溶塌陷，会造成房屋墙壁裂缝、屋内地面裂缝下沉，严重的直接导致建筑物倒塌。
沟通地表地下水系，污染地下水：由于近年来工业的发展，大部分河流等地表水体水质较差，岩溶塌陷发生后，揭穿了灰岩含水层顶板，沟通了地表水系与地下水系，使得地表水通过塌坑大量涌入岩溶含水层，加之岩溶裂隙、溶洞的连通性好，污水会在岩溶含水层中迅速扩散，污染岩溶地下水。
大规模的塌陷可引起地震效应。