岩溶隧道地質有哪些

Ⅰ 工程地質及水文地質

（1）岩溶揭示

在齊岳山背斜地段施工中，共揭示6個規模較大的岩溶，如表10-24。

（2）岩溶發育特徵

對齊岳山背斜地段所揭示的6個岩溶進行分析，具有以下6個特徵。

表10-24 齊岳山隧道溶洞統計表

1）高頻率發育。如圖10-78，在齊岳背斜DK361＋597～DK362＋277長680m區段內，共發育6個規模較大的岩溶，平均岩溶間距不到300m，岩溶發育頻度極高，因此，在這種岩溶高發地段，為規避施工風險，採取超前地質預測預報是十分必須的。

圖10-78 齊岳山隧道岩溶分布圖

2）水壓力不高。對施工所揭示的6 個岩溶進行水壓力測試，水壓力值最大不超過0.3MPa，現場實際測試結論與體會與前期勘察設計階段認為存在高水壓力的推斷難以吻合。對於齊岳山隧道不存在高水壓力的主要原因，筆者認為：齊岳山隧道存在四級夷平面：第一級夷平面高程1700～1800m，第二級夷平面高程1500～1600m，第三級夷平面高程1300～1400m，第四級夷平面高程1100～1200m，背斜西翼岩溶水主要由第二級夷平面向第四級夷平面過渡，由夷平面高程差來看，可能會存在3～4MPa的高水壓力。但在隧道附近發育著規模極大的大魚泉（標高1115 m）、小魚泉（標高1112 m）和朝陽洞（標高1143 m），附近三個規模較大的岩溶洞穴與隧道進口（標高1126 m）高程相比，位於隧道上、下15～20m范圍，因而，泉點與洞穴將襲奪地層中的岩溶水，造成隧道內揭示岩溶水壓力值不高，水壓力值約為0.3MPa，這與洞穴高差相吻合。

3）水量貧富不均。在施工中所揭示的6 個岩溶中，PDK361 ＋870、DK362 ＋060、PDK362＋144三個岩溶涌水量高達2000m³/h，而另外3個岩溶水量不大，小於100m³/h。富水的三個岩溶位於T₁d地層，以及T₁d與T₁j、P₂c的交界面，這能否成為背斜地層岩溶富水特徵值得深入研究。

4）充填介質復雜多樣。由背斜所揭示的6個岩溶來看，充填介質有水、淤泥、粘土和塊石土四種，沒有空腔型干溶洞存在。

5）岩溶賦存於斷層和完整灰岩的交界面。所揭示的6 個岩溶中，PDK361 ＋597 和DK361＋614溶洞位於F3 斷層，其餘的四個溶洞均位於完整灰岩交界面，由此來看，斷層處和完整灰岩交界面是溶洞多發區，這在施工超前地質預測預報中應予以加強。勘察階段，認為在背斜核部F5、F6處岩溶極其發育，但在實際施工中卻未發現。筆者認為，造成背斜核部岩溶不發育的主要原因可能是受P₂w隔水層的限制所致。

6）以管道型和溶槽型發育，未發育大型溶洞。施工中所揭示的6 個岩溶中，除DK362＋060為溶槽型外，其餘5個均為管道型，未揭示大型溶洞。根據這一特徵，在背斜地段，遇到溶洞後，為解決工期問題，採取繞越方案會十分有效。

（3）岩溶分類

根據岩溶特徵，可將施工中所揭示的6個岩溶進行分類，如圖10-79。

圖10-79 齊岳山隧道岩溶分類

Ⅱ 隧道施工中遇到了了溶洞最好的的處理辦法是什麼

當隧道施工遇到岩溶危害時，可按岩溶對隧道的不同影響情況及施工條件，採取引流、跨越、加固、清除、注漿等不同措施或綜合治理。
（1）隧道通過岩溶區，應查明溶洞分布范圍和類型，岩層的完整穩定程度、填充物和地下水情況，據以確定施工方法。
（2）隧道穿過岩溶區，如岩層比較完整、穩定，溶洞已停止發育，有比較堅實的填充，且地下水量小，可採用探孔或物探等方法，探明地質情況。如有變化便於採取相應的措施。如溶洞尚在發育或穿越暗河水囊等岩溶區時，則必須探明地下水量大小、水流方向等，先要解決施工中的排水問題，一般可採用平行導坑的施工方案，以超前鑽探方法，向前掘進。當出現大量涌水、流石流泥、崩坍落石等情況時，平導可作為泄水通道，正洞堵塞時也可利用平導在前方開辟掘進工作面，不致正洞停工。
（3）岩溶地段隧道常用處理溶洞的方法，有「引、堵、越、繞」四種。
①引排水：遇到暗河或溶洞有水流時，宜排不宜堵。應在查明水源流向及其與隧道位置的關系後，用暗管、涵洞、小橋等設施渲泄水流或開鑿泄水洞將水排除洞外，或開鑿泄水洞，將水排出洞外。當岩溶水流的位置在隧道頂部或高於隧道頂部時，應在適當距離外，開鑿引水斜洞（或引水槽）將水位降低到隧底標高以下，再行引排。當隧道設有平行導坑時，可將水引入平行導坑排出。
②堵填：對已停止發育、跨徑較小，無水的溶洞，可根據其與隧道相交的位置及其充填情況，採用混凝土、漿砌片石或干砌片石予以回填封閉；根據地質情況決定是否需要加深邊牆基礎。當隧道拱頂部有空溶洞時，可視溶洞的岩石破碎程度在溶洞頂部採用錨桿或錨噴網加固，必要時可考慮注漿加固並加設隧道護拱及拱頂回填進行處理。
③跨越：當隧道一側遇到狹長而較深的溶洞，可加深該側的邊牆基礎通過。隧道底部遇有較大溶洞並有流水時，可在隧道底部以下砌築圬工支牆，支承隧道結構，並在支牆內套設涵管引排溶洞水。隧道邊牆部位遇到較大、較深的溶洞，不宜加深邊牆基礎時，可在邊牆部位或隧底以下築拱跨過。當隧道中部及底部遇有深狹的溶洞時，可加強兩邊牆基礎，並根據情況設置橋台架梁通過。
④繞行施工：在岩溶區施工，個別溶洞處理耗時且困難時，可採取迂迴導坑繞過溶洞，繼續進行隧道施工，並同時處理溶洞，以節省時間，加快施工進度。繞行開挖時，應防止洞壁失穩。

Ⅲ 朱家岩隧道岩溶水文地質條件

湖北滬蓉西高速公路是國家公路主骨架滬蓉國道主幹線的重要組成部分。滬蓉國道主幹線東起上海，西達成都，全長約2200km，到目前為止，已建成1730km，僅剩湖北宜昌長江大橋至重慶萬州約470km待建。湖北滬蓉西高速公路作為滬蓉國道主幹線的重要組成部分，也是湖北省高等級公路網「五縱三橫一環」的重要組成部分，是我國東中部地區連接重慶、成都等大城市通往大西南的重要快速通道。高速公路沿途經過宜昌市所屬的宜都市、長陽縣；恩施土家族苗族自治州所屬的巴東縣、建始縣、恩施市、利川市。路線經過的主要控制點漁洋溪、白氏坪、高家堰、賀家坪、堡鎮、榔坪、野三關、高坪、紅岩寺、崔壩、吉心店、耿家岩、白果壩、龍潭壩、青龍嘴、涼霧山、清江源、魚泉口等。全線均跨越清江水系。湖北滬蓉西高速公路全長約320km。

朱家岩隧道進口位於宜昌市長陽縣賀家坪鎮白丸池村，出口位於宜昌市長陽縣賀家坪鎮漁泉溪村。隧道設計為分離式，近東西向展布。北幅全長1296m，起止里程樁號YK51+833～YK53+129，縱向坡比2.85%；南幅全長1320m，起止里程樁號ZK51+751～ZK53+071，縱向坡比2.85%。進口地面高程582m，出口地面高程625m，最大埋深約310m（圖4.1）。

隧道經過地段，為一河間地塊，東、南、西三面被溪溝河流切割，北面為岩溶發育的山地。東面為切割強烈的干溝，常年無水，僅在大雨後有2～7h的短時間的水流。研究區地表徑流弱，降水、地表水大部分通過窪地、落水洞補給包氣帶中的地下水。

4.1.1 地形地貌

研究區屬長江一級支流清江流域，為構造溶蝕-侵蝕中山區。隧道經過地段，為一河間地塊，東、南、西三面被溪溝河流切割，北面為山地。由沿溪河向西北，經朱家岩隧道至望高山地表分水嶺，約4km，地面向南及南西方向傾斜，地形標高一般800～1500m，由三級山原期、四級山盆期、五級雲盆期三個岩溶檯面組成。該區大部分為山盆期岩溶檯面，檯面比較平，標高800～950m；山原期檯面分布在北部分水嶺地帶，圖幅內的寬度為1.10km，由山丘窪地組成，地形標高1000～1150m，無明顯山脊，山頭多呈鍋底狀、饅頭狀，山丘頂高度近一致，岩溶發育，窪地、落水洞遍布；雲盆期檯面分布在沿溪河與山盆期檯面之間，寬300～350m，因受河流切割破壞，地形高差大，標高550～750m。

圖4.1 朱家岩隧道岩溶水文地質略圖

4.1.2 氣象與水文

研究區屬亞熱帶溫暖潮濕氣候，夏季溫熱多雨，冬季寒冷多霧。年平均氣溫14～15℃，年平均降雨量1500mm左右。4～9月份為雨季，降雨量佔全年降雨量的80%以上；10月至來年3月為枯雨期，寒冷少雨。

研究區地表徑流弱，降水及地表水大部分通過窪地、落水洞漏失補給地下水。沿溪河是研究區地表水和地下水的主要排泄徑流，位於地塊南側，為清江支流，自西向東流。與隧道大致平行，相距700～900m，河床高程340m，河床寬10～30m，河溝切割強烈，谷坡陡直，切割深度約450m，枯水季流量0.4～1.2m³/s。干溝是沿溪河北側的支溝，常年無水，大雨後有2～7h的短暫水流，溝底高程534m。漁泉溪為沿溪河的上游，溪底標高550m，切割深度250m，常年有水，自北向南流。紅岩泉位於沿溪河左側，是紅岩泉地下河系統的出口。

4.1.3 地質構造條件

（1）地層岩性

研究區出露地層簡單，自老而新，主要有寒武繫上統三游洞群、奧陶系下統南津關組和第四系（表4.1）。

表4.1 地層岩性表

（2）地質構造

隧道經過區位於長陽背斜的北翼，近背斜軸部。在區域地質構造上，長陽背斜軸，東西向延伸，長130km，寬5～10km。在研究區背斜軸呈SEE—NWW向，並向NWW方傾伏。造成分布核部的寒武、奧陶系繞傾沒軸出露，岩層傾向由SW轉向W再轉向NW或N。隧道經過地層，傾向多為NW，因近軸部，岩層傾角平緩，多在12°～16°之間。

晚三疊世末期，受印支運動影響，在形成長陽背斜的同時，形成了研究區NNW—SSE走向的仙女山斷裂帶。該斷裂帶，屬區域性斷裂構造，總體走向340°，由一系列斷層組成。在該區，所見斷層有8條，朱家岩隧道基本橫穿仙女山斷裂帶，遇到的較大斷層有F₇、F₈、F₉、F₁₀四條，均為張扭性斷層，傾向NEE，傾角70°～80°。斷層基本平行產出，間距260～360m。

4.1.4 岩溶發育特徵

研究區岩溶發育特徵主要有：

1）奧陶系下統南津關組（O₁n）白雲質灰岩及寒武繫上統三游洞群（

）白雲岩、白雲質灰岩，是研究區岩溶發育的主要層位。三游洞群岩層中岩溶規模較大，如J41落水洞、長度大於150m的J83水平溶洞、岩溶干谷及紅岩泉地下河等，均發育在三游洞群岩層中。

2）岩溶發育強度大，岩溶管道連通性好。據統計，岩溶窪地、落水洞及其他形態的溶洞，每平方千米可達7個，80%以上的降雨通過岩溶管道漏失。J40點落水洞位於溶蝕窪地內，窪地匯水面積49094m²，不論降雨強度多大，該窪地從不積水，均通過J40點落水洞注入地下。干溝流域，匯水面積為7.92km²，因降雨通過溝身滲漏轉為地下水，致使干溝常年無水。據GGY3孔水位觀測，地下水位低於溝底21.03m，干溝為懸谷。

3）岩溶發育受斷裂帶控制。J41點裂隙狀落水洞、J83點的水平溶洞、J100點至J106點的岩溶窪地和串珠狀落水洞均發育在F₇及F₈斷層帶上。隧道施工中，南硐ZK52+464～ZK52+343，北硐YK52+560～YK52+590所遇的大型溶洞則沿F₉斷層發育（圖4.2）。研究區地下河及因岩溶作用形成的干溝，其發育及延伸方向都明顯受斷裂帶控制。

圖4.2 研究區域斷層發育

4.1.5 岩溶水文地質條件

研究區河間地塊岩層產狀平緩，斷裂發育，南津關組底部厚19m的頁岩夾灰岩層被仙女山斷裂帶多條張扭性斷層破壞而不起隔水作用，上部強岩溶層南津關組里的岩溶管道系統與下部強岩溶層三游洞群中的岩溶管道系統通過斷裂上下連通，構成了研究區統一的岩溶發育體系。

南津關組白雲質灰岩層多分布於研究區最枯地下水位以上，總體上為透水而不含水岩層，局部形成上層滯水，有小泉小水分布，為當地群眾生活用水。出露的三游洞群白雲岩、白雲質灰岩厚度巨大，是研究區的主要岩溶含水地層。沿斷層發育有溶洞、地下河系統。地下水主要補給來源為大氣降水。降水通過岩溶窪地、落水洞、溶蝕裂隙注入地下，最後從紅岩泉向沿溪河谷排泄。與朱家岩隧道有關的地下河系統為紅岩泉地下河系統。該地下河系統基本沿仙女山斷裂帶呈南北向發育，出口為紅岩泉。出口處洞高15.0m，寬6.5m，可進入長度25.5m，此後地下河系統向山體方向斜下延伸。出口處洞底高出沿溪河床0.5～0.9m，枯水期測得流量76～110L/s，洪水期流量1000～2000L/s。紅岩泉地下河系統，匯水區域除朱家岩隧道區外，還包括部分夾活岩隧道區，面積為10.5km²。因缺少長觀資料，在本研究的物理模擬和BP神經網路研究中，不考慮紅岩泉流量。

根據研究區岩溶水水動力的特徵，垂向可分為以下4個帶（表4.2）。

表4.2 岩溶水動力垂直分帶表

Ⅳ 隧道地質災害的特點、危害

地質災害為岩溶塌陷
岩溶塌陷是地面塌陷的一種，指在岩溶地區，下部可內溶岩層中的溶容洞或上覆土層中的土洞，因自身洞體擴大或在自然與人為因素影響下，頂板失穩產生塌落或沉陷的統稱。其地面表現形式是局部范圍內的地表岩土體的開裂、不均勻下沉和突然陷落。

岩溶塌陷的危害主要有：
影響交通：岩溶塌陷對交通網路的正常運行會造成嚴重的影響，對公路、鐵路的安全構成較大的威脅。
毀壞農田：發生於農田中的岩溶塌陷，會使作物被毀，糧食減產，給人民群眾造成較大的危害；並且地面耕植土落入地下塌坑，造成了耕作面積的減少，未進行填埋或者由於塌坑規模太大而不便進行填埋的地方則無法繼續進行農作物耕種。
破壞建築：發生於建築及人口密集區的岩溶塌陷，會造成房屋牆壁裂縫、屋內地面裂縫下沉，嚴重的直接導致建築物倒塌。
溝通地表地下水系，污染地下水：由於近年來工業的發展，大部分河流等地表水體水質較差，岩溶塌陷發生後，揭穿了灰岩含水層頂板，溝通了地表水系與地下水系，使得地表水通過塌坑大量湧入岩溶含水層，加之岩溶裂隙、溶洞的連通性好，污水會在岩溶含水層中迅速擴散，污染岩溶地下水。
大規模的塌陷可引起地震效應。