鐵路隧道中巖溶突水災(zāi)害的影響因素及識(shí)別

許維

[摘要]鐵路隧道中的巖溶突水災(zāi)害大多是由于在隧道開(kāi)挖過(guò)程中，暴露了地下河或者巖溶突水災(zāi)害的主通道所引起的。本文將對(duì)鐵路隧道中巖溶突水災(zāi)害的影響因素、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的方法進(jìn)行研究，為鐵路隧道中熔巖突水災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別提供借鑒。

[關(guān)鍵詞]鐵路隧道；巖溶突水；影響因素 文章編號(hào)：2095-4085（2018）04-0110-02

鐵路隧道中巖溶的地質(zhì)條件是很繁雜且具有多變性，因此，在鐵路隧道中巖溶突水災(zāi)害出現(xiàn)的時(shí)候，災(zāi)害發(fā)生的主要部位會(huì)出現(xiàn)很大不均勻以及多變的特征，這也就跟巖溶發(fā)生的不均衡性相同。在鐵路隧道中巖溶突水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理工作，對(duì)于鐵路隧道工程的施工過(guò)程中減少巖溶突水災(zāi)害以及安全防護(hù)有著很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 鐵路隧道中巖溶突水災(zāi)害的影響因素

1.1 巖溶發(fā)育的地質(zhì)構(gòu)造因素

巖溶發(fā)育與巖溶地質(zhì)構(gòu)造的類型之間的關(guān)系極為密切，經(jīng)相關(guān)研究表明，巖溶地質(zhì)結(jié)構(gòu)不僅管控著巖溶發(fā)生的方向，還對(duì)巖溶發(fā)展的大小以及發(fā)展規(guī)模有著很大影響。巖溶的地質(zhì)結(jié)構(gòu)對(duì)巖溶發(fā)展起到很大的管控作用，地質(zhì)的斷層或者巖溶體的裂縫都是地下暗河的水流經(jīng)過(guò)通道，巖溶體的破裂與巖體發(fā)生變形的力學(xué)是不一致的，它的水文以及地質(zhì)的特征也是不一樣的。另外，在巖溶發(fā)生的不同位置，其縫隙的發(fā)育差異性也是很大的。

1.2 巖溶發(fā)育的區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面因素

在鐵路隧道施工的一定區(qū)域當(dāng)中，可熔巖的最低限度巖體層面的深度對(duì)當(dāng)?shù)貛r溶發(fā)展的最大深度有著很大的影響與管控，在可熔巖通過(guò)巖層很厚的方式出現(xiàn)的時(shí)候，這個(gè)區(qū)域?qū)r溶發(fā)展深度影響與管控的主要原因和條件，就是這個(gè)地區(qū)巖溶內(nèi)部中的水所集中排放點(diǎn)的最低巖層面。通過(guò)相關(guān)研究表明，不一樣的地質(zhì)條件，所研究巖溶內(nèi)部的水所集中排放點(diǎn)主要存在這個(gè)區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面所在的最高層附近區(qū)域，并且在巖溶水排放地區(qū)的附近，巖溶的變化很明顯，其發(fā)展的趨勢(shì)很強(qiáng)烈，但較為深的巖溶發(fā)展趨勢(shì)以及程度都受到了該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及巖層相關(guān)特征的影響以及控制。

1.3 巖溶發(fā)育的地形地貌因素

在巖溶發(fā)育的地區(qū)中，地下水以及地表水通過(guò)不斷的侵蝕、搬運(yùn)、沉積以及溶解等化學(xué)以及物理作用，形成了不同的地形地貌。如落水的洞、巖溶的洼地、地下暗河、巖溶的漏斗以及溶燭的裂隙等。巖溶水在這些運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，最后會(huì)形成較為繁雜的水循環(huán)體系，在這種體系中，巖溶的地形地貌會(huì)對(duì)巖溶水的運(yùn)功條件以及流經(jīng)的途徑有著很大的影響與控制，最后會(huì)進(jìn)一步加深巖溶地形地貌的多樣性以及巖溶化的程度，形成了完整的補(bǔ)給途徑以及排放的循環(huán)系統(tǒng)。

1.4 巖溶發(fā)育地質(zhì)層巖性因素

在地下暗河的作用之下，巖層的結(jié)構(gòu)與成分對(duì)巖層溶解性有著很大控制與影響作用。一般而言，可溶性的巖層所含成分越多，巖層巖溶的發(fā)展趨勢(shì)也越來(lái)越大。碳酸鹽巖石相關(guān)的可溶性是巖溶發(fā)展趨勢(shì)與作用的最基本物質(zhì)基礎(chǔ)。巖溶層的地質(zhì)構(gòu)造也會(huì)對(duì)巖層的溶解性以及抵抗侵蝕的能力有著巨大的影響。而且，非可熔巖層與可熔巖層所組成的特征以及可溶性巖層的溶解度之間的不同之處，碳酸巖層的不同組成特點(diǎn)形成了巖層含水度不同地質(zhì)特點(diǎn)的差異。

2 鐵路隧道中巖榕突水災(zāi)害的識(shí)別方法

2.1 地震三維波遠(yuǎn)距離識(shí)別方法

地震波三維遙感識(shí)別方法是利用地震反射波原理，地震層析成像和全息層巖土的成像技術(shù)，全方位的對(duì)隧道圍巖形成三維地圖，這間接地反映在對(duì)危險(xiǎn)的隧道前方的地質(zhì)條件。當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ谖ｋU(xiǎn)信道中進(jìn)行測(cè)試時(shí)，當(dāng)由人為所激發(fā)的地震波在巖石當(dāng)中進(jìn)行傳播時(shí)遇到了地質(zhì)的界面，會(huì)出現(xiàn)一部分反射地震波的現(xiàn)象，而其他的部分則繼續(xù)進(jìn)行傳播。運(yùn)用敏感地震傳感器接收地震波所做的現(xiàn)場(chǎng)布置，將地質(zhì)界面發(fā)射，結(jié)合布置現(xiàn)場(chǎng)的空間坐標(biāo)，了解掌握前方不良地質(zhì)危險(xiǎn)隧道的位置、地質(zhì)的特征與地質(zhì)的規(guī)模。這些地質(zhì)的界面都是地質(zhì)的地層或不連續(xù)面的地面，如地質(zhì)的斷層破碎帶、地質(zhì)的巖體軟弱帶、地質(zhì)的斷層、地質(zhì)的儲(chǔ)水構(gòu)造等。地震波在這些地質(zhì)界面上的聲阻抗變化明顯。

2.2 探地雷達(dá)的近距離識(shí)別方法

探地雷達(dá)是短距離隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的最高分辨率無(wú)損檢測(cè)手段，在工程質(zhì)量檢驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和鐵路隧道地質(zhì)檢測(cè)當(dāng)中受到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于巖溶層表面的地質(zhì)層發(fā)生的改變以及斷裂等現(xiàn)象，尤其是破碎帶以及含水帶的變化，探地雷達(dá)都可以很精準(zhǔn)的識(shí)別其發(fā)生的變化，當(dāng)探地雷達(dá)運(yùn)用高頻電磁波穿透地面，在傳播介質(zhì)時(shí)遇到與介質(zhì)正常數(shù)量不同的介質(zhì)時(shí)，就容易發(fā)生反射的現(xiàn)象，這也是探地雷達(dá)的基本工作原理。其中，通過(guò)發(fā)射天線的方式對(duì)電磁波進(jìn)行脈沖式發(fā)射方法，那么在傳播介質(zhì)的過(guò)程當(dāng)中遇到電磁波時(shí)，介質(zhì)會(huì)出現(xiàn)一些不同的地方，如地層的界面、地質(zhì)接頭、地質(zhì)的裂隙、地質(zhì)的斷層破碎帶、巖層的空隙等地質(zhì)體，便發(fā)生反射現(xiàn)象并由接收電纜進(jìn)行接收。

3 結(jié)語(yǔ)

在鐵路隧道施工過(guò)程中，影響巖溶突水災(zāi)害的因素有很多，如何有效的識(shí)別鐵路隧道巖溶突水災(zāi)害的發(fā)生是目前很多研究學(xué)者所關(guān)注的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)隧道巖溶突水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、監(jiān)測(cè)、巖層動(dòng)態(tài)的變化以及數(shù)據(jù)無(wú)線的傳輸或信息的發(fā)布，需要建立良好的隧道巖溶突水風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害的識(shí)別體系，完善影響巖溶突水災(zāi)害主要誘發(fā)因素的預(yù)警技術(shù)，為鐵路隧道的施工風(fēng)險(xiǎn)得到技術(shù)性保障，仍然是鐵路隧道巖溶突水災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別領(lǐng)域今后所要研究的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王升.隧道突涌水災(zāi)害區(qū)域性動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)測(cè)預(yù)警及工程應(yīng)用[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2016.

[2]李乃旺，劉立方，李曉昭，等.淺埋地鐵隧道軟質(zhì)圍巖分級(jí)研究[J].公路，2014，（08）.