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鸿图特长隧道高压涌水成因分析

张修杰 程小勇

张修杰, 程小勇. 鸿图特长隧道高压涌水成因分析[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(6): 725-731. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.013
引用本文: 张修杰, 程小勇. 鸿图特长隧道高压涌水成因分析[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(6): 725-731. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.013
Zhang Xiujie, Cheng Xiaoyong. Cause Analysis of High Pressure Water Gushing in Hongtu Extra-Long Tunnel[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(6): 725-731. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.013
Citation: Zhang Xiujie, Cheng Xiaoyong. Cause Analysis of High Pressure Water Gushing in Hongtu Extra-Long Tunnel[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(6): 725-731. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.013

鸿图特长隧道高压涌水成因分析

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.06.013
详细信息
    作者简介:

    张修杰,男,1966年生,汉族,河南商丘人,硕士,教授级高级工程师,主要从事公路地质勘察相关的研究与管理。E-mail:435762660@qq.com

  • 中图分类号: P641

Cause Analysis of High Pressure Water Gushing in Hongtu Extra-Long Tunnel

  • 摘要: 鸿图特长隧道是广东大丰华高速穿越莲花山脉的关键控制性工程,隧道最大埋深达740 m,隧道开挖过程中遭遇到压力4.8 MPa下大流量涌水,最大水量达14万m3/d。通过分析隧道地质构造影响,阐述开挖过程中高压涌水水量状况及其主要导水构造,同时对涌水过程水量进行跟踪,比较不同洞段位置涌水水质,提出了鸿图特长隧道受莲花山断裂影响下形成的桐子洋向斜蓄水构造、岩体侵入接触蓄水构造和断裂裂隙蓄水构造等3种蓄水构造模式。综合隧道全线涌水量特征与地质构造关系,提出隧道高压涌水机制主要为受莲花山断裂影响形成的地垒式水文地质模型作用,使得隧道在开挖时遭遇到高压大流量涌水,在贯通后受深部储水循环控制,重新构建稳定的地下水系统后,隧道每天涌水达6万m3,与实际吻合。

     

  • 图  1  K91+169掌子面超前钻孔布置示意图(单位:cm)

    图  2  K91+203掌子面超前钻孔布置示意图(单位:cm)

    图  3  进口段富水段落开挖地质素描(K91+100—K91+500)

    图  4  出口段富水段落开挖地质素描(K94+350—K94+000)

    图  5  隧道进、出口段涌水流量过程线图

    图  6  左洞开挖水量及二衬水量图

    图  7  莲花山断裂带及古夷平面高程等值线图

    图  8  隧道断裂分布图

    图  9  隧道可控源音频大地电磁法(CSAMT)纵剖面图

    图  10  隧道出口段竖井上游山坡发育张性断裂照片

    图  11  隧道进口段山坡发育张性断裂照片

    图  12  隧道涌水机制水文地质概念模型图

    表  1  典型洞段工程地质与水文地质条件

    序号 桩号 设计围岩 施工围岩 工程地质条件 涌水特征 超前预报TGP
    波速/(m·s−1)
    1K91+260—K91+270S-ⅣaF91+270断层,NE50°~60°/SE∠83°,
    h=0.20 m,断层带主要为角砾岩充填
    股状水量50~60 m3/h2000~3000
    2K91+270—K91+280S-Ⅳd3000
    3K91+280—K91+290S-ⅢF91+296断层,NE85°/SE∠80°~90°,
    宽度h=0.2~0.4 m,断层带主要为角砾岩
    涌水多为股状水5000
    4K91+292—K91+302S-III5000
    5K91+305—K91+315S-III3000
    6ZK94+198—ZK94+188S-Ⅳd掌子面节理裂隙发育、
    整体破碎、稳定性差
    边墙股状30 m³/h5200
    7ZK94+188—ZK94+183S-III主要存在3组节理裂隙,张开为主拱腰股状流水25 m³/h5200
    8ZK94+183—ZK94+173I18工字钢护掌子面围中部发育断层,
    带宽为0.3~0.45 m,泥质充填夹角砾岩
    柱状、股状,总涌水量约350 m³/h5200
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    表  2  全线水质分析成果表

    采样位置 pH TDS/(mg·L−1) 电导/(μs·cm−1) 总硬度/(mg·L−1) Ca2+ Mg2+ K++Na+ HCO3 SO42 Cl 水化学类型
    /(mg·L−1)
    K91+169 8.03 194.41 93.31 35.67 1.63 8.9 114.41 8.97 1.21 HCO3-Ca
    K91+203 8.4 197.0 78.1 29.8 0.83 9.1 102.6 9.068 1.046 HCO3-Ca
    飞泉溪流 6.98 10.8 3.76 0.33 3.87 17.3 1.046 1.221 HCO3-Ca·Na
    钻孔 8.3 188.0 50.1 18.1 1.16 24.3 80.3 3.6841 1.039 HCO3-Ca·Na
    ZK94+076 8.1
    K91+310 222
    K91+295 198
    ZK91+40 195
    地表水 18~43
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-23
  • 修回日期:  2023-12-19
  • 录用日期:  2024-03-11
  • 刊出日期:  2024-12-06

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