發布時間：2021-03-17所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:針對地質災害的危害性,對深埋長隧道工程開挖的主要地質災害問題進行了研究,進行了斜坡坡面地質災害分析及防治措施評價,探討了廣東公路地質災害的特點,指出在進行地質災害評價時,應從成因、特點、防治措施及措施效果等多方面考慮。 關鍵詞:地質災害,深埋
摘要:針對地質災害的危害性,對深埋長隧道工程開挖的主要地質災害問題進行了研究,進行了斜坡坡面地質災害分析及防治措施評價,探討了廣東公路地質災害的特點,指出在進行地質災害評價時,應從成因、特點、防治措施及措施效果等多方面考慮。
關鍵詞:地質災害,深埋長隧道,坡面,崩塌,滑坡
地質災害產生的地質背景和發生機理非常復雜,強度和危害性也大。對地質災害的發生機理及形成條件應該進行徹底的分析,并應研究其基本類型與特點,同時需要相應的預測評價理論來支承地質災害評價體系。地質災害和工程評價緊密相連,是我們土木工程工作人員必備的一門知識[1,2]。
1深埋長隧道工程開挖的主要地質災害問題研究
1.1高地溫問題
大部分深埋長隧道都修建在比較堅硬的巖石中,如花崗巖、片麻巖、混合巖、石英巖、板巖、灰巖等。對于各類堅硬、致密巖石,由于熱導率較低,傳熱性能差,在巖體中易于聚集熱能,因此隨著隧道工程埋深的增加,地溫一般也逐漸增加,但這種增加的趨勢是非線性的。地溫值的大小不簡單取決于埋深。事實上,地溫值與隧道所在地區的地層巖性、地質構造、近期巖漿活動以及地下水的活動等因素均有密切關系。在深埋長隧道工程中,若發生高地溫問題,一方面將惡化作業環境,降低勞動生產率,并嚴重威脅到施工人員的生命安全;另一方面將影響到施工材料的選取(如耐高溫炸藥)和混凝土的耐久性,而且由于產生的附加溫度應力還將引起襯砌開裂,嚴重影響隧道的穩定性。
1.2高地應力條件下巖爆機理及預測
巖爆是處于高地應力狀態下的脆性圍巖中的彈性應變能突然釋放而發生破壞的現象。巖爆破壞經常表現為片幫劈裂剝落、彈射或引起地震。對于巖爆的研究歷史比較長,但過去的研究多側重于巖爆機理研究。由于巖爆的復雜性,對巖爆類型劃分、巖爆機理、巖爆烈度分級等,至今仍未達成共識。基于此,本文僅討論兩點:1)巖石微觀結構特征對巖爆的影響;2)用突變理論探討高地應力條件下巖板彎曲破裂而發生巖爆的機理。
1.3深埋長隧道的涌水問題
在淺埋長隧道中,隧道涌水問題是最常見的地質災害。如成昆鐵路,全線有415座隧道,93.5%的隧道發生了不同程度的水害問題。
1.3.1深埋隧道工程涌水量的預測方法
隧道涌水量的預測方法比較多,如簡易水均衡法、水文地質比擬法、水動力學法和數值模擬法等。目前用得較多的是簡易水均衡法和數值模擬法。
1.3.2隧道工程圍巖水—巖相互作用
由于隧道的開挖,一方面使地下水排泄有了新的通道,加速了徑流循環,破壞了原有的補給—運移—排泄系統的平衡;另一方面,造成圍巖應力重新分布,部分結構面由于增壓閉合,部分巖體卸荷松弛或產生剪切滑移,為地下水的排泄提供了新的通道。地下水的力學效應有靜水壓力作用和動水壓力作用兩種,兩種作用的機制是不同的。靜水壓力作用是靜止水體對其接觸面上所作用的壓力,是一種表面力,作用方向指向作用面的法向。靜止水壓力可使巖體產生水力劈裂,使結構面的空隙度和連通性增加,從而增加巖體的滲透性。動水壓力是指具有承壓性的地下水在結構面上流動時受到充填物阻力,為克服這種阻力而產生的一種滲透力。
1.4深埋隧道工程的地震災害問題
隧道地震災害最嚴重的首先是地震使斷層錯開,其次是地震振動產生的災害,而隧道震害均是由活斷層特別是區域性活動斷層帶的重新活動而導致的。錯開型震害與隧道穿過活斷層的位置有關,而振動型震害則與圍巖性質、結構形式、襯砌形式、埋置深度、洞線位置及地面情況等因素有關。振動型破壞現象有整體扭曲和局部剝落、開裂、掉石等,常見的破壞部位是隧道進、出口地段和淺埋洞段,穿越斷裂帶、強風化帶和破碎軟弱巖體地段。對這類問題的分析評價,關鍵是分析地震動過程中隧洞圍巖的地震動力反應。
1.5隧道工程的有害氣體問題
隧道工程中的有害氣體問題指瓦斯、甲烷等天然氣體和氡氣等的逸出或爆炸,這種破壞經常是災難性的。瓦斯爆炸或其他有害氣體逸出,經常發生在相對封閉構造的煤系地層中,也可能發生在非煤系地層中。
2斜坡坡面地質災害分析及防治措施評價
2.1坡面地質災害分析
隨著近年我國高等級公路建設的大力發展,過去在低等級公路建設中常用的繞避、大坡道措施已不允許,線路兩側必然要出現一些人工高邊坡或從一些高陡自然山坡下經過。而對新建工程的人工邊坡而言,除了絕對安全這一要求是不可缺少之外,有些邊坡應設計成允許在控制狀態下發生小規模的地質災害,其存在的潛在危害則由適當的工程防治措施來加以完全阻止,以實現工程建設質量或初期投資、運營質量與運營維護能力或費用間的最佳平衡,即工程開挖程度與災害設防水平間的最佳平衡,從而在整體上實現工程建設最佳的綜合技術、經濟、安全和社會效益[4]。
2.2坡面地質災害防治措施評價
在新建工程特別是道路工程的路塹挖方施工過程中,隨著施工方法與施工工藝的不斷更新,為加快進度,降低成本,土石方主體工程推行機械化快速施工,但現有常規的邊坡防護工程措施難以適應土石方主體工程的施工進度;另外,從施工順序上講,邊坡擋護工程的施工又不可能或不宜放在土石方主體施工前進行。這種施工進度和順序上的不相適應,使開挖邊坡常在非穩定狀態下持續暴露較長時間,常導致邊坡在施工過程中發生破壞,或因未能在最佳時間加以處治而給工程建成后的運營留下隱患。以上內容表明,尋求一種施工簡單易行、技術先進、安全可靠、經濟合理的防治新技術已十分迫切。而作為一項坡面地質災害防治新技術,它必須盡可能滿足以下幾個具體要求:一般說來,在坡面地質災害問題嚴重的地方,要將建筑材料運到工地是非常困難的,因此,所用建筑材料應盡可能輕便;出于環保和美學考慮,應盡可能不破壞或少破壞原有地貌、植被和植被生長條件,與建筑物周邊環境不形成明顯反差;由于既有坡面常常是凹凸不平的且前一要求又不允許任意開挖來平整坡面,因此要對各種地形具有極強的靈活適應性;具有非常高的可實施性,即施工要簡單易行;具有足夠的工作壽命,無需或僅需少量維護,且維護工作簡單易行;因防護工程常在既有建筑物附近以后期防護方式實施或與主體工程平行進行,應盡可能不干擾建筑物的正常運營或主體工程施工。
3廣東公路地質災害的特點
3.1崩塌的災害特點
邊坡崩塌變形,在全省各類公路線上屢見不鮮,但因坡形(高度、坡高)的差異,巖土結構與含水量有區別時,崩塌造成的災害程度差異很大,一般在雨季中期(5月～7月),崩塌災害較嚴重。不僅在省道和國道線上造成阻礙交通,而且在高速公路上也會形成災害,主要是崩塌堵塞路面,甚至砸爛車輛。在一些重要的交通干道上,因邊坡崩塌造成間接或直接的經濟損失是難以估量的。路基面上承受著汽車的動荷載,而且有壓力作用在路基面和地基上。
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3.2滑坡災害成因分析
工程滑坡災害由于工程施工過程中忽視了地質構造和巖層結構以及巖土性質對邊坡穩定性的影響,盲目開發山坡,護坡工程跟不上或措施不力而引起滑坡。很多研究成果表明,巖土中如果含有大量的片狀礦物和黏土礦物(絹云母、海泡石等),而且地下水豐富,均是形成滑坡的重要因素。因為片狀礦物組成的片疇迭聚體產生定向排列,礦物的定向排列使得沿該方向的抗剪強度大為降低。松散巖土中的片狀礦物遇水時,大大增加片間的滑感,巖土體在重力作用下容易失穩。因此,在開挖邊坡時,務必高度重視。
3.3落石
落石是在陡坡上的少量巖石塊體,在重力或其他外力作用下,突然向下滾落的現象。落石的原因很多,歸納起來有以下幾點:首先,邊坡坡度大,在高于25m,坡角30°～65°的情況下;其次,巖體結構不利的組合及結構面傾向與坡向一致;最后,巖體結構面發育,被多組裂隙切割成孤立巖塊。落石多發生于灰巖和砂頁巖軟硬相間的巖體上。
4結語
在進行地質災害評價時,要注意多種因素的獨立作用與相互作用,并應從成因、特點、防治措施及措施效果等多方面綜合考慮。要不斷總結工程實例中的經驗,為日后的地質災害評價工作提供可靠依據。——論文作者：吳紅艷楊麗明
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