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隧道工程中水文地质条件

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1与隧道工程相关的地质条件

1.1地下水和地表水。在隧道施工的过程中必须要考虑到隧道施工路线中是否要经过某些河流,因为地表水的含量变化会对隧道后期的安全造成影响,这就要求在施工之前,要尽可能获得该区域的降水量等详细水文信息,以此为依据为隧道施工提供充足的理论基础,以确保隧道施工和建成后的安全性。通常我们将地下水类型分为以下几种:第一,孔隙承压水;第二,上层滞水;第三,基岩裂隙水。这三种类型的地下水受到不同自然因素的影响,同时也是隧道施工过程中必须要考虑的因素。除此之外,地下水水位的变化也影响隧道工程施工。

1.2地形和地貌。地形和地貌影响隧道施工的主要原因是,根据地形和地貌可以分析出该地区地下的岩石分布以及地质构造等因素。根据初步的分析结果可以设计出相应的施工方案以及对于施工过程中可能出现的安全隐患给予及时预防。

1.3地质构造。需要考虑到两个主要因素:一是施工区域的地质构造;区域地质构造和施工区域所处位置有关。二是隧道区主要工程地质构造。

2水文地质环境变化对隧道工程的影响

2.1地下水位变化对地基承载力的影响。地下水位变化对地基承载力的影响主要表现在砂土类上,特别是施工用的细砂和粉砂。有研究表明,在实际的隧道施工中,细砂的饱和状态比潮湿状态的承载力有所降低,粉砂在饱和状态下比潮湿状态还有所降低。当粉砂和细砂由饱和状态变为潮湿时,在表面上看起来承载力是增加了,但是在实际情况中,这种状况会导致承载力的下降。地下水位下降可能是由于地面沉降、地面塌陷造成的。位于饱和砂土中的建筑物在地下水大幅度下降时不但会失去支撑力,同时在增加了自重应力,进而导致沉降更加严重。

2.2地下水位变化对隧道工程使用材料的腐蚀性影响。《岩土工程勘察规范(GB50021-2009)》和《公路工程地质勘查规范(JGJC20-2011)》中均指出,Ⅰ、Ⅱ类环境无干湿交替作用时,根据环境类型水和土对混凝土结构的腐蚀性评价腐蚀介质硫酸盐含量数值(界限指标)应乘以1.3。从这个规定中,我们可以得出结论:干湿交替作用可以对建筑物造成影响,进而使混凝土结构对硫酸盐腐蚀的抵抗能力降低。

2.3地下水的冻胀作用对隧道工程的影响。尤其是严寒地区的隧道施工中,应该考虑到在隧道施工中可能遇到的地下水,因为水的特殊性,在严寒时会因冻胀作用而发生迁移和重新分布,形成冰夹层或是冰锥等,进而导致隧道地基或是其他结构的冻胀、融沉,使得隧道发生变形,轻者出现裂缝,严重时则可以影响隧道的正常使用。

2.4地质构造对施工材料使用的影响。在不同施工区域,因为会遇到不同地质情况(岩石的成分、结构的紧密程度等),这或多或少的会对施工中材料的使用产生影响,例如在地质构造较为疏松的结构中,地下水和地表水会严重影响地质构造的坚固性,同时也会对建筑材料产生腐蚀。因此,应该选择优质的抗腐蚀性和抗冲击能力强的材料,可以考虑采取在可能出现渗流溢出的部位铺设反滤层等措施。

3隧道施工实例分析

以山岭隧道为例,在山岭隧道通常是建立在天然的地层当中的。因此,山岭隧道的位置选择和具体的施工设计等很多详细细节的决定,和水文地质条件有着极为密切的联系。尤其是地质条件起着尤为重要的作用,地质条件包括岩层、地质构造、岩层状态、风化程度以及岩石的成分含量等。除此之外,隧道所处深度以及深度和地形变化的关系,地层的含水量、温度变化和所含气体成分等和山岭隧道的施工也有着极为重要的联系。基于上述因素,在隧道工程的前期勘查设计中,应该特别重视工程地质工作。尤其是对重点隧道工程的施工工程进行详细的水文地质条件勘查,有必要详细的进行区域性工程地质调查、测绘,并加强地质勘探和试验工作。而对于地下水相对丰富和年降水量丰富的施工区域,应该进行地下水的动态观测,并依此计算出隧道的涌水量。水文地质条件和隧道工程有着密切的联系,同时也是相互作用的。在水文地质条件相对简单的区域,有利于隧道工程的施工,而且也可以减少施工所需的成本;但是在水文地质条件相对复杂的区域,会给隧道的施工带来很多的麻烦,包括前期的勘查和后期的施工需要考虑的因素很多。因此,应该加强隧道工程中的水文地质环境勘查工作,有利于隧道工程施工选取合理的截、堵、引、排水措施,避免隧道建设和运营期间,发生各种工程地质、环境地质问题。

作者:姚寿斌单位:广西水文地质工程地质队

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