地下水對隧道的危害及解決方法1可編輯課件PPT地下水的類型地下水的危害解決方法工程實例2可編輯課件PPT一、地下水按埋藏條件可分為三大類：

包氣帶水、潛水、承壓水。二、根據含水層的空隙性質，地下水可分為三

個亞類：孔隙水、裂隙水、巖溶水。地下水的類型3可編輯課件PPT一、包氣帶水

包氣帶水處于地表面以下潛水位以上的包氣帶巖上層中，包括土壤水、沼澤水、上層滯水以及基巖風化殼（粘土裂隙）中季節性存在的水。包氣帶水的主要特征是受氣候控制，季節性明顯，變化大，雨季水量多，旱季水量少，甚至干涸。包氣帶水對農業有很大意義，對建筑工程有一定影響。4可編輯課件PPT二、潛水

埋藏在地表以下第一層較穩定的隔水層以上具有自由面的重力水叫潛水。潛水的自由表面，承受大氣壓力，受氣候條件影響，季節性變化明顯，春、夏季多雨，水位上升，冬季少雨，水位下降，水溫隨季節而有規律的變化，水質易受污染。

潛水的補給來源主要有：大氣降水、地表水、深層地下水及凝結水。大氣降水是補給潛水的主要來源。

5可編輯課件PPT三、承壓水

地表以下充滿兩個穩定隔水層之間的重力水稱為承壓水或自流水。由于地下水限制在兩個隔水層之間，因而承壓水具有一定壓力，特別是含水層透水性愈好，壓力愈大，人工開鑿后能自流到地表。因為有隔水頂板存在，承壓水不受氣候的影響，動態較穩定，不易受污染。承壓水的形成與所在地區的地質構造及沉積條件有密切關系。只要有適宜的地質構造條件，地下水都可形成承壓水。適宜形成承壓水的地質構造大致有兩種：一為向斜構或盆地，稱為自流盆地；另一為單斜構造亦稱為自流斜地。6可編輯課件PPT

四、裂隙水

埋藏在基巖裂隙中的地下水叫裂隙水。這種水運動復雜，水量變化較大，這與裂隙發育及成因有密切關系。裂隙水按基巖裂隙成因分類有：

（1）風化裂隙水

（2）成巖裂隙水

（3）構造裂隙水7可編輯課件PPT五、巖溶水

賦存和運移于可溶巖的溶隙溶洞（洞穴、管道、暗河）中的地下水叫巖溶水。我國巖溶的分布比較廣，特別在南方地區。因此，巖溶水分布很普遍，水量豐富，對供水極為有利，但對礦床開采、地下工程和建筑工程等都會帶來一些危害，因此研究巖溶水對國民經濟有很大意義。根據巖溶水的埋藏條件可分為：

（1）巖溶上層滯水

（2）巖溶潛水

（3）巖溶承壓水8可編輯課件PPT

六、泉水

泉主要是地下水或含水層通道露出地表形成的。因此，泉是地下的主要排泄方式之一。泉的實際用途很大，不僅可做供水水源。當水量豐富，動態穩定，含有碘、硫等物質時，還可做醫療之用。同時研究泉對了解地質構造及地下水都有很大意義。

泉的類型按補給源可分為三類：

1、包氣帶泉：主要是上層滯水補給，水量小，季節變化大，動態不穩定。

2、潛水泉：又稱下降泉，主要靠潛水補給，動態較穩定，有季節性變化規律，按出露條件可分為侵蝕泉、接觸泉、溢出泉等。

3、自流水泉：又叫上升泉，主要靠承壓水補給，動態穩定，年變化不大，主要分布在自流盆地及自流斜地的排泄區和構造斷裂帶上。9可編輯課件PPT地下水不但影響隧道工程的施工和建成后的結構穩定，而且產生相應的隧道病害，影響隧道正常使用時的安全。當隧道通過松散巖土、巖溶裂隙發育帶或斷層破碎帶時，往往與區域地下水和地表水有一定的水力聯系。尤其當隧道穿過大型溶洞區和斷層破碎帶時，可將圍巖分隔成幾個單獨的或有一定水力聯系的含水單元，對隧道施工建設以及運營養護的安全產生很大的影響。在隧道施工穿過較大的斷層破碎帶時，施工人員往往不僅需要技術上的支持，有時還需要心理上的支持。地下水對隧道的危害10可編輯課件PPT一、地下水與隧道圍巖的相互作用

主要有三個方面：即水巖物理作用，水巖的力學作用，水巖的化學作用。1、地下水與隧道圍巖的物理作用，主要是軟化、分割、潤滑、泥化、崩解、凍融和熱融等，一般表現為水對巖土的綜合軟化效應；2、地下水與隧道圍巖的力學作用，主要表現為地下水對巖土體骨架產生的兩種壓力即孔隙水壓力和滲透壓力；3.地下水與隧道圍巖化學作用，對于隧道等地下工程的影響很大，主要的影響有溶解與溶蝕作用、水解、離子交換等。11可編輯課件PPT二、就隧道病害而言修建隧道時，一般以堵水為主，排水為輔，隧道襯砌承受一定的地下水壓力，地下水位的升高，直接增加了對隧道襯砌的壓力，且地下水的長期浸泡，降低隧道襯砌混凝土的力學強度。這兩方面的因素均直接影響隧道工程的安全性，導致隧道襯砌裂損、腐蝕，以及混凝土中的鋼筋銹蝕、道床翻漿冒泥和隧底吊空等隧道病害。12可編輯課件PPT解決方法1、隧道選址應充分考慮到地下水的影響，盡量避開巖溶發育劇烈區和大面積的軟弱破碎帶。隧道走向應避開巖溶管道、地下暗河與地下巖溶潭。

2、對于富水巖層的隧道設計應當摒棄“以排為主”的設計思路，建立“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的設計思路。并且應該結合隧址區生態環境的承受能力和施工經濟條件兩方面因素控制隧道的涌水量，保持地下水環境的相對平衡。13可編輯課件PPT

我國鐵道部頒布的《鐵路隧道設計規范》(TBl0003—2005)規定，隧道防水應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則。“防”，是指襯砌抗滲和襯砌外圍防水；“排”，是指使襯砌背后空隙及圍巖不積水，

減少襯砌背后的滲水壓力和滲入量；“截”，是在地下采取導坑、泄水洞、井點降

水等截水措施，將水從地面截走，減

少地面水下滲；“堵”，采用注漿、噴涂、等方法堵住滲水裂

縫、空隙。14可編輯課件PPT工程實例大瑤山隧道一、大瑤山隧道概況大瑤山隧道全長14．295km，是我國目前最長的雙線電氣化隧道，地處南嶺山脈以南，穿越其中的瑤山，隧道埋深70—910m。1、

水文地質條件大瑤山隧道地處粵北山區，屬亞熱帶氣候，雨量充沛，年降雨量1100～2087mm。隧道穿越大小斷層14條，其中9號斷層規模最大。9號斷層位于隧道中部，是施工時最重要的險、難地段，主斷層為隔水層，分隔上、下盤為2個不同的水文地質單元，上盤強富水，下盤次之；主斷層帶寬70m多，在隧道洞身內的影響寬度400m多，垂直斷距達100m以上，力學性質以壓性為主，兼具扭性；隧道施工時最大涌水量曾達到30000m／d，9號斷層的涌水量占全隧道涌水量的90％。15可編輯課件PPT2．防排水務件大瑤山隧道采用夾有塑料板防水層的復合襯砌，圍巖裂隙水大部分由邊墻下端泄水孔進入隧道，為使地下水盡快匯集不致于漫流于隧道道碴底面，排水方式采用中心水溝為主，雙側水溝為輔，中溝與側溝用橫溝連通。全隧道水溝內流量因季節及降雨量的不同，在8000～40000m／d之間變化，一般在5～6月間水流量較大。16可編輯課件PPT3、隧道基床病害情況由于大瑤山隧道穿過9號斷層，該斷層帶寬，破碎嚴重，影響范圍大，圍巖裂隙水豐富，大流量的水對隧道基床安全性影響嚴重。由于地下水的影響，大瑤山隧道在運營2a多后，發現列車通過時，基床出現抽吸現象，水溝內的水位也成合拍的上下漲落，與中溝對應的側溝內有泥沙擠出，水溝邊墻與溝底出現不同程度的“吊空”，溝墻出現橫縱向裂縫，溝底板擠裂破損或成塊斷裂，基床存在斷裂，中、邊溝貫通，由此引發鐵路軌道線路下沉的險情，軌道幾何狀態難以保持，嚴重威脅行車安全。17可編輯課件PPT4、

病害整治措施大瑤山隧道位于京廣線上，每日開行列車百對以上，用于養護、維修的“天窗”時間短，難以采用封鎖線路，破底重修的傳統方法進行整治。為了確保行車安全，當線路發生下沉以后，工務部門立即采用“扣軌”等方式來加固線路，并限制行車速度，才確保了行車安全。然后經過反復試驗、研究和分析，最終應用聚合物錨樁一灌漿法，通過錨樁的樁側摩阻力和樁端阻力將上部豎向荷載傳遞到基床底部巖層內，從而將扣軌拆除，利用基床灌漿施工，成功地整治了大瑤山隧道基床病害，恢復了隧道的正常運營。縱觀大瑤山隧道病害發展的情況，地下水的影響已成為該隧道安全性一個重要隱患。由于地下水未徹底根治，近年來不但病害數量逐年增加，而且病害程度趨于嚴重，如不徹底整治病害，隧道的安全穩定性將難以保證。18可編輯課件PPT二、大瑤山隧道病害原因分析1、施工方面就大瑤山隧道基床病害而言，根據相關資料發現，由于道床施工時浮碴未清理干凈，模板被虛碴墊起而不平整，造成了中心水溝邊墻的吊空，再加上基床鋪底混凝土是在水中灌注，而又未采取水下灌注措施使混凝土水灰比增大，強度降低。特別是界面處泥砂未除凈，混凝土與巖石的結合不良，通車后中心溝水量大、水流急，水在鋪底與巖面之間的縫隙中流動，列車荷載使基床鋪底發生上下振動而形成抽吸現象，造成水在縫隙中反復沖刷，不斷帶走混凝土中骨料和鋪底下的浮碴，而形成更大的空隙。運營時間越長，沖刷時間越久，縫隙越寬，“吊空”越大。最后，由活載沖擊作用而發生斷裂，導致線路下沉而威脅行車安全。19可編輯課件PPT2、勘察、設計和研究方面長期以來，不論在理論上還是在實踐中，工程界對地下水的勘察、設計和研究都是有限的。在勘察過程中，對地下水的認識僅限于通過鉆孔觀測水位。許多大型隧道工程含水區段沒有進行專門的水文地質試驗，對水文地質條件沒有作系統分析。含水層的滲透系數、入滲系數、給水度等水文地質參數，一般勘察資料只提供相對大小的論述或范圍值，沒有具體數值和結論，水文地質分區非常簡單。雖然近lO多年來，隨著電子計算機的廣泛使用，滲流計算的數值方法有了飛速發展，描述地下水的各向異性、非均質及隨時間變化的特性已成為可能，但由于工程勘察時提供的水文地質參數不足，難以滿足地下水數值計算及隧道工程安全穩定性評價的精度要求。20可編輯課件PPT結語地下水是造成隧道病害發生及影響隧道安全穩定性的主要誘導因素之一，水荷載作用在隧道襯砌上，直接降低隧道結構的穩定性，水的長期活動，導致隧道襯砌混凝土被水飽和、軟化，降低了強度參數。因此，治水通常成為隧道病害整治的首選措施，且大量事實證明是經濟有效的。目前存在的問題是，隧道水文地質條件非常復雜，而相關規范對水文地質方面的要求又不太全面，不能滿足計算分析的需要，甚至不能量化排水措施的效果，使排水這一行之有效的措施僅作為一種安全儲備，致使隧道整治特別是大型隧道的整治很不經濟。隨著隧道整治技術的發展，應加大水文地質勘測的投入，查清地下水的現狀，尋找地下水的