隧洞施工突水突泥机理及影响因素

张佑明

摘 要：隧洞施工是工程建设的重要环节，在隧洞施工过程中由于多种因素的影响经常容易出现突水突泥的现象，这种现象的出现对于工程质量会造成严重影响。在实际工作过程中对于这种情况应该保持高度重视。该文将重点探讨突水突泥的机理及影响因素。

关键词：隧洞工程 突水突泥 形成机理 影响因素

中图分类号：U421 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0094-02

在我国经济社会快速发展的今天，工程建设施工技术获得了较快提升。隧洞施工成为今后施工的重要环节，在隧洞施工过程中经常会遇到一系列地质问题，突水突泥就是其中最为典型的情况。在实际工作中突水突泥一旦产生就会对工程造成严重影响，因而要高度重视突水突泥，要加强这方面的研究。

1 突水突泥的形成机理

某工程在隧洞施工过程中出现了突水突泥现象，为了深入分析这种现象产生的形成机理，工程人员决定分析其大流量突水特征。在研究隧洞突水突泥现象的时候，首先就需要了解隧洞发生大流量突水部位的实际情况、水压力、突水量以及它的破坏性。实际工作中突水可以分成渗水型、纯劈裂型、综合劈裂型三种情况。经过详细分析发现该隧洞的突水是具有两方面特点的：一是水头压力较高，二是突水量大。在隧洞施工过程中地下水排泄就会出现新的通道，原来的补、排、径循环系统的平衡也将会被打破。在这种背景下地下水对岩体的改造作用将会被加剧。

施工过程中岩体受到的地下水力学改造作用可以分为两种形式：动水压力作用以及静水压力作用。在这两种水力作用下，岩体将会发生水力劈裂，最终会使得岩体的渗透能力增强。动水压力作用下岩体发生的变化更为明显，裂隙面上的充填物将会出现变形及位移，裂隙也将会被扩展。最终会使得高压富水带同隧洞空间直接连通，原来的屏障作用会被突破，地下水由此就会高压突出。岩溶地区容易出现的突水突泥主要是可以分为直涌型现象和蚀溃型现象两种。该文就来重点分析这两种情形。

（1）直涌型现象。在实际施工过程中当隧洞掌子面存在着连通性较好的岩溶沟槽的时候就极有可能出现突水现象，当水流沿着溶槽及溶沟涌出的时候直涌型突水突泥现象就产生了。实际工作中会发现在直涌型涌水的初期是多面出水的，同时出水量也较小，但是当岩溶沟槽在被揭露之后突水就会相对集中，在单一突水点突水。直涌型突水，通常情况下产生的水质是较为清澈的，水量也不大，与其他类型相比，这种形式的突水是最容易被控制的。突水预报中一旦出现这种情况之后就可以进行相应的处置。

（2）蚀溃型现象。这种现象主要是发生在断裂破碎带区域内，该区域内的岩体是散体状结构，渗透性强，孔隙率也较大。在断裂带区域附近是最容易产生蚀溃型突水突泥的。碎裂带处，岩石粒径不均匀分布，岩石之间也将会存在着裂纹。此时如果有细小颗粒填充到裂缝中的时候就会出现两种情况：一是当施工过程中形成临空面的时候，后缘水头压力将能够克服填充物及岩壁裂纹之间的摩擦力，此时细小填充物将会随着水流流出。二是隧洞安全通过溶隙之后，后方临空面突水量就会变小，充填物也随之流出。在此种情况下水流是呈现出浑浊状态的，当充填段失稳之后就会出现涌突水。这种突水危害性较大、在时间上也具有滞后性、突发性等特点，在施工过程中会造成严重的隐患。这种突水是值得我们重视的。

对蚀溃型突水的力学分析。从发生地点来看，散体结构岩体自身的渗透性较强、岩体组构各异、孔隙度较大。这是导致蚀溃型突水突泥产生的重要地质条件。此外还会受到静水压力及动水压力形成的水力劈裂力学作用以及水解、联结、润滑等各种物理化学作用。这两种作用会使得劈裂岩体的结构出现变形，严重地影响着它的稳定性。这是我们需要注意的一点。

在这几种作用中，潜蚀作用对结构岩体渗流突变的形成具有重要意义。在实际工作过程中不可忽视这种作用。所谓潜蚀作用，也可叫做充填颗粒迁移作用。在这种力的作用下结构岩体中那些细小颗粒将会在受到水流作用的影响从而不断迁移。长此以往，岩体孔隙中的固体颗粒的体积将会减小，散体结构岩体的渗透性将能够不断增加。渗透性同水流速度和携带能力是密切相关的，渗透性增加，水流速度和携带能力也就会越高，两种形式是相互作用的。在岩体结构只剩下骨架及难以迁移的颗粒的时候，孔隙率就会不再增加。相反此时的隧洞施工却能够加速填充物颗粒的迁移，原来已有的平衡也将被打破。隧洞施工实际上是一个重分布和应力扰动的过程。在这个过程中骨架结构形式将会受到严重破坏，最终将会形成不稳定的结构体系。在这样的背景下当承力体系瓦解的时候，就必然会形成突水突泥现象。突水突泥现象实际上就是在骨头骨架变形、固体小颗粒迁移以及水渗流三种运动的综合作用下形成的一种现象。

2 影响因素

隧洞施工过程中突水突泥现象的影响因素非常多，气候条件、地质构造以及施工影响是影响隧洞施工的典型因素。对于这几个因素应该保持高度重视。

（1）气候条件。隧洞施工的时候可溶岩被溶蚀作用及突涌水同气候条件有密切关系，降雨多少、气温高低以及强度都会影响到可溶岩被溶蚀作用。气候的变化决定气温的高低、总降水量、降水强度和降水量的季节分配、蒸发量以及地面径流量与渗透量之间的比例关系等。实际工作中当遇到低温的时候，岩溶作用以及流动交替作用的反应速度就会变小，当温度逐渐升高的时候岩溶作用就会增强。从雨水量来看，夏季雨水充沛的时候，地表水径流及下渗就极容易变成岩溶水。在雨量充沛的季节是最容易出现突水突泥现象的，尤其是在暴雨季节，水压力会急剧上升，突发用水的可能性就会迅速增大。

（2）地质构造。当前地质构造会对突水突泥造成一定影响，但是究竟具体是有什么影响却还难以确定。地质构造中那些相对隧道开挖坑道开口大小、隐伏溶洞体量、填充情况、地表水系的连通性、地下水的补给等着都会影响到突水突泥。通常情况下当具备了溶发育条件之后，岩溶作用就会出现，构造裂隙会受到侵蚀性水流的影响，它在构造裂隙中的流动将会使得溶蚀裂隙变得越来越大。继续发展下去，原来宽大的溶蚀裂隙将会发展为岩溶管道，岩溶管道继续溶蚀就会变为溶洞。这样在地质构造的不断变化的背景下，施工过程中就加大了突水突泥产生的可能性。需要注意的时候岩溶水是具有集中排泄、分布不均以及流动迅速的特点的。

（3）隧洞施工的影响。隧洞在施工过程中也必然会影响到突水突泥。随着隧洞施工的不断深入，原来的地质构造就会发生变化，原来的平衡就有可能被打破，此时突水突泥的可能性就会增加。实际施工过程中开挖面至水溶腔的距离、集中水源水压力这些因素都会影响到附近的梯度，而梯度又会影响到突水突泥。施工之前的地质构造是处在自然平衡状态的，施工的时候一旦扰动岩体就会出现临空面，这样就会改变围岩应力状态及地下水流动状态，最终会加速水循环。一旦超过了临界点就会产生突水突泥。在突水突泥产生之后不合理的处置措施会加剧突水突泥。

参考文献

[1] 蒋建平，高广运，李晓昭，等.隧道工程突水机制及对策[J].中国铁道科学，2006，27（5）：77-81.

[2] 李晓昭，罗国煜，陈忠胜.地下工程突水的断裂变形活化导水机制[J].岩土工程学报，2002（6）：695-700.

[3] 商崇伦.宜万铁路齐岳山隧道高压富水断层施工关键技术[J].隧道建设，2010（3）：285-291.endprint

摘 要：隧洞施工是工程建设的重要环节，在隧洞施工过程中由于多种因素的影响经常容易出现突水突泥的现象，这种现象的出现对于工程质量会造成严重影响。在实际工作过程中对于这种情况应该保持高度重视。该文将重点探讨突水突泥的机理及影响因素。

关键词：隧洞工程 突水突泥 形成机理 影响因素

中图分类号：U421 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0094-02

在我国经济社会快速发展的今天，工程建设施工技术获得了较快提升。隧洞施工成为今后施工的重要环节，在隧洞施工过程中经常会遇到一系列地质问题，突水突泥就是其中最为典型的情况。在实际工作中突水突泥一旦产生就会对工程造成严重影响，因而要高度重视突水突泥，要加强这方面的研究。

1 突水突泥的形成机理

某工程在隧洞施工过程中出现了突水突泥现象，为了深入分析这种现象产生的形成机理，工程人员决定分析其大流量突水特征。在研究隧洞突水突泥现象的时候，首先就需要了解隧洞发生大流量突水部位的实际情况、水压力、突水量以及它的破坏性。实际工作中突水可以分成渗水型、纯劈裂型、综合劈裂型三种情况。经过详细分析发现该隧洞的突水是具有两方面特点的：一是水头压力较高，二是突水量大。在隧洞施工过程中地下水排泄就会出现新的通道，原来的补、排、径循环系统的平衡也将会被打破。在这种背景下地下水对岩体的改造作用将会被加剧。

施工过程中岩体受到的地下水力学改造作用可以分为两种形式：动水压力作用以及静水压力作用。在这两种水力作用下，岩体将会发生水力劈裂，最终会使得岩体的渗透能力增强。动水压力作用下岩体发生的变化更为明显，裂隙面上的充填物将会出现变形及位移，裂隙也将会被扩展。最终会使得高压富水带同隧洞空间直接连通，原来的屏障作用会被突破，地下水由此就会高压突出。岩溶地区容易出现的突水突泥主要是可以分为直涌型现象和蚀溃型现象两种。该文就来重点分析这两种情形。

（1）直涌型现象。在实际施工过程中当隧洞掌子面存在着连通性较好的岩溶沟槽的时候就极有可能出现突水现象，当水流沿着溶槽及溶沟涌出的时候直涌型突水突泥现象就产生了。实际工作中会发现在直涌型涌水的初期是多面出水的，同时出水量也较小，但是当岩溶沟槽在被揭露之后突水就会相对集中，在单一突水点突水。直涌型突水，通常情况下产生的水质是较为清澈的，水量也不大，与其他类型相比，这种形式的突水是最容易被控制的。突水预报中一旦出现这种情况之后就可以进行相应的处置。

（2）蚀溃型现象。这种现象主要是发生在断裂破碎带区域内，该区域内的岩体是散体状结构，渗透性强，孔隙率也较大。在断裂带区域附近是最容易产生蚀溃型突水突泥的。碎裂带处，岩石粒径不均匀分布，岩石之间也将会存在着裂纹。此时如果有细小颗粒填充到裂缝中的时候就会出现两种情况：一是当施工过程中形成临空面的时候，后缘水头压力将能够克服填充物及岩壁裂纹之间的摩擦力，此时细小填充物将会随着水流流出。二是隧洞安全通过溶隙之后，后方临空面突水量就会变小，充填物也随之流出。在此种情况下水流是呈现出浑浊状态的，当充填段失稳之后就会出现涌突水。这种突水危害性较大、在时间上也具有滞后性、突发性等特点，在施工过程中会造成严重的隐患。这种突水是值得我们重视的。

对蚀溃型突水的力学分析。从发生地点来看，散体结构岩体自身的渗透性较强、岩体组构各异、孔隙度较大。这是导致蚀溃型突水突泥产生的重要地质条件。此外还会受到静水压力及动水压力形成的水力劈裂力学作用以及水解、联结、润滑等各种物理化学作用。这两种作用会使得劈裂岩体的结构出现变形，严重地影响着它的稳定性。这是我们需要注意的一点。

在这几种作用中，潜蚀作用对结构岩体渗流突变的形成具有重要意义。在实际工作过程中不可忽视这种作用。所谓潜蚀作用，也可叫做充填颗粒迁移作用。在这种力的作用下结构岩体中那些细小颗粒将会在受到水流作用的影响从而不断迁移。长此以往，岩体孔隙中的固体颗粒的体积将会减小，散体结构岩体的渗透性将能够不断增加。渗透性同水流速度和携带能力是密切相关的，渗透性增加，水流速度和携带能力也就会越高，两种形式是相互作用的。在岩体结构只剩下骨架及难以迁移的颗粒的时候，孔隙率就会不再增加。相反此时的隧洞施工却能够加速填充物颗粒的迁移，原来已有的平衡也将被打破。隧洞施工实际上是一个重分布和应力扰动的过程。在这个过程中骨架结构形式将会受到严重破坏，最终将会形成不稳定的结构体系。在这样的背景下当承力体系瓦解的时候，就必然会形成突水突泥现象。突水突泥现象实际上就是在骨头骨架变形、固体小颗粒迁移以及水渗流三种运动的综合作用下形成的一种现象。

2 影响因素

隧洞施工过程中突水突泥现象的影响因素非常多，气候条件、地质构造以及施工影响是影响隧洞施工的典型因素。对于这几个因素应该保持高度重视。

（1）气候条件。隧洞施工的时候可溶岩被溶蚀作用及突涌水同气候条件有密切关系，降雨多少、气温高低以及强度都会影响到可溶岩被溶蚀作用。气候的变化决定气温的高低、总降水量、降水强度和降水量的季节分配、蒸发量以及地面径流量与渗透量之间的比例关系等。实际工作中当遇到低温的时候，岩溶作用以及流动交替作用的反应速度就会变小，当温度逐渐升高的时候岩溶作用就会增强。从雨水量来看，夏季雨水充沛的时候，地表水径流及下渗就极容易变成岩溶水。在雨量充沛的季节是最容易出现突水突泥现象的，尤其是在暴雨季节，水压力会急剧上升，突发用水的可能性就会迅速增大。

（2）地质构造。当前地质构造会对突水突泥造成一定影响，但是究竟具体是有什么影响却还难以确定。地质构造中那些相对隧道开挖坑道开口大小、隐伏溶洞体量、填充情况、地表水系的连通性、地下水的补给等着都会影响到突水突泥。通常情况下当具备了溶发育条件之后，岩溶作用就会出现，构造裂隙会受到侵蚀性水流的影响，它在构造裂隙中的流动将会使得溶蚀裂隙变得越来越大。继续发展下去，原来宽大的溶蚀裂隙将会发展为岩溶管道，岩溶管道继续溶蚀就会变为溶洞。这样在地质构造的不断变化的背景下，施工过程中就加大了突水突泥产生的可能性。需要注意的时候岩溶水是具有集中排泄、分布不均以及流动迅速的特点的。

（3）隧洞施工的影响。隧洞在施工过程中也必然会影响到突水突泥。随着隧洞施工的不断深入，原来的地质构造就会发生变化，原来的平衡就有可能被打破，此时突水突泥的可能性就会增加。实际施工过程中开挖面至水溶腔的距离、集中水源水压力这些因素都会影响到附近的梯度，而梯度又会影响到突水突泥。施工之前的地质构造是处在自然平衡状态的，施工的时候一旦扰动岩体就会出现临空面，这样就会改变围岩应力状态及地下水流动状态，最终会加速水循环。一旦超过了临界点就会产生突水突泥。在突水突泥产生之后不合理的处置措施会加剧突水突泥。

参考文献

[1] 蒋建平，高广运，李晓昭，等.隧道工程突水机制及对策[J].中国铁道科学，2006，27（5）：77-81.

[2] 李晓昭，罗国煜，陈忠胜.地下工程突水的断裂变形活化导水机制[J].岩土工程学报，2002（6）：695-700.

[3] 商崇伦.宜万铁路齐岳山隧道高压富水断层施工关键技术[J].隧道建设，2010（3）：285-291.endprint

摘 要：隧洞施工是工程建设的重要环节，在隧洞施工过程中由于多种因素的影响经常容易出现突水突泥的现象，这种现象的出现对于工程质量会造成严重影响。在实际工作过程中对于这种情况应该保持高度重视。该文将重点探讨突水突泥的机理及影响因素。

关键词：隧洞工程 突水突泥 形成机理 影响因素

中图分类号：U421 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）12（a）-0094-02

在我国经济社会快速发展的今天，工程建设施工技术获得了较快提升。隧洞施工成为今后施工的重要环节，在隧洞施工过程中经常会遇到一系列地质问题，突水突泥就是其中最为典型的情况。在实际工作中突水突泥一旦产生就会对工程造成严重影响，因而要高度重视突水突泥，要加强这方面的研究。

1 突水突泥的形成机理

某工程在隧洞施工过程中出现了突水突泥现象，为了深入分析这种现象产生的形成机理，工程人员决定分析其大流量突水特征。在研究隧洞突水突泥现象的时候，首先就需要了解隧洞发生大流量突水部位的实际情况、水压力、突水量以及它的破坏性。实际工作中突水可以分成渗水型、纯劈裂型、综合劈裂型三种情况。经过详细分析发现该隧洞的突水是具有两方面特点的：一是水头压力较高，二是突水量大。在隧洞施工过程中地下水排泄就会出现新的通道，原来的补、排、径循环系统的平衡也将会被打破。在这种背景下地下水对岩体的改造作用将会被加剧。

施工过程中岩体受到的地下水力学改造作用可以分为两种形式：动水压力作用以及静水压力作用。在这两种水力作用下，岩体将会发生水力劈裂，最终会使得岩体的渗透能力增强。动水压力作用下岩体发生的变化更为明显，裂隙面上的充填物将会出现变形及位移，裂隙也将会被扩展。最终会使得高压富水带同隧洞空间直接连通，原来的屏障作用会被突破，地下水由此就会高压突出。岩溶地区容易出现的突水突泥主要是可以分为直涌型现象和蚀溃型现象两种。该文就来重点分析这两种情形。

（1）直涌型现象。在实际施工过程中当隧洞掌子面存在着连通性较好的岩溶沟槽的时候就极有可能出现突水现象，当水流沿着溶槽及溶沟涌出的时候直涌型突水突泥现象就产生了。实际工作中会发现在直涌型涌水的初期是多面出水的，同时出水量也较小，但是当岩溶沟槽在被揭露之后突水就会相对集中，在单一突水点突水。直涌型突水，通常情况下产生的水质是较为清澈的，水量也不大，与其他类型相比，这种形式的突水是最容易被控制的。突水预报中一旦出现这种情况之后就可以进行相应的处置。

（2）蚀溃型现象。这种现象主要是发生在断裂破碎带区域内，该区域内的岩体是散体状结构，渗透性强，孔隙率也较大。在断裂带区域附近是最容易产生蚀溃型突水突泥的。碎裂带处，岩石粒径不均匀分布，岩石之间也将会存在着裂纹。此时如果有细小颗粒填充到裂缝中的时候就会出现两种情况：一是当施工过程中形成临空面的时候，后缘水头压力将能够克服填充物及岩壁裂纹之间的摩擦力，此时细小填充物将会随着水流流出。二是隧洞安全通过溶隙之后，后方临空面突水量就会变小，充填物也随之流出。在此种情况下水流是呈现出浑浊状态的，当充填段失稳之后就会出现涌突水。这种突水危害性较大、在时间上也具有滞后性、突发性等特点，在施工过程中会造成严重的隐患。这种突水是值得我们重视的。

对蚀溃型突水的力学分析。从发生地点来看，散体结构岩体自身的渗透性较强、岩体组构各异、孔隙度较大。这是导致蚀溃型突水突泥产生的重要地质条件。此外还会受到静水压力及动水压力形成的水力劈裂力学作用以及水解、联结、润滑等各种物理化学作用。这两种作用会使得劈裂岩体的结构出现变形，严重地影响着它的稳定性。这是我们需要注意的一点。

在这几种作用中，潜蚀作用对结构岩体渗流突变的形成具有重要意义。在实际工作过程中不可忽视这种作用。所谓潜蚀作用，也可叫做充填颗粒迁移作用。在这种力的作用下结构岩体中那些细小颗粒将会在受到水流作用的影响从而不断迁移。长此以往，岩体孔隙中的固体颗粒的体积将会减小，散体结构岩体的渗透性将能够不断增加。渗透性同水流速度和携带能力是密切相关的，渗透性增加，水流速度和携带能力也就会越高，两种形式是相互作用的。在岩体结构只剩下骨架及难以迁移的颗粒的时候，孔隙率就会不再增加。相反此时的隧洞施工却能够加速填充物颗粒的迁移，原来已有的平衡也将被打破。隧洞施工实际上是一个重分布和应力扰动的过程。在这个过程中骨架结构形式将会受到严重破坏，最终将会形成不稳定的结构体系。在这样的背景下当承力体系瓦解的时候，就必然会形成突水突泥现象。突水突泥现象实际上就是在骨头骨架变形、固体小颗粒迁移以及水渗流三种运动的综合作用下形成的一种现象。

2 影响因素

隧洞施工过程中突水突泥现象的影响因素非常多，气候条件、地质构造以及施工影响是影响隧洞施工的典型因素。对于这几个因素应该保持高度重视。

（1）气候条件。隧洞施工的时候可溶岩被溶蚀作用及突涌水同气候条件有密切关系，降雨多少、气温高低以及强度都会影响到可溶岩被溶蚀作用。气候的变化决定气温的高低、总降水量、降水强度和降水量的季节分配、蒸发量以及地面径流量与渗透量之间的比例关系等。实际工作中当遇到低温的时候，岩溶作用以及流动交替作用的反应速度就会变小，当温度逐渐升高的时候岩溶作用就会增强。从雨水量来看，夏季雨水充沛的时候，地表水径流及下渗就极容易变成岩溶水。在雨量充沛的季节是最容易出现突水突泥现象的，尤其是在暴雨季节，水压力会急剧上升，突发用水的可能性就会迅速增大。

（2）地质构造。当前地质构造会对突水突泥造成一定影响，但是究竟具体是有什么影响却还难以确定。地质构造中那些相对隧道开挖坑道开口大小、隐伏溶洞体量、填充情况、地表水系的连通性、地下水的补给等着都会影响到突水突泥。通常情况下当具备了溶发育条件之后，岩溶作用就会出现，构造裂隙会受到侵蚀性水流的影响，它在构造裂隙中的流动将会使得溶蚀裂隙变得越来越大。继续发展下去，原来宽大的溶蚀裂隙将会发展为岩溶管道，岩溶管道继续溶蚀就会变为溶洞。这样在地质构造的不断变化的背景下，施工过程中就加大了突水突泥产生的可能性。需要注意的时候岩溶水是具有集中排泄、分布不均以及流动迅速的特点的。

（3）隧洞施工的影响。隧洞在施工过程中也必然会影响到突水突泥。随着隧洞施工的不断深入，原来的地质构造就会发生变化，原来的平衡就有可能被打破，此时突水突泥的可能性就会增加。实际施工过程中开挖面至水溶腔的距离、集中水源水压力这些因素都会影响到附近的梯度，而梯度又会影响到突水突泥。施工之前的地质构造是处在自然平衡状态的，施工的时候一旦扰动岩体就会出现临空面，这样就会改变围岩应力状态及地下水流动状态，最终会加速水循环。一旦超过了临界点就会产生突水突泥。在突水突泥产生之后不合理的处置措施会加剧突水突泥。

参考文献

[1] 蒋建平，高广运，李晓昭，等.隧道工程突水机制及对策[J].中国铁道科学，2006，27（5）：77-81.

[2] 李晓昭，罗国煜，陈忠胜.地下工程突水的断裂变形活化导水机制[J].岩土工程学报，2002（6）：695-700.

[3] 商崇伦.宜万铁路齐岳山隧道高压富水断层施工关键技术[J].隧道建设，2010（3）：285-291.endprint