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贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析

付开隆 周羽 韦正雄

付开隆,周 羽,韦正雄. 贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析[J]. 中国岩溶,2022,41(6):895-904 doi: 10.11932/karst20220604
引用本文: 付开隆,周 羽,韦正雄. 贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析[J]. 中国岩溶,2022,41(6):895-904 doi: 10.11932/karst20220604
FU Kailong, ZHOU Yu, WEI Zhengxiong. Analysis of 6.10 water and mud inrush incident in the exit of parallel pilot tunnel of Chaoyang tunnel of Guiyang-Nanning high-speed railway[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2022, 41(6): 895-904. doi: 10.11932/karst20220604
Citation: FU Kailong, ZHOU Yu, WEI Zhengxiong. Analysis of 6.10 water and mud inrush incident in the exit of parallel pilot tunnel of Chaoyang tunnel of Guiyang-Nanning high-speed railway[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2022, 41(6): 895-904. doi: 10.11932/karst20220604

贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析

doi: 10.11932/karst20220604
详细信息
    作者简介:

    付开隆(1971-),男,教授级高级工程师,主要从事铁路工程地质勘察与地质灾害研究工作。E-mail: 442406287@qq.com

  • 中图分类号: U453

Analysis of 6.10 water and mud inrush incident in the exit of parallel pilot tunnel of Chaoyang tunnel of Guiyang-Nanning high-speed railway

  • 摘要: 2018年6月10日,朝阳隧道出口平导发生岩溶突水突泥,持续时间约1 h,突水突泥总量约1.6×106 m3。为完善施工掘进方案及排水方案,需分析突水突泥产生原因,评价后续施工带来的突水突泥风险,计算隧道涌水量。文章分析了隧道位置的地形地貌、工程地质、水文地质条件,阐述了发生突水突泥的平导掌子面超前地质预报实施情况及突水突泥发生过程,补充调查了灾害影响范围的工程地质、水文地质条件,完成了长达1年的平导涌水量-降雨量关系动态观测。平导突水突泥掌子面前方有水头高达84 m的巨型溶腔及管道系统,施工开挖揭穿溶腔底部后,填充于整个岩溶水系统的有压水流携带泥砂快速涌入平导并以较大动能冲出洞外,导致了6.10突水突泥事件的发生。隧道出口段岩溶水系统接受降雨入渗补给且径流通畅,洞内涌水对应的汇水面积为6.423 km2,计算极端暴雨后平导最大涌水量5×104 m3·h−1。突水突泥发生后山体内的静储量已得到充分释放,地下水位已降至平导底板高程,后续施工中再遭遇突水突泥的风险低。

     

  • 图  1  朝阳隧道辅助坑道设置示意图

    Figure  1.  Schematic diagram of auxiliary tunnel of Chaoyang tunnel

    图  2  朝阳隧道地质纵断面图

    Figure  2.  Geological profile of Chaoyang tunnel

    图  3  朝阳隧道区水文地质平面图

    P2w+c-长兴吴家坪组 P1m-茅口组 P1q-栖霞组 P1l-梁山组 C3m-马平组 C2h-黄龙组 C1d2-大塘阶上司段 C1d1-大塘阶旧司段 1.消水洞 2.泉点 3.暗河进口 4.暗河出口 5.暗河 6.地表水系 7.水库 8.断层 9.隧道里程 10.岩溶弱发育 11.岩溶强发育 12.非可溶岩

    Figure  3.  Hydrogeological plan of the Chaoyang tunnel area

    图  4  突水突泥后洞口施工场地毁损情况及下游河道淤积情况

    Figure  4.  Damage to the construction site at the exit of the tunnel and the siltation of the downstream channel after water and mud inrush

    图  5  降雨量与隧道出口涌水量随时间反映曲线图

    Figure  5.  Plot of rainfall and water inflow at tunnel exit over time

    表  1  突水突泥前掌子面异常情况及探查过程

    Table  1.   Abnormal condition of tunnel face and exploration process before water and mud inrush

    序号 日期 时间 降雨情况 勘探情况 预报结论及异常情况
    1 5月24日 地震
    物探
    PDK170+724掌子面实施TSP法超前地质预报:PDK170+707、PDK170+683及PDK170+656附近、PDK170+624~+610段裂隙较发育或溶蚀夹泥,局部含水
    2 5月26日 超前
    钻探
    PDK170+709掌子面进行超前地质钻探作业,施作钻孔 1 个,总钻长 30 m:冲洗液呈灰白色,流量无变化,冲击声清脆,钻进无卡钻、突进现象,无水,岩性主要为灰岩,岩质硬
    3 5月30日 4:30-
    8:30
    超前
    炮孔
    PDK170+674掌子面实施超前炮孔:底板中心钻孔出现浑浊水流,压力逐渐增大,喷射约10 m,6时许水由浊变清,8时30分停止出水
    4 9:00-
    12:00
    超前
    炮孔
    PDK170+674掌子面补钻剩余超前炮孔:底板中心偏右及右侧2个钻孔出现浑浊水流,喷射约10 m,至12点水色变清但水量、水压一直未减;之后又在出水点上方水平钻孔探测,共钻孔8个,其中3个孔在底板上约40 cm处出浑浊水流,喷射距离15~20 m,涌水量744 m3·h−1,水量未见减小但有变清趋势
    5 5月31日 持续
    降雨
    地质
    雷达
    PDK170+674掌子面实施了地质雷达探测: PDK170+669.5~+667段裂隙或溶蚀较发育-发育,含水;PDK170+662附近及PDK170+652~+649段掌子面右侧裂隙或溶蚀较发育
    6 5月31日~
    6月1日
    持续
    降雨
    PDK170+674掌子面:5月31日上午,洞内流量570 m3·h−1;至6月1日,逐步增大至1 100 m3·h−1后趋于稳定
    7 6月3日 0:50 PDK170+674掌子面:所有出水孔全部停止出水,近段时间总出水量估算大约10×104m3
    8 11:40-
    15:40
    爆破
    开挖
    现场实施爆破开挖,开挖进尺为3 m,掌子面推进至PDK170+671;13时50分出碴结束时突发涌水涌泥(两小时内涌水涌泥约3×104 m3),15时40分停止涌水涌泥,仅剩少量水缓慢流出,水量、水质稳定
    9 6月5日-
    6月7日
    清淤 PDK170+671掌子面:6月5日12时开始清淤, 6月7日清出掌子面,在底板右侧见一宽约2 m、高约0.5 m的溶洞,有少量水缓慢流出,无压力
    10 6月8日 地质
    雷达
    PDK170+671掌子面:预报里程范围为PDK170+671~+641:PDK170+667~+663段及PDK170+660附近裂隙或溶蚀较发育,局部含水
    11 6月9日 21:12 超前
    钻孔
    PDK170+671掌子面:在底板上1 m位置进行超前水平钻孔,向正洞方向夹角45°钻孔钻至5.5 m时,夹钻无法继续钻进;边墙位置向正洞方向钻孔,钻至9 m时,夹钻无法继续钻进
    12 6月10日 8:30 PDK170+671掌子面:掌子面出水点缓缓流水,水量水质未变化,无压力
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-02
  • 网络出版日期:  2023-01-06
  • 刊出日期:  2022-12-25

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