随着我国水电事业的迅猛发展和西部大开发的进行,在岩溶地区修建水工隧洞越来越多。而由于岩溶这种不良地质现象的存在,严重影响了隧洞的开挖和运营。因此,探讨分析岩溶对水工隧洞的围岩稳定性也十分必要。本文简要阐述了在岩溶地区岩溶水、岩溶洞隙以及岩溶松散堆积物对隧洞围岩稳定性的影响,总结了国内外的研究现状,提出了基于不同岩溶含水系统的等效模型以及在不同岩溶洞隙的情况下对水工隧洞围岩变形的规律和破坏模式进行研究的方向。

　　0 引言

　　地球上约有15%的地形是喀斯特岩溶地貌,而我国是世界上岩溶分布面积最广的国家之一。在我国,岩溶分布纵深横广,除了形成以北方山西为中心,西南以贵州为中心的两片面积瞩目的岩溶高原外,还有更为广阔的地理环境跨度[1]。随着我国水电事业建设事业的迅猛发展,水工隧洞日趋增多,规模也不断加大,水工隧洞是在山体中或地下开凿的过水洞,可用于灌溉、发电、供水、泄水、输水、施工导流和通航。水工隧洞是大型水利枢纽的重要组成部分,现在西部地区正在大力兴建水利枢纽,然后在西部山区常常会遇到石灰岩溶地区大断面隧洞工程建设,由于岩溶这种不良地质现象的存在给隧洞开挖和运营安全造成严重的威胁。例如,大规模的岩溶涌水,突泥不但危及隧道施工的安全,还影响隧道施工的进度,给人们的生产生活造成重大损失。

　　1 岩溶地区水工隧洞围岩稳定性的主要影响因素分析

　　岩溶是地表水和地下水对可溶性岩层进行化学腐蚀/崩解作用和机械破坏\搬运\沉积作用所形成的各种地表和地下溶蚀现象的总称。.综合已有的条件,岩溶产生发育需具备3个条件即可溶性岩石和地质构造与地层结构以及地下水和地表水补给、径流、渗透和循环。研究一个地区的岩溶发育程度需要结合该地区的岩溶层组类型,地质构造条件,岩溶地貌部位以及岩溶发育历史等特点来综合考虑,必须因地制宜,很难得出统一的标准,所以得出的结果仅仅是一种相对的概念。

　　1.1 岩溶水

　　岩溶区水工隧洞稳定问题的一个重要的方面就是岩溶地下水运动对围岩变形和稳定性的影响,它涉及到岩溶水——围岩的相互作用问题。岩溶水师指存在于可溶性岩石(石灰岩、白云岩)的溶孔、溶洞和溶蚀裂隙中的地下水。岩溶地下水运动的特点是岩溶含水介质具有多重性,并且裂隙流与管道流并存,层流与紊流并存,线性与非线性流并存,连续水流与孤立水体并存。在隧洞施工过程中,由于岩溶发育且高压、富水,常产生岩溶地下水突出的灾变现象。岩溶涌水通常会导致隧洞围岩稳定性迅速下降,从而坍塌,给隧洞带来不同程度的危害。如新水花隧道株六复线由于出现岩溶涌水导致围岩稳定性骤降,边墙及拱部均出现塌方,拱部格栅和护拱出现下沉、毁坏,给施工的安全造成一定的危害。西坑1号隧洞深圳东部供水网络干线出现大量岩溶涌水使得洞轴左侧100m以外的西坑村老屋地面局部变形,水井干枯,土房墙壁出现明显裂缝。

　　岩溶含水系统可分为四类,分别是裂隙岩溶含水系统,管道岩溶含水系统,层间空隙岩溶含水系统,管道—裂隙—孔隙三重含水系统。

　　1.2 岩溶洞隙

　　溶洞的形成是石灰岩地区地下水长期溶蚀的结果,石灰岩里的不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶碳酸氢钙。溶洞的发育情况、大小,以及方位位置对隧洞的围岩都有不同程度的影响,在隧洞施工开挖过程中我们就时常会遇到大型溶洞,如位于黔桂两省交界上的南盘江的天生桥二级水电站,开挖后发现800m埋深下的隧洞中岩溶仍很发育,溶洞段上下游围岩很不均匀,岩体破碎。又如达万铁路田家坡隧道因溶洞溶蚀严重,导致围岩坍塌、堆积,严重影响了施工进度,增加了成本。引黄工程国际二标6号隧洞青羊渠至温岭区段,溶洞接连出现,影响隧洞围岩的稳定性,严重削弱了管片的承载能力和防渗性能,影响过流能力。

　　1.3 岩溶松散堆积物

　　岩溶松散堆积物对水工隧洞稳定性影响的程度一方面取决于岩溶松散堆积物的体量的大小和堆积物本身的物理力学性能,另一方面和岩溶松散堆积物与水工隧洞是否联通有直接关系。对于非联通的岩溶洞隙松散堆积物对水工隧洞稳定性的影响主要表现为洞室与堆积物之间岩墙在堆积物荷载和内水压力作用下的稳定性问题。对于与水工隧洞联通的岩溶洞隙松散堆积物,如果堆积物体量尺度大于洞室尺度,可直接按照松散体土质围岩进行处理,否则需要研究不同体量尺度堆积物对围岩稳定性的影响以及换填加固处理的最小厚度,以满足在堆积物荷载和内水压力作用下的围岩的整体稳定性问题。

　　2 研究现状

　　目前,国内外对岩溶

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