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隧道塌方原因分析

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关于大广高速江西段隧道塌方的讨论

  一项对隧道塌方原因的统计表明: 90%的事故伴随有各种不良地质(围岩破碎,软弱底层,溶洞),60%的事故伴随有水的影响(地下水发育),80%的事故中含有人为因素影响(开挖问题,支护问题,加固措施问题等)。若多种不良因素凑在一起形成一个链条塌方发生的可能性就大大提高了。例如: 梅河高速的葵岗隧道,该地区属剥蚀残丘地貌单元,事故段山体处于灰岩区与煤层岩质区,,岩溶发育有溶洞、溶蚀沟槽、石芽、石笋等不良地质体,岩溶水是否丰富,溶洞、溶蚀沟槽多有次生红粘土或原生红粘土全填充。砂岩、炭质泥岩(含煤层)、灰岩呈上下接触关系,岩石软硬相间,而两种岩性交接部位往往是地下水汇集和径流通道,地下水丰富,经常出现局部塌方、掉块、极大涌水、突泥现象。煤层岩质区岩性以炭质泥岩夹煤为主,泡水易软化、崩解、坍塌。(引用自梁志标等公路隧道塌方处理文章)

塌方现场
  9月16日晚,大广高速B3标段象形1#隧道左线距洞口20米处发生塌方事故,16名施工人员被困。塌方的事故现场隧道口有一辆大型挖掘机正在挖土,挖出土后马上用工程车运走。隧道洞口上端已坍塌出一个大口子,这边挖掘机在挖土,上面的泥土很快又塌了下来,犹如一个"漏斗"。

  大江网图片转载:
  
                 道路塌陷图片

江西赣州地区隧道塌方背景知识:
  今年以来,赣州市已出现了6次强降雨过程。受降雨或一些人为因素(切坡建房、采矿、修路等工程建设)的影响,赣州市发生地质灾害91起主要是滑坡、地面塌陷、泥石流等。
  陡坡切坡建房多,铁路、公路、城镇建设、工业园区和矿山(特别是稀土矿山和矿山的废石堆、排土场、拦挡坝)等工程建设,将形成新的高陡边坡和不稳定斜坡,地质灾害隐患目前正呈增多趋势。此外,极端气候多,由局部地区出现暴雨或持续强降雨,而引发大面积群发性地质灾害的可能性大。

隧道塌方预防及治理中需要的无损检测技术
  SSP地震散射成像-- 能同时确定连续与断续界面、孤立地质体的位置以及介质波速的分布。特别适用于山地,查清地质构造,防患于未然。
  用于高边坡防护、治理前的地质状况诊断,点击查看案例。
  用于隧道塌方隐患的探测,点击查看案例。

部分SSP案例
  1.河北南唐梅隧道坍塌的地质病害诊断
  工程概况:南唐梅隧道围岩为白云岩,岩质坚硬。隧道埋深100m,施工中发生塌方。为进行工程治理,需要了解引起塌方的地质原因、坍塌松动范围。 勘查目的:采用SSP地震散射剖面技术对坍塌的地质原因、影响范围、是否形成空区等进行勘查,为工程处置方案提供科学依据。
  SSP勘察结果:在山沿隧道轴线布置长400m测线,采用锤击震源,勘探深度120m。勘探得到偏移成像剖面如下图。图像中蓝色区为松散的碎石堆积与风化层,红色为白云岩。发现塌方部位为断裂破碎带,宽40m,倾角约50º,塌方松动高度40m,但未形成集中空洞,对隧道围岩稳定影响不大。建议对隧道里程425-465之间40m采用砂浆锚杆固定松散岩石。上述勘探结果为工程治理提供了可靠依据。
  
                隧道坍塌
  2.地震阿坝铝厂坍塌堆积探测
  工程概况:512汶川地震中阿坝铝厂厂房破坏坍塌,边坡滑塌。为恢复重建,需对场地坍塌与滑塌物厚度与基底埋深进行勘查。
  勘探目的:采用SSP地震散射剖面勘探,了解松散层厚度和基岩埋深,解决厂房重建场地选择问题。 勘测结构:布置了1横3竖4条地震剖面,结果如下图。图中红黄色为隐伏基岩,蓝色为松散物堆积区。勘探结果表明,场地中剖面位置基岩埋深最深,松散物最厚达50m,右侧剖面基岩埋深最浅,约15m,左侧剖面埋深较浅约25m。现场开挖验证预报准确,为场地重建提供准确依据。
  
             坍塌与滑塌松散物厚度分布
  3.隧址场地勘查与其他物探法相印证
  工程概况:某隧址区域地形复杂,地质结构横向变化剧烈。主要岩性为砂岩、硬质砾岩。
勘查目的:采用SSP地震散射勘查技术,目的是查明场地内不良地质现象与地质构造。
SSP勘察:沿隧道轴线地表布置一条测线,长约300m,采用锤击震源,勘探深度150m。勘探结果剖面如下图。图像中红色表示岩体波速高,致密,蓝色表示岩体波速降低,岩体松散;线条密集表示地质界面发育,线条稀疏区域岩体均匀、结构完整。剖面内岩性大致分为3层,地表为松散风化层,以蓝色线条为主;中部线条稀疏,为均质的坚硬砾岩,60m以下层面连续,红色为主,为完整砂岩体。区内地层近水平,未发现断裂构造。该勘测结果与高密度电法和地质钻探结果一致。
  
              SSP地震散射剖面图

  高密度电法结果:
  
               高密度电法结果

产品系列
TST隧道地质超前预报系统
RDscan空洞探测32道
TD-Sparker电火花震源
混凝土桥梁CT
CFST钢管混凝土CT检测系统
SSP山地/场地地震系统
水陆两用拖曳式检波串
TDIS冲击震源
CFC复频电导隧道超前探水系统
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