[发明专利]隧道突水突泥洞内涌泥淤积长度的预测方法

说明书

本发明提供了一种隧道突水突泥洞内涌泥淤积长度的预测方法，包括计算出土体的天然重度γ和水下饱和重度γ_sat、测量及计算地下水位埋深z₁和地下水位至隧道拱顶的距离z₂、量测出突水突泥溃口形状和尺寸得到其横截面积A、测得不排水抗剪强度c_u等七个步骤；应用本技术方案使用简便、流程性强且结果可靠，能够有效防范突水突泥灾害。

技术领域

本发明涉及一种的领域，具体是指一种隧道突水突泥洞内涌泥淤积长度的 预测方法。

背景技术

随着交通基础设施建设的发展及需要，人们对地下空间的开发和利用也越 来越重视，隧道建设便是其中的重要组成部分，它拥有克服地形高程的影响， 改善路线，缩短里程，提高车速，节省时间，减少用地，疏导交通等优点，从 而得到迅猛的发展。然而隧道工程往往穿越各种类型的地质条件，当遇到溶洞、 暗河、断层破碎带等特殊构造或复杂不良地质体时，处于不利应力场、渗流场、 温度场环境中，极易产生涌水、突泥、塌方、岩爆等地质灾害。其中，涌水甚 至突泥就是隧道工程中最具危害性的灾害之一。

隧道突水突泥往往造成严重后果，导致人员伤亡、机械设备淹没、地表塌 陷等，如圆梁山隧道最高水压为4.6MPa，最大涌水量达7.2×104m³/h，圆梁山 隧道灾害共造成9人死亡的严重后果；象山隧道最大水压为3MPa，虽无人员伤 亡，但是突水突泥造成的地表沉陷给隧址区附近居住的正常生活造成了极大的 不便。突泥相对突水来说，其密度更大，破坏性更高，对于某一潜在突水突泥 的隧道，能够预测出突泥发生时，其淤积的长度，对于突泥灾害的防治具有重 要意义。迄今为止，尚未见到有关突泥淤积长度的预测方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种隧道突水突泥洞 内涌泥淤积长度的预测方法，使用简便、流程性强且结果可靠，能够有效防范 突水突泥灾害。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种隧道突水突泥洞内涌泥淤积长 度的预测方法，包括以下步骤：

步骤一，通过钻探钻孔取样，分别在破碎带内地下水位以上和地下水位以 下取典型原状土，并测试所述典型原状土的密度ρ、含水量ω和比重d_s，然后 计算出土体的天然重度γ和水下饱和重度γ_sat；

其中，γ＝ρg，g为重力加速度；

步骤二，通过钻探钻孔，测量出破碎带内地下水位至地面的高度，即地下 水位埋深z₁；然后根据地下水位高程h₁和隧道拱顶高程h₂，计算出地下水位至 隧道拱顶的距离z₂；其中，z₂＝h₁-h₂；

步骤三，量测出突水突泥溃口形状和尺寸，得到其横截面积A，然后计算 出突水突泥溃口的等效直径

步骤四，利用十字板剪切仪，将十字板头插入到破碎带土体内，测量出其 不排水抗剪强度c_u；或利用钻机在破碎带内取典型原状土，运回实验室进行三 轴不排水抗剪强度剪切实验，测得其不排水抗剪强度c_u；

步骤五，根据下式计算突水突泥溃口处的突泥压力U，

步骤六，在实验室里制作涌泥与洞壁模型，进行大型直接剪切试验，设定 法向应力为零，分别测量出剪切破坏时的推力T和剪切破坏面积B，进一步确 定出侧摩阻力τ，τ＝T/B；

步骤七，确定出涌泥淤积长度L，L＝U/τ。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：