地下水对隧道工程的不良影响综述

地下水对隧道工程的不良影响综述

作者：王国栋

来源：《中国科技博览》2013年第18期

摘要： 地下水会对隧道工程的各个方面产生不良的影响，本文主要阐述了地下水对隧道围岩稳定的影响，对隧道衬砌施工的影响及对隧道运营环境的影响3个方面。 关键词： 地下水 不良影响 隧道工程 隧道施工 中图分类号：P1

地下水可以使围岩溶解、冲蚀、软化，从而降低围岩强度，对隧道结构构成威胁且侵蚀性地下水对隧道工程的影响也不容忽视；地下水的存在，给施工带来巨大的困难，不仅增加施工难度，还可能带来安全隐患；另外，如果地下水通过衬砌混凝土损伤部位，工缝变形缝等穿透隧道防排水体系，则会严重恶化隧道运营环境，降低隧道服务质量，增加隧道的维护运营费用。下面将从这三个方面进行讲述。

㈠ 地下水可以使围岩溶解、冲蚀、软化，从而降低围岩强度，对隧道结构构成威胁且侵蚀性地下水对隧道工程的影响也不容忽视。

① 地下水对软弱围岩的影响：使软岩软化或泥化，从而降低岩石（体）的强度，使岩石呈非常不稳定的状态，易产生塑性变形或崩解，引起塌方；使破碎围岩中的裂隙水压力增大，增加破碎围岩的自重荷载，促进破碎围岩发生塌方的可能性；在弱胶结的砂岩和断层带的糜棱岩中产生流砂和潜蚀，易形成泥砂石流状的坍方。

② 地下水对膨胀性围岩的影响：由于临空体岩体风干脱水而产生收缩裂缝；由于膨胀性围岩吸水，强度显著下降而造成的隧道支护结构下沉；隧道洞周围岩膨胀突出和坍塌；隧道底部浸水膨胀、强度降低，在膨胀压力和围岩压力作用下发生底膨现象；由于膨胀压力的作用而产生的支护结构破坏 。

③ 地下水对软弱结构面的影响：将软弱结构面中的物质软化或泥化，使结构面的抗剪强度降低，摩阻力和内聚力减小；存在裂隙水压力的围岩中，由于水压力抵消了部分法向力，导致内摩擦力减小，围岩抵抗滑动的阻力也随之减小，围岩产生滑动的可能性增大；裂隙中的地下水会将软弱结构面中的填充物带走或饱水，就使结构面的粘聚力降低，减小软弱夹层两侧围岩的联系，促使有滑塌趋势的块体发生沿软弱结构面滑塌坍方。

④ 地下水对湿陷性黄土的影响：一方面，黄土中存在的溶洞、陷穴可能使隧道发生基础下沉或冒顶危险；另一方面，黄土在于燥时很坚固，承载力很高，隧道施工可以顺利进行，而一旦浸水，将呈现不同程度的湿陷性，会突然发生下沉现象，使开挖后的围岩迅速丧失自稳能力，如果支护措施满足不了变化后的情况，极容易造成坍塌。

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⑤ 侵蚀性地下水对隧道结构的影响不容忽视：由于混凝土是多孔的、固液气三相共存的的非均质材料，其所处的环境的某些侵蚀性物质很容易进入混凝土内部，与混凝土、钢筋发生各种物理、化学反应，从而引发混凝土的破坏，影响混凝土结构的耐久性。从侵蚀性地下水与混凝土和钢筋混凝土之间的化学反应的特征出发，把地下水的化学浸蚀作用分为：出溶性侵蚀、分解性侵蚀、盐类析晶侵蚀和有机物质侵蚀。从地下水对建筑结构的腐蚀作用的特征把侵蚀性地下水分为：分解性侵蚀、结晶类侵蚀和结晶分解复合类腐蚀。按照产出环境将其分成：硫化物型、硫酸盐型、氯化物型、碳酸型、组合型。

㈡ 地下水的存在，给施工带来巨大的困难，不仅增加施工难度，还可能带来安全隐患。 隧道施工过程中，地下水通过渗流作用涌入隧道，涌水量过大还伴随着大量的泥沙，造成严重的突水、突泥事故。当隧址区主要为碳酸盐岩地层，漏斗、落水洞、暗河系统发育，岩溶发育强烈等复杂水文地质条件时，极有可能出现突水事故。开挖后隧道为全排水状态，地下水可从围岩自由渗入隧道内，相应的可以减小围岩所承受的水压力。由于隧道埋深大，地下暗河网联系紧密，当地下水位急剧变化时，岩体和承压水渗流发生耦合作用，水位变化导致应力场改变，应力场的改变导致岩体裂隙开展程度变化从而导致岩体渗流性质变化；岩体渗流性质变化引起渗流场流速和流量变化又会导致应力场变化，如此反复作用使得围岩产生过大塑性变形，从而出现围岩崩解突泥事故。

㈢ 地下水通过混凝土损伤部位、施工缝、变形缝甚至是混凝上本身的孔隙渗入到隧道及地下工程内，也会对其运营环境造成不良影响。

⑴ 造成内部潮湿，地下水是造成隧道内潮湿的根本原因，潮湿的环境给人带来不舒适的感觉，长期在隧道内工作，还可能引起身体疾患。

⑵ 恶化行车环境，在公路隧道中，地下水可以造成路面湿滑，摩阻力降低；空气中的水雾降低了空气的能见度，给行车造成威胁；在铁路、地铁隧道中，地下水对轨道系统产生一定的影响，留下安全隐患。当隧道地下水引发冻害时，地下水对行车环境的影响更为严峻。 ⑶ 对电气设施造成不良影响，无论是公路隧道还是铁路、地铁隧道，都安装有大量的电气设施。地下水会降低电气设施的使用效率，腐蚀损害电气设施是，增加维护费用，降低电气设备的使用寿命，水的存在还可能造成火灾等其他灾害性事故。

做好隧道工程，必须了解地下水的基本性质及其对地下工程可能带来的危害，才能做到“知己知彼”，根据工程的不同地质条件特点选择合理的防排水方案。 [1]吕康成，崔玲秋.隧道防排水工程指南 ISBN 7-114-05321-5

[2]朱组熹，陆明，柳献.隧道工程防水设计与施工 ISBN 978-112-14056-5 [3] 张历芳.地下水对隧道施工影响分析[U] 甘肃科技 Vol.27 No.12 Jun. 2011

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[4] 李 国，杜 欣，曾亚武.隧道与地下水环境相互影响分析 中国水运Vol.8No.9