岩溶隧道突水机理及处理措施研究成果

根据已有研究成果，岩溶隧道突水可以分为渗水型、纯劈裂型和综合破坏型三种情况。其中：渗水型突水主要是揭露溶腔、裂隙、地下暗河等富水岩溶构造引起的，地下水对围岩没有进一步破坏，该突水模式是由隧道施工开挖直接揭穿岩溶构造而引发的；纯劈裂型突水是由于岩溶水在内部高水头岩溶水压作用下对围岩产生劈裂作用导致水流突涌而出；综合破坏型突水是岩溶水压力与围岩二次应力重分布共同作用下致使隧道与隐伏岩溶构造间防突层破坏，丧失隔水能力而发生突水灾害。

由于隧道在开挖施工过程中不可避免地要对围岩进行卸荷，从而导致围岩中二次应力重分布，因此绝大部分岩溶隧道突水本质上还是综合破坏型突水。根据防突层破坏形式可将综合破坏型突水分为拉剪破坏突水、劈裂突水、剪切破坏突水和关键块失稳突水等四种情况。其中：

（1）拉剪突水是指隧道与隐伏溶洞间的防突岩层在二次应力和岩溶水压力作用下，岩层危险截面处的拉剪应力超过岩层抗拉、抗剪强度而发生破坏，沟通富水岩溶构造和隧道，导致突水。

（2）剪切破坏突水是指节理裂隙发育的岩溶隧道中节理裂隙面上某点在任意平面上剪应力达到抗剪强度而发生剪切破坏。(www.xing528.com)

（3）劈裂破坏突水是指岩溶地层中的节理裂隙在岩溶水压力作用下产生劈裂破坏，可根据线弹性断裂力学分析突水机制，确定发生水压劈裂的临界水压力。

（4）关键块体失稳突水是指围岩被节理和裂隙切割成各种类型的空间镶嵌块体，在围岩应力释放和岩溶高水压作用下围岩关键块体发生失稳，引发连锁反应导致防突层岩层中与关键块体相邻的其他块体变形和坍塌，最终使得隧道与岩溶构造连通而引发突水。

综合破坏型突水中的上述四种突水模式是相互联系的，一般是以某一种突水模式为主，或者不同突水模式之间互为条件。对于小三峡隧道而言，由于隧道围岩中主要发育有两组节理，突水极有可能是沿节理面发生剪切破坏和节理在岩溶水压力作用下劈裂破坏的综合作用效果。下一节将根据剪切破坏和劈裂破坏机理提出小三峡隧道围岩失稳突水力学判据。