中交路橋科技是從事工程檢測(cè)監(jiān)測(cè)、城市安全監(jiān)測(cè)預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
現(xiàn)代隧道建設(shè)中，隧道長(zhǎng)度及跨度越建越大，地層地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)隧道工程的設(shè)計(jì)和施工提出了更高的要求。如在深埋隧道建設(shè)中出現(xiàn)的高地應(yīng)力巖爆問(wèn)題、高地溫問(wèn)題，超長(zhǎng)隧道施工中的通風(fēng)問(wèn)題，富含地下水的越江越海隧道、軟弱圍巖隧道中的塌方、滲流問(wèn)題，等等，都是隧道工程施工中的常見問(wèn)題。概括來(lái)說(shuō)，隧道工程的發(fā)展主要受控于兩方面因素，一是隧道施工技術(shù)，二是施工中的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)和防治。
目前隧道施工的常用方法，可以完全滿足不同地質(zhì)條件和不同用途隧道的施工要求。而施工中的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題常常是影響隧道施工的關(guān)鍵問(wèn)題。在隧道施工過(guò)程，圍巖原始應(yīng)力狀態(tài)受到破壞，隧道圍巖體的結(jié)構(gòu)面地質(zhì)特征、地應(yīng)力狀況和地下水的發(fā)育情況等問(wèn)題常會(huì)造成隧道施工中的塌方、突水和涌水、巖爆、瓦斯爆炸等地質(zhì)災(zāi)害，給隧道的施工造成了很大的困難，對(duì)隧道體、施工人員和施工設(shè)備構(gòu)成了很大的安全隱患，常會(huì)導(dǎo)致人員傷亡、設(shè)備報(bào)廢，甚至導(dǎo)致工程的失敗。
一、斷層破碎帶引起的地質(zhì)災(zāi)害
斷層是隧道施工中最常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，是造成隧道塌方、大變形、突涌水等隧道施工地質(zhì)災(zāi)害的主要原因。斷層對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性的影響很大，能改變巖體的物理性能與學(xué)性質(zhì)，降低圍巖的整體強(qiáng)度。主斷層的發(fā)育可派生許多小斷層，發(fā)育大量的斷裂破碎帶，從而引起塌方、富水以及壓力或能量釋放通道，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。
1．斷層性質(zhì)及破碎帶巖性
以張性正斷層為主的斷層破碎帶，巖性主要是角礫巖，呈棱角狀，塊體大小懸殊，排列雜亂，粒問(wèn)空隙多，多為泥質(zhì)膠結(jié)，隧道開挖到此種類型的破碎帶時(shí)，極易造成塌方；以壓性逆斷層為主的斷層破碎帶，巖性主要為泥巖、糜棱巖，呈透鏡狀及揉皺化構(gòu)造，巖石破碎嚴(yán)重，但是膠結(jié)緊密，和張性正斷層形成的斷層破碎帶相比，破碎帶穩(wěn)定性較好，造成塌方的難度稍大；以扭性平移斷層為主的斷層破碎帶，破碎輔厚度相對(duì)較小，巖性以糜棱巖和破碎帶巖石為主，是造成塌方難度最大的破碎帶類型。
2．斷層發(fā)育規(guī)模
斷層的發(fā)育規(guī)模與地應(yīng)力大小以及地應(yīng)力釋放的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，從而形成多種斷層組合以及多斷層不同的延伸方向相互疊加，其斷層破碎帶的穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般斷層破碎帶的穩(wěn)定性。
3．斷層破碎帶的發(fā)育厚度
地球能量的釋放影響了斷層的發(fā)育規(guī)模，一級(jí)斷層斷距大,延伸長(zhǎng)度大,半生許多二級(jí)甚至三級(jí)斷層，將直接影響斷層破碎帶穩(wěn)定性。斷層破碎帶厚度越大，越容易產(chǎn)生塌方。
4．斷層破碎帶的物質(zhì)組成及固結(jié)程度
受應(yīng)力的影響，斷層破碎帶內(nèi)部巖體整體性差，物質(zhì)組成復(fù)雜,可影響破碎帶巖石的固結(jié)程度.泥質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)的斷層破碎帶最為常見，穩(wěn)定性也最差；丐質(zhì)和硅質(zhì)膠結(jié)的破碎帶較少見，穩(wěn)定性較好。從含量看，泥質(zhì)及鐵質(zhì)膠結(jié)物含量越高，破啐帶穩(wěn)定性越差，越容易發(fā)生塌方。固結(jié)程度越差，斷層破碎帶的穩(wěn)定性就越差，隧道施工過(guò)程中，容易發(fā)生塌方地質(zhì)災(zāi)害。
5．斷層破碎帶的巖體結(jié)構(gòu)
巖體結(jié)構(gòu)影響巖體的穩(wěn)定性。斷層破碎帶的巖體結(jié)構(gòu)主要有三種，碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)、角礫狀松散結(jié)構(gòu)和散體狀松軟結(jié)構(gòu)。碎石狀壓碎結(jié)構(gòu)多發(fā)育在壓扭性斷層規(guī)模較小的壓性逆斷層和張性正斷層中，穩(wěn)定性較差；龜?shù)[狀松散結(jié)構(gòu)和散體狀松軟結(jié)構(gòu)，多發(fā)育在規(guī)模較大、以壓性逆斷層為主和張性正斷層為主向多期活動(dòng)斷層或者兩條及兩條以上規(guī)模較大的斷層交匯形的斷層中，穩(wěn)定性極差.
6．斷層破碎帶產(chǎn)狀及其與隧道空間的關(guān)系
包括斷層破碎帶走向與隧道中心向的夾角和斷層破碎帶傾向、傾角與隧道的空間關(guān)系(圖3 -1)在斷層破碎帶其他性狀相同的條件下，其走向與洞中線的夾角越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定，在兩者近乎平行的情況即使破碎帶寬度不大，也會(huì)給施工查成很大的威脅。一般而言，破碎帶位于拱頂比于邊墻更危險(xiǎn)；多數(shù)情況下傾角越大越危險(xiǎn)；傾句洞內(nèi)比傾向圍巖內(nèi)部更危險(xiǎn)。
二、斷層破碎帶是涌水涌泥、瓦斯涌出的通道
斷層破碎帶成層性差，固結(jié)程度較弱，從斷層發(fā)育一直到斷層尖滅，斷層破碎帶都有發(fā)育，可以連通不同時(shí)期發(fā)育的地層（圖3 -2）。
1．地應(yīng)力的貫穿通道
地層中大部分?jǐn)鄬右阅鏀鄬雍驼龜鄬訛橹?，斷層破碎帶?duì)上下地層的貫通起著最重要的作用,受破碎帶性質(zhì)巖性、構(gòu)造、力學(xué)性質(zhì)等的影響，地層內(nèi)的壓力會(huì)沿著斷層破碎帶釋放，甚至聚集，形成較高的應(yīng)力集中區(qū)。在隧道施工過(guò)程中，破碎帶內(nèi)部的應(yīng)力平衡狀態(tài)遭到破壞，可能會(huì)產(chǎn)生坍塌地質(zhì)災(zāi)害。
2．地層水、瓦斯的貫穿通道
地層水賦存在巖層中，形成一個(gè)封閉的壓力平衡空間，斷層的發(fā)育破壞了地層水的壓力平衡。斷層破碎帶是壓力釋放的通道，水會(huì)沿著斷層破碎帶運(yùn)移，從而影響斷層破碎帶的穩(wěn)定性起，對(duì)斷層破碎帶失穩(wěn)破壞起著激發(fā)和加速的作用。
在煤系地層中，瓦斯的聚集會(huì)產(chǎn)生巨大的地層壓力，形成一個(gè)穩(wěn)定的自平衡壓力系統(tǒng)，當(dāng)斷層斷開瓦斯地層時(shí)，壓力平衡被破壞，瓦斯會(huì)沿著斷層破碎帶溢出，形成新的平衡系統(tǒng)，在挖掘隧道過(guò)程中，若遇到這樣的地層系統(tǒng)，壓力就會(huì)遭到破壞，游離態(tài)的瓦斯就會(huì)沿著斷層破碎帶進(jìn)入隧道中，逐漸聚集形成危險(xiǎn)源，可能會(huì)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。
