巖土加固與處理工程技術新進展第三章巖溶23.1巖溶概述3.2巖溶地質災害3.3巖溶場地勘察3.4巖溶地區(qū)地基基礎的設計原則3.5巖溶地基處理方法3.6案例一南山涂山湖塌陷勘察3.7案例二阿依河景區(qū)溶洞開發(fā)安全論證3.8案例三貴南高鐵朝陽隧道6.10突水事故3.1巖溶概述巖溶地貌分布在世界各地的可溶性巖石地區(qū)，約占地球陸域總面積10%，我國344萬平方公里，約占國土面積1/3。巖溶（又稱喀什特Karst）：可溶性巖層：碳酸鹽類（巖層石灰?guī)r、白云巖）；硫酸鹽類巖層（石膏）；鹵素類巖層（巖鹽。受水的化學和物理作用產(chǎn)生溝槽、裂隙和空洞，空洞頂板塌落使地表產(chǎn)生陷穴、洼地等類似現(xiàn)象和作用的總稱。主要形態(tài)：溶洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗、石鐘乳等。出露條件:裸露型喀什特、覆蓋型喀什特（被松散堆積物覆蓋的巖溶）、埋藏型喀什特（被不可溶巖層（砂巖、頁巖）覆蓋，沒有巖溶景觀出露，地表水與地下水聯(lián)通不密切）。發(fā)育基本條件：可溶性巖；巖石的透水性；水具有侵蝕性；水在巖石中運移。3溶洞、暗河石鐘乳4溶溝、石芽石林石峰、喀斯特平原溶隙漏斗喀斯特峰林、谷地喀斯特峰叢洼地巖溶演化過程景觀5武隆芙蓉洞武隆天生三橋武隆天生三橋云陽龍缸奉節(jié)天坑豐都雪玉洞彭水阿依河重慶喀斯特風景區(qū)3.2巖溶地質災害我國22個省發(fā)生過。最常見的巖溶地質災害為巖溶塌陷。毀壞城鎮(zhèn)設施，導致道路建筑物破壞、通訊中斷、農(nóng)田毀壞、水庫滲漏、礦坑隧道突水，供水水源污染、嚴重時造成人員傷亡。6巖溶塌陷3.3.1目的在于查明對場地安全和地基穩(wěn)定有影響的巖溶發(fā)育規(guī)律，各種巖溶形態(tài)的規(guī)模、密度及其空間分布規(guī)律，可溶巖頂部淺層土體的厚度、空間分布及其工程性質、巖溶水的循環(huán)交替規(guī)律等，并對建筑場地的適宜性和地基的穩(wěn)定性作出確切的評價。3.2.1國內巖溶區(qū)常用勘察方法1.地質測繪：地表測繪:洞穴調查：洞穴形態(tài)特征和地質構造關系；地下水系的來源流向。

測繪的范圍和比例尺的確定，必須根據(jù)場地建筑物的特點、設計階段和場地地質條件的復雜程度而定。在較初期設計階段，測繪的范圍較大而比例尺較小，而較后期設計階段，測繪范圍主要局限于圍繞建筑物場地的較小范圍，比例尺則相對較大。7塌陷坑調查洞穴調查

3.3巖溶場地勘察重點內容：(1)地層巖性：可溶巖與非可溶巖組、含水層和隔水層組及它們之間的接觸關系，可溶巖層的成分、結構和可溶解性；第四系覆蓋層的成因類型、空間分布及其工程地質性質。(2)地質構造：場地的地質構造特征，尤其是斷裂帶的位置、規(guī)模、性質，主要節(jié)理裂隙的網(wǎng)絡結構模型及其與巖溶發(fā)育的關系。不同構造部位巖溶發(fā)育程度的差異性。新構造升降運動與巖溶發(fā)育的關系。(3)地形地貌：地表水文網(wǎng)發(fā)育特點、區(qū)域和局部侵蝕基準面分布，地面坡度和地形高差變化。新構造升降運動與巖溶發(fā)育的關系。(4)巖溶地下水：埋藏、補給、徑流和排泄情況、水位動態(tài)及連通情況，尤其是巖溶泉的位置和高程；場地可能受巖溶地下水淹沒的可能性，以及未來場地內的工程經(jīng)濟活動可能污染巖溶地下水的可能性。(5)巖溶形態(tài)：類型、位置、大小、分布規(guī)律、充填情況、成因及其與地表水和地下水的聯(lián)系。尤其要注意研究各種巖溶形態(tài)之間的內在聯(lián)系以及它們之間的特定組合規(guī)律。當需要測繪的場地范圍較大時，可以借助于遙感圖像的地質解譯來提高工作效率。在背斜核部或大斷裂帶上，漏斗、溶蝕洼地和地下暗河常較發(fā)育，它們多表現(xiàn)為線性負地形，因而可以利用漏斗、溶蝕洼地的分布規(guī)律來研究地下暗河的分布。在判讀地下暗河方面，利用航空紅外掃描照片效果較為理想。8巖溶病害常采用：高密度電阻率法、自然電位法、探地雷達。在巖溶場地進行地球物理勘探時，有多種方法可供選擇，如：高密度多極電法勘探、地質雷達、淺層地震、高精度磁法、聲波透視(CT)、重力勘探等。但為獲得較好的探測效果，必須注意各種方法的使用條件以及具體場地的地形、地質、水文地質條件。當條件允許時，應盡可能地采用多種物探方法綜合對比判譯。電法是最常用的物探方法，以電測深法和電剖面法為主。它們可以用來測定巖溶化地層的不透水基底的深度，第四系覆蓋層下巖溶化地層的起伏情況，均勻碳酸鹽地層中巖溶發(fā)育深度，地下暗河和溶洞的規(guī)模、分布深度、發(fā)育方向、地下水位，以及圈定強烈?guī)r溶化地段和構造破碎帶的分布位置等。92.地球物理勘探：利用物體的不同物理特性來辨別物體。高密度電法高密度電法成果圖地質雷達在巖溶場地勘察中，天然發(fā)射頻率一般集中在80~120MHz，穿透5~9m。在雷達剖面上，通?？梢宰R別出石灰?guī)r石芽、充填沉積物的落水洞、巖溶洞穴、豎井或溶溝。如同其他方法一樣，地質雷達不能識別巖土類型。因此它必須與鉆探相結合，以根據(jù)雷達剖面所獲得的異常布置鉆探而獲得更詳細準確的資料，同時也可檢驗雷達探測的準確程度，以獲得僅根據(jù)雷達剖面推測地下地質結構的可靠程度。10地質雷達地質雷達成果電磁法測量速度快，因而在大面積場地上測量效率高、費用低。通過沿剖面的逐點測量，最終可獲得用傳導值等值線表示的剖面圖。通常，石灰?guī)r石芽呈低傳導性，粘土層呈高傳導性，并且傳導率變化最大的部位預示著石灰?guī)r和粘土巖交界的出現(xiàn)。11瞬變電磁法瞬變電磁法成果圖123.工程鉆探：

目的是為了查明場地下伏基巖埋藏深度和基巖面起伏情況，巖溶的發(fā)育程度和空間分布，巖溶水的埋深、動態(tài)、水動力特征等。

鉆探施工過程中，尤其要注意掉鉆、卡鉆和井壁坍塌，以防止事故發(fā)生，同時也要做好現(xiàn)場記錄，注意沖洗液消耗量的變化及統(tǒng)計線性巖溶率(單位長度上巖溶空間形態(tài)長度的百分比)和體積巖溶率(單位面積上巖溶空間形態(tài)面積的百分比)。對勘探點的布置也要注意以下兩點：

(1)鉆探點的密度除滿足一般巖土工程勘探要求外，還應當對某些特殊地段進行重點勘探并加密勘探點，如地面塌陷、地下水消失地段；地下水活動強烈的地段；可溶性巖層與非可溶性巖層接觸的地段；基巖埋藏較淺且起伏較大的石芽發(fā)育地段；軟弱土層分布不均勻的地段；物探異?；蚧A下有溶洞、暗河分布的地段等。(2)鉆探點的深度除滿足一般巖土工程勘探要求外，對有可能影響場地地基穩(wěn)定性的溶洞，勘探孔應深入完整基巖3~5m或至少穿越溶洞，對重要建筑物基礎還應當加深。對于為驗證物探異常帶而布設的勘探孔，其深度一般應鉆入異常帶以下適當深度。4.遙感技術：5.靜力觸探：槽探鉆探取芯13可行性研究勘察初步勘察詳細勘察施工勘察勘察資料處理補充勘察初步評價場地穩(wěn)定性和工程建設適宜性按場地穩(wěn)定性及適宜性進行分區(qū)對地基基礎設計和巖溶治理提出建議采用綜合勘察方法媽祖樁基設計施工實踐各種要求工程地質測繪和調查方法物探方法鉆探方法3.2.2基本要求各階段勘察符合要求：可行性研究勘察：查明巖溶、洞隙發(fā)育條件，對危害程度和發(fā)育趨勢做出判斷，場地穩(wěn)定性和工程建設的適宜性做出初步評價；初步勘察：查明巖溶洞隙及其伴生土洞、塌陷的分布、發(fā)育程度和發(fā)育規(guī)律，并按場地的穩(wěn)定性和適宜性進行分區(qū)；詳細勘察：查明擬建工程范圍及有影響地段的的各種巖溶洞隙和土洞的位置、規(guī)模、埋深，巖溶堆積物性狀和地下水特征，對地基基礎設計和巖溶的治理提出建議；施工勘察：針對尚未查明的專門問題進行補充勘察。采用大直徑嵌巖樁時，尚應進行專門的樁基勘察。工程場地勘察步驟3.3工程場地勘察步驟與控制要點堅持以工程地質測繪與調查為先導原則；遵循從面到點、先地表后地下、先定性后定量、先控制后一般、先疏后密原則。施工勘察采取針對性手段進行補充勘察。3.4巖溶地區(qū)地基基礎的設計原則巖溶發(fā)育較輕，覆蓋或埋藏型，覆蓋層地質條件好，采用天然基礎與淺基礎。巖溶發(fā)育較輕，出露型巖溶或覆蓋層較淺、具備挖除條件，人工換填低強度混凝土等小溶洞地基表面的溶溝，滿足巖溶地基穩(wěn)定性驗算后，可按巖石地基采用淺基礎。巖溶發(fā)育較輕或中等，覆蓋或埋藏型，覆蓋層地質條件尚可，厚度足夠，采取地基處理方式后可滿足淺基礎設計要求，可采用地基處理后的淺基礎形式。巖溶發(fā)育較輕或中等，覆蓋或埋藏型，覆蓋層地質條件較差，地基處理措施無法滿足設計，可采用深基礎或復合地基處理后的深基礎形式。14淺基礎設計基礎形式選擇與基礎結構的調整方法：根據(jù)巖溶地基性評價、建筑結構具體形式選取，不均勻性越差，天然基礎形式與上部結構形式應完整性越好。以減少不均勻變形。調整措施：填塞、跨越、增大基礎面積及截面尺寸、調整柱網(wǎng)及基礎梁板布置、采用整體剛度更好的筏型及箱型基礎、改善上部結構完整性。3.5巖溶地基處理方法可采用單一工法處理方式，也可多種工法復合的地基處理方式。盡量選用加強上部結構和處理地基相結合的方式。1）換填法：挖除軟弱填充物，回填碎石、塊石、灰土或低強度混凝土等。2）褥墊法:不均勻土巖地基上，鑿除突出石芽，在基礎與巖石接觸部位設置褥墊（爐渣、中粗砂、碎石）調整地基不均勻變形。15復合CFG樁加褥墊層16灌漿孔及排氣孔布置圖灌漿施工3)灌漿充填法：

基礎下深埋溶洞，其它方法難度大時。注漿材料：水泥漿摻以一定比例粉煤灰和速凝劑水玻璃。通過向溶（土）洞內注入漿液，使巖土體中的空洞、裂隙等空間填充漿液，經(jīng)過一定時間漿液固結并與巖土體膠結形成整體達到高強度固結體。灌漿漿液應根據(jù)溶（土）洞地質情況采用不同配比進行加固，根據(jù)溶（土）洞的洞內無充填、半充填、流塑或軟塑狀土體充填狀態(tài)確定漿液濃度。特別是土洞，其洞內液體多呈泥漿狀且漿體比重較大，具較大懸浮力，直接填料法難以施工。因此，應根據(jù)鉆探結果及結合設計要求確定漿液。一般情況，當溶（土）洞內無填充物時，應向洞中灌入較濃漿液；當溶（土）洞內有填充物時，采用較稀漿液。灌漿施工技術除了應根據(jù)地質資料布置灌漿孔，還應布置相應的排氣孔。在灌注溶（土）洞的過程中，溶（土）洞內的空氣、水或充填物必須利用出氣孔排出來，才能保證漿液灌輸順利進行。4）剛性樁、半剛性樁、散體材料樁復合地基處理方法：覆蓋層一定厚度，經(jīng)地基處理后可滿足承載力和沉降要求。碎石樁法、灰土樁、旋噴樁、攪拌樁、CFG樁（水泥粉煤灰碎石樁的簡稱，即cementfIying-ashgravelpile)。17CFG樁旋噴樁施工流程雙管高壓旋噴鉆機碎石樁施工3.6案例一南山涂山湖塌陷勘察18南山片區(qū)屬低山巖溶槽谷地貌區(qū)，巖溶槽谷呈南北向展布，槽谷全長約16km，北段槽寬為0.5～1km范圍，南段槽寬為0.4～1.2km左右。槽谷標高400～500m，北高南低。具有北向長江卦閉，南向花溪河逐漸擴張?zhí)攸c。整個槽谷以龍井公園為分界點，北段為雙嶺單槽，南段為雙嶺雙槽，主槽偏向槽谷西側。槽谷內巖溶景觀發(fā)育，有溶蝕洼地，落水洞，干溶洞，充水溶洞，暗河天窗和暗河出口等呈串珠狀排列。溶蝕洼地由北向南展布，主要發(fā)育在西槽谷。洼地一般呈橢圓形，長8～10m，寬3~5m，個別小于3m。地層有第四系全新統(tǒng)雜填土層（Q4ml）、淤泥質粉質黏土（Q4l）、紅黏土（Q4el+dl）、下伏巖層為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1j）、雷口坡組（T2l）和須家河組（T3xj）地層。19

銅鑼山隧道和南山隧道涌水量曲線對比圖20涂山湖上湖干涸共有四條隧道穿越南山山脈，由北向南依次為慈母山隧道、銅鑼山隧道、南山隧道和真武山隧道。其中慈母山隧道僅穿越南山北側部分，穿越巖層主要為須家河組地層，以砂巖和泥頁巖為主，故而不會造成上方出現(xiàn)大部分塌陷坑洞。真武山隧道雖然穿越了嘉陵江組可溶巖地層，但是真武山隧道與地表垂直距離較淺，對地下水水文環(huán)境改變作用較小，無法使地下水環(huán)境發(fā)生突變造成上方出現(xiàn)大面積塌陷情況。故而能夠造成地下水文環(huán)境發(fā)生突變的只有剩下的兩條隧道，其分別為南山隧道和銅鑼山隧道。根據(jù)收集資料，通過對比分析得知，南山隧道涌水量在2013年7月6號曾發(fā)生突變，而銅鑼山隧道涌水量并無明顯的突變情況，因此判斷銅鑼山隧道形成的地下漏斗區(qū)域不是造成巖溶塌陷地下水環(huán)境突變的重要原因。人類工程活動21南山涂山湖塌陷坑22采取了混凝土充填應急措施的塌陷坑

充填塌陷坑（TX5）

充填塌陷坑（TX1）

地面塌陷的影響地面開裂塌陷塌陷坑對地面建構筑物影響23

雷口坡組與嘉陵江組4段分界線

照片7.3雷口坡組照片7.4雷口坡組與嘉陵江組4段分界線須家河組與雷口坡組分界線地質調查測繪下降泉2（D3002）下降泉1(D3001)

上升泉（D3003）24

仙女洞排泄支洞（D3004）女洞內部（D3004）溶洞天窗（D3006）25南山隧道地下水漏斗東西范圍26涂山湖區(qū)域地下水漏斗范圍南山隧道地下水漏斗南北范圍27瞬變電磁儀物探布線

物探成果圖圖中藍色區(qū)域為巖溶集中發(fā)育區(qū)，紅色區(qū)域為疑似巖溶溶腔區(qū)域，黑色區(qū)域為驗證區(qū)。往往物探結果與鉆探結果驗證有一定出入，需要原因分析，進而校正?？辈焓侄?8

鉆孔（ZK1）

照片5.3探槽（TC3）

鉆孔（ZK2）照片5.4探槽（TC4）29圖4.4

地下暗河塌陷溶洞分布情況塌陷機制30

工程爆破的震動波和地下水的潛蝕作用使得巖溶洞隙（土洞）變大，而上部的土層逐漸變??；土體就如同一個密閉蓋層，當?shù)叵滤粩嘞陆?，下部空洞形成真空負壓，遇強降雨時，土體不斷飽水自重增加和軟化，土體力學強度降低，極易產(chǎn)生豎向下落，從而發(fā)生地面塌陷。因此，塌陷機制為真空吸蝕機制。3.7案例二阿依河景區(qū)溶洞開發(fā)安全論證31目的：對該溶洞進行安全論證，主要是地下水形成洪水的安全影響論證，從而為溶洞的開發(fā)與保護提供重要科學依據(jù)，以期實現(xiàn)該風景區(qū)的安全、合理開發(fā)利用及有效保護。概況：該溶洞總長約1.2公里，自洞口入內，約320m處分為上、下兩洞，在約680m處，上、下洞有一陡立斜洞使上下洞連通，溶洞人能達到最里處，為一溶洞大廳，廳頂高約30余米，洞頂有巖溶垂直管道與地面落水洞相連，由于洞內光線暗，洞頂高，洞頂巖溶管道大小目不能辯，更不得知管道的走向，連通情況。匯流流域面積內降雨后，洞頂有水自頂懸流而下，有如飛瀑，暴雨尤甚。溶洞包括主洞及各支洞，長約1.3km；匯、排水面積經(jīng)圖上量測約為6.74km2。溶洞口出露的貫通性裂隙32黃色是溶洞上洞支洞綠色是溶洞下洞粉紅色為溶洞上洞33它們在G（G’）處，有一陡立支洞將上下洞聯(lián)通，下洞標高約257.2m，上洞連接處標高約267.2m，高差約10m。下洞排泄不及時，會積水，以致下洞最低處被淹沒而不能通行。上洞常年干爽，未有淹沒跡象，經(jīng)訪問當?shù)厝攵创迕瘢从猩隙囱蜎]記錄。341號落水洞2號落水洞現(xiàn)場調查，在洞口東南面約1.2km處山谷中有一落水洞（1號），論證區(qū)內約6.05km2匯水面積匯聚的雨水經(jīng)該落水洞流入溶洞，在溶洞洞口南面約1km處另有一落水洞（2號），該落水洞匯水面積約0.69km2。調查期間發(fā)現(xiàn)，溶洞在暴雨或連續(xù)降雨情況下，洞口有水流出。短期降雨情況下，洞口無水流出，表明在降雨較少情況下，雨水可沿溶洞沿阿依河裂隙排泄，降雨量大時，裂隙排水不及，從洞口排出。

2號洞洞口及洞內發(fā)育開闊，形成年代久，應是早已形成，由于溝谷下切，該匯水面積內的江水沿溝谷下泄時，在1號落水洞處形成更低的新的排水通道，因此改變了原有的地下水下滲途徑，因此，以這兩個落水洞為匯流點，形成2個匯水區(qū)，其中1號落水洞集中了絕大部分降雨的匯水，而2號洞洞口只接受1號以下段的匯水。入滲地下水流量計算：35地表調查期間為小到中雨，持續(xù)時間較長，估算當時的流量約為0.35m3/s,而，根據(jù)村民所見的最大暴雨時，流量應為這個流量的20倍，據(jù)此，初步測算約為7m3/s。根據(jù)阿依河景區(qū)氣象、水文資料，多年平均最大日降雨量93.9mm，日最大降雨量145.72mm(1998.8.1)，匯水面積按S總為6.74Km2計算，取控制性降雨工況三種。工況Ⅰ：多年平均最大日降雨量93.9mm，保守估計選取設計降雨為100mm作為常年暴雨控制工況，為安全起見，保守地取降雨時間集中在12小時。工況Ⅱ：日最大降雨量145.72mm作為控制工況，為安全起見，保守地取降雨時間集中在12小時。工況Ⅲ：日最大降雨量145.72mm作為最不利情況下控制工況，為安全起見，保守地取其75%的降雨時間集中在6小時內。《地質災害防治工程設計規(guī)范》（DB50/5029-2004）推薦的如下公式計算：雨水設計流量Q式中：Q---雨水設計流量（l/s）q---設計暴雨強度(l/s·ha)Ψ---徑流系數(shù)F---匯水面積(ha)地表匯水區(qū)的降雨，一部分下滲進入土中和基巖裂隙中，由于該地區(qū)上游大部分段植被豐富，土層較厚，保水性好，只有下游少面積段灰?guī)r裸露，保水性較差，因此取徑流系數(shù)Ψ=0.5。求得，工況Ⅰ：Q=7.8m3/s工況Ⅱ：Q=11.47m3/s工況Ⅲ：Q=17.2m3/s工況Ⅱ流量是根據(jù)極端天氣，歷史最大降雨量計算，因此相較前面估算的7m3/s大，據(jù)此認為以上各工況流量計算偏于保守安全，可以作為論證測算依據(jù)。36

地表匯水區(qū)的降雨，一部分下滲進入土中和基巖裂隙中，大部分會形成地表徑流最后匯到落水洞進入地下暗河。在地下暗河的流通途徑也不能完全揭示，但根據(jù)該地區(qū)前面闡述的地層巖性與地址構造，可以基本確定地下水的流通主要是沿優(yōu)勢貫通性結構面（LX1）、層面，以及幾乎垂直于LX1的另一組貫通性相對較差的裂隙LX2，將這些如地下迷宮一般的地下暗河聯(lián)通，形成巖溶水的最便捷通道。但應該注意，由于地下暗河的通道寬窄不一，因此它的流通途徑并不唯一，隨降雨強度不同，流量大小不同，而可能變化，當流量大，原有流通途徑受到阻塞，不能暢通時，水會雍塞，抬高地下水位，這時地下水會尋找新的出路，可能部分會進入另外的排泄通道，而沒有匯入我們論證的溶洞，因此，這兩個落水洞的匯水并非全部注入溶洞。按前述的水量計算應是偏安全。37溶洞淹沒可能性分析進行溶洞淹沒可能性分析，包括下洞、上洞以及上洞的支洞。從地下水排泄規(guī)律，大廳水開始溢流后，首先流向下洞，下洞最低處應存在排泄途徑，但是排泄能力很小，因此才會出現(xiàn)，連續(xù)降雨后下洞被淹沒的情形（調查期間有出現(xiàn)），由于沿下洞溢出最高點C點標高比最低點高約4.3m，當排泄不及時，下洞會被淹沒，因此下洞淹沒的可能性大。但上洞由于比下洞高得多，即高差達十余米，因此上洞會否被淹沒需要計算確定。參照《水力學》中閘孔淹沒出流計算模型（見圖6所示），根據(jù)能量方程，下洞被淹沒后，流速參照如下公式。38圖6閘孔淹沒出流計算模型滿管（或完全淹沒的溶洞）的任意過水斷面的流速可由如下公式計算：用于計算閘口處（即過水斷面最窄處）流速計算，這里假定為C-C斷面的流速、流量計算。其中，H1為下游自由水面標高，可以理解為該溶洞淹沒后下游溢出口德標高；H2為上游由于淹沒雍塞水位上升達到一定平衡后的自由水面標高。上下游自由水面高差：徑流系數(shù)Ψ：0.50設計暴雨重現(xiàn)期P：50a匯水面積F：6.74km2（674ha）由于洞壁不軌者、粗糙的折減系數(shù)，出于保守考慮，?。害?0.539序號控制截面面積S（m2）H1（m）H2（m）流速折減系數(shù)φ重力加速度g水頭差△H（m）截面流速v（m/s）流量Q（m3/s）12.6258.5259.50.51012.245.8122.6258.5260.50.51023.168.2232.6258.5261.50.51033.8710.0742.6258.5262.50.51044.4711.6352.6258.5263.50.51055.0013.0062.6258.5264.50.51065.4814.2472.6258.5265.50.51075.9215.3882.6258.5266.50.51086.3216.4492.6258.5267.50.51096.7117.44102.6258.5268.50.510107.0718.38表2控制截面流速流量計算表

圖7截面流速、流量隨水頭差增加趨勢圖當水頭差△H達到1m時，截面流速為2.24m/s，流量Q可達到5.81m3/s；而當水頭差△H達到4m時，截面流速v達到4.47m/s，流量Q=11.63m3/s>11.47m3/s，即大于工況Ⅱ設計流量。當水頭差△H達到9m時，截面流速v達到6.71m/s，流量Q=17.44m3/s，這個流量大于工況Ⅲ結論設計流量，鑒于以上計算參數(shù)選用的數(shù)據(jù)相對保守安全，因此下洞淹沒后漫至上洞的可能性極小。其次，由于來水主要為洞最里端大廳頂部的漏斗，鑒于它以上的地下水流經(jīng)通道截面的限制，顯然其截面會更小，因此，洞頂?shù)膩硭@然不會大于設計流量。由于上洞洞體開闊，洞截面大，被淹沒可能性幾乎沒有。上洞的支洞，由于地形標高更高，更加不可能被漫及。因此，不論降雨強度多大，上洞總能保證有一段不會被水漫及的安全區(qū)域。溶洞開發(fā)后，由于下洞淹沒可能性大，存在風險，但通過安全系統(tǒng)風險分析，造成人員傷亡事故的原因都是可以通過設計、制度、監(jiān)測、預警得到消除和控制，即安全風險在可控范圍內。40分區(qū)危險性小區(qū)（A）：是指不論什么工況下的降雨，都不會被水沒及；危險性中等區(qū)（B區(qū)）：在極端暴雨條件下（工況Ⅱ）可能淹沒區(qū)域；其中危險性危險性大區(qū)（C區(qū)）：在多年平均最大暴雨條件（工況Ⅰ）下可能淹沒區(qū)域危險性危險性極大區(qū)（D區(qū)）：是指一般性降雨條件下可能淹沒區(qū)域。41溶洞洪水致災的事故樹分析42事故樹分析（FaultTreeAnalysis,簡稱FTA）是安全系統(tǒng)工程的重要分析方法，事故樹分析也稱故障樹分析。它是從一個可能的事故開始一層一層地逐步尋找引起事故的觸發(fā)事件、直接原因和間接原因，并分析這些事故原因之間的相互邏輯關系，用邏輯樹圖把這些原因以及它們的邏輯關系表示出來。事故樹是一種演繹分析方法，即從結果分析原因的分析方法。（1）頂上事件的確定（2）基本原因（或基本事件）確定（3）求事故樹最小割集（4）結構重要度分析經(jīng)調查人員多次測算，由溶洞盡頭走到洞口，時間約50-60分鐘，考慮到溶洞尚未開發(fā)，洞內亂石嶙峋、局部積水影響及照明條件較差，溶洞開發(fā)后，洞內照明及道路條件將大大改善，發(fā)生險情時，約20分鐘內人員即可從溶洞最里端撤出到洞口位置。從開始降雨到溶洞盡頭大廳處開始出現(xiàn)滲水需30分鐘左右，從洞內大廳滿水溢流到下洞滿水至258.5m附近，則需要更長的時間，因此，只要及時預警，人員有足夠的時間疏散撤離。即便預警延誤，上洞游客沒能及時撤離出洞口，由于上洞淹沒可能性幾乎沒有，因此緊急時可以組織人員在上洞危險性小區(qū)域（地勢較高處）避險，等待救援。由此可見，降雨引發(fā)的洪水對溶洞內的游客、工作人員及設備安全等存在一定風險，但風險可控。43根據(jù)計算的結構重要性系數(shù)進行結構重要性排序為：Iφ(0)>Iφ(4)=Iφ(7)>Iφ(1)>Iφ(8)=Iφ(9)=Iφ(10)=Iφ(11)>Iφ(3)=Iφ(2)>Iφ(5)=Iφ(6)=Iφ(12)=Iφ(13)因此，基本事件X0（洞內水位超警戒）重要程度最高，因為其為條件事件，洞內水位超警戒是安全事故發(fā)生的前提條件。監(jiān)測方法流速監(jiān)測：采用流速計，在節(jié)點位置監(jiān)測流速，從而可以計算出流量。水位監(jiān)測：采用在重要節(jié)點位置設置水位標尺，記錄水位高以及隨時間的上漲速率，來判斷危險性，從而為預警提供依據(jù)。雨量監(jiān)測：可以在附近設置一個雨量觀測裝置，也可以通過在水文站搜集，但最好自己觀測，以便和流量觀測數(shù)據(jù)對應分析，為積累觀測資料和更準確地確定預警標準提供依據(jù)。為保證人員安全，洞內關鍵點應布置視屏監(jiān)視設施，該視屏監(jiān)視可用于人員疏散的監(jiān)視，也可作為監(jiān)測的手段。44建議防范措施如下：(1)投入必要的安全設施設備，包括檢監(jiān)測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及監(jiān)視系統(tǒng)；(2)建立健全安全管理制度，責任落實到人，制度上控制，有防漏措施，確保不因個人的疏忽失誤，造成嚴重后果；(3)儀器設備設備應定期和不定期檢查和及時維修；(4)定期和不定期檢查警示標識是否損壞，是否存在移動造成誤解現(xiàn)象；(5)溶洞開發(fā)規(guī)劃設計應保證道路寬度，用電應使用安全電壓；(6)溶洞開發(fā)規(guī)劃設計應合理確定同時進洞人員的數(shù)量，確保能及時安全撤離；(7)雨季入洞前，做好安全教育與告知，使明白游客明白存在危險源，并清楚警示標識和撤離路線；(8)做好監(jiān)測以及數(shù)據(jù)記錄保存工作，為后期更精確的預警預報提供依據(jù)。(9)在G(G’)點，上下洞連通處，設置人員通行的逃生便捷通道，可以避免下洞疏散人群不必返回到最里端交匯處再從上洞逃生的線路，大大節(jié)約疏散時間。(10)編制專項應急預案，并組織演練。453.8案例三貴南高鐵朝陽隧道6.10突水事故2018年6月10日，在貴州省荔波縣朝陽鎮(zhèn)，由中鐵十二局集團承建的朝陽隧道輔助坑道出口平導距洞口1893米處掌子面（PDK170+674）在發(fā)生初次鉆孔噴水后，停止掘進，在進行輔助超前地質預報施工作業(yè)時，突發(fā)瞬時巨量涌水突泥。人員傷亡：突然巨量涌水集中涌出，造成洞內2名作業(yè)人員遇難。洞口外約100米處，有一當?shù)卮迕褡杂型诰驒C正在清理工作，被洞內突然涌水沖走。項目部積極組織搜救，找到受傷人員，并送往醫(yī)院，進行搶救，但無效而終。損失：平導洞內開挖臺架（距離洞口1800米）、12米二襯臺車（距離洞口716米），一直被泥水沖出平導洞外，洞口三臺風機、應急物資庫及值班房被整體沖走沖毀。46工程概況朝陽隧道中心里程為DK166+169，該隧道全長12734m，洞身所穿過的山體植被發(fā)育，隧道最大埋深約386m（事故點PDK170+671處埋深約230m)。隧道為雙線單洞，設“2橫1斜2平”，出口設低于正洞3米的平導用于施工和運營期的排水。朝陽隧道為貴南鐵路貴州段先期開工標，于2016年12月26日中標進場施工。出口平導于2017年4月1日正式進洞施工，截止目前出口平導己掘進1893米。出口平導PDK170+394～PDK170+814段為二疊系灰?guī)r夾頁巖（P1q），Ⅲ級圍巖，采用Ⅲ級錨噴襯砌，按設計全斷面施工，其中PDK170+671處埋深約230m。47情況處治經(jīng)過2018年5月30日凌晨4時30分,朝陽隧道出口平導PDK170+674掌子面在開挖鉆孔作業(yè)時，底板中心鉆孔出現(xiàn)濁水，壓力逐漸增大，噴射約10米遠，6時許水由混濁變清，8時30分停止出水，同時在出水點周邊水平鉆孔（4.5米）探測均未出水,9時補鉆剩余炮孔時，底板中心偏右及右側2個鉆孔出現(xiàn)濁水，噴射約10米遠，撤人觀察至12點，水色變清但水量水壓一直未減，之后又在出水點上方水平鉆孔探測，共鉆孔8個，其中3個孔在底板上約40cm處出濁水，噴射距離大約15-20米，流量計監(jiān)測洞內涌水量約744方/小時，未見減小但有變清趨勢，同時掌子面穩(wěn)定，