程耀烜　鐘助

摘要 隨著人口和城市化的不斷增長，隧道系統(tǒng)的數(shù)量和復(fù)雜性在不斷增加，隧道安全保障問題越來越突出，因此，有必要全面掌握隧道及地下硐室災(zāi)害的工程地質(zhì)成因機(jī)理。基于前人的研究結(jié)果，對我國隧硐災(zāi)害的分布特征進(jìn)行了分析，并對常見隧硐災(zāi)害的地質(zhì)成因進(jìn)行了探討，得到了多種可能的地質(zhì)概化模型，研究發(fā)現(xiàn)，坍塌/地陷事故是最為嚴(yán)重的事故，在國內(nèi)外文獻(xiàn)和報(bào)刊中所報(bào)道數(shù)量最多；此外，突水突泥、瓦斯爆炸、崩塌和冒頂也是隧道施工中主要的事故類型，采取合理的防治措施，隧道事故數(shù)量及其帶來的損害程度是可以措施降低的。進(jìn)一步，基于國內(nèi)外工程實(shí)例，對隧硐中5種常見災(zāi)害（坍塌/地陷、突水突泥、巖崩、巖爆、變形過度）的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造作用、巖土體性質(zhì)、擾動誘因等影響因素進(jìn)行了分析，總結(jié)了各種災(zāi)害下隧道可能的失效模式，并建立了對應(yīng)的地質(zhì)概化模型，旨在為隧道安全建設(shè)提供借鑒意義。

關(guān) 鍵 詞 隧道災(zāi)害；工程分析；地質(zhì)概化模型；失效模式；防治措施

中圖分類號 X37；TV213.4? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

Overview of the distribution characteristics and geological generalization models of common tunnel disasters

CHENG Yaoxuan ZHONG Zhu

（1. Shanxi Transportation Planning Survey and Design Institute Co. LTD， Taiyuan， Shanxi 030012， China; 2. School of Civil and Transportation Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China）

Abstract With the continuous growth of population and urbanization， the number and complexity of tunnel systems are increasing， and concerns of tunnel safety are becoming more and more prominent. Therefore， it is necessary to comprehensively grasp the engineering geological mechanism of tunnel and underground space disasters. Based on the previous research results， the distribution features of the tunnel disaster in China were analyzed， and the common tunnel disaster geological genesis were discussed. Finally， a variety of possible geological generalized model were achieved in this paper. It has been found that the collapse/subsidence accidents are the most serious accident， therefore they have been reported most frequently in literature and newspapers. In addition， flooding， explosion， collapse and rock falling are also the main types of accidents in tunnel construction. The number of tunnel accidents and the damage caused by them can be reduced by taking reasonable prevention measures. Further， based on engineering examples in the world， the geological structure， tectonic action， geotechnical property， disturbance incentive and other influencing factors of the five kinds of common disasters in tunnel （such as collapse， flooding， rockfall， rock burst， excessive deformation） were analyzed. Their possible failure modes under various disasters tunnel were put forward， and the corresponding geological generalized models were set up so as to provide reference for tunnel safety construction.

Key words tunnel disasters; engineering analysis; geological generalization model; failure mode; prevention and control measures

0 引言

近年來，隨著我國“交通強(qiáng)國”戰(zhàn)略的實(shí)施，鐵路、高速公路得到迅速發(fā)展，隧道建設(shè)的規(guī)模越來越大，隧道里程、長度、埋深等紀(jì)錄也不斷被刷新。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2021年4月，我國在建的10 km以上超長公路隧道為54條[1]。而鐵路方面，伴隨西部地區(qū)鐵路建設(shè)規(guī)模逐年加大，高海拔、高烈度地震區(qū)、大埋深超長鐵路隧道也越來越多。尤其是作為國家的戰(zhàn)略性工程—川藏鐵路，沿線地形地質(zhì)和氣候條件非常復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，隧道比例占據(jù)總里程的86%[2]。此外，隨著水利工程、城市軌道交通、油氣工程等的蓬勃發(fā)展，隧道和地下硐室所承擔(dān)的作用也越來越突出[3]。因此，全面掌握隧道及地下硐室災(zāi)害的工程地質(zhì)成因機(jī)理，對隧道施工事故的安全防控具有重要的意義。

國內(nèi)外眾多學(xué)者對隧道災(zāi)害的分布特征已開展了研究，劉輝等[4]、張軍偉等[5]、孫振海等[6]對我國近年來的隧道施工事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，指出隧道坍塌為第一要害，事故次數(shù)和死亡人數(shù)均呈下降趨勢，主要集中在中西部地區(qū)，事故是人為可控的，加強(qiáng)管理是降低事故數(shù)量、減少死亡的關(guān)鍵。王[7]對2003—2016年城市地鐵施工事故案例進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析，根據(jù)事故風(fēng)險(xiǎn)源指向細(xì)化確定了風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，得到了事故風(fēng)險(xiǎn)傳遞性模型。周晶晶[8]對上海市10條越江隧道的交通事故數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，獲得了上海越江隧道事故的時(shí)空分布、傷亡程度和事故類型分布規(guī)律。胡群芳等[9]通過對2003—2011年我國地鐵隧道施工事故數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析，揭示了我國地鐵隧道施工事故發(fā)生規(guī)律。在隧道事故的地質(zhì)成因及地質(zhì)模型方面，Sousa 和Einstein[10]對全球132個(gè)重大隧道事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，提出了常見隧道災(zāi)害與工程地質(zhì)條件的相關(guān)性，指出了盾構(gòu)法可以大大減少隧道施工災(zāi)害。胡新紅等[11]對針對三黎高速公路盤嶺隧道工程發(fā)生的突水、突泥類破壞模式進(jìn)行分析，探索未膠結(jié)的富水壓性斷層突水、突泥的特征、模式及地質(zhì)成因。

綜上所述，目前針對于隧硐災(zāi)害的研究多數(shù)是統(tǒng)計(jì)其分布規(guī)律，對常見事故的失效模式及地質(zhì)成因歸納較少。因此，本文基于前人研究成果，對我國隧硐災(zāi)害的分布特征進(jìn)行了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際隧硐工程災(zāi)害，對常見隧硐災(zāi)害的地質(zhì)成因進(jìn)行了探討，得到了多種可能的地質(zhì)概化模型，為隧道安全建設(shè)提供借鑒意義。

1 我國隧硐災(zāi)害的分布特征

我國隧硐災(zāi)害的分布特征，已有學(xué)者們進(jìn)行了研究。張軍偉等[5]統(tǒng)計(jì)了2006—2016年我國隧道建設(shè)（不含地鐵隧道、市政隧道）中發(fā)生的89起事故，分析了我國隧道建設(shè)事故的特征，隧道事故發(fā)生類型以坍塌、爆炸、突水突泥、冒頂片幫、窒息中毒及滑坡崩塌為主，各類型事故所占比例如圖1所示。將圖1的數(shù)據(jù)經(jīng)過進(jìn)一步整理，可獲取各類型事故傷亡人數(shù)占比與相應(yīng)事故數(shù)量占比的關(guān)系，如圖2所示，從圖中可以看出，除冒頂片幫意外，事故傷亡人數(shù)與事故數(shù)量具有正相關(guān)性。此外，孫振海等[6]對我國在2005—2019年期間發(fā)生的109起隧道施工事故進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，給出了各事故類型的單次事故人員傷亡數(shù)（見圖3）以及2005—2009年的事故數(shù)量與死亡人數(shù)的關(guān)系（見圖4）。從圖1～圖4的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以獲得我國隧道災(zāi)害具有以下顯著特點(diǎn)。

1）坍塌、突水突泥、爆炸、崩塌和冒頂為隧道施工中主要的事故類型。其中，坍塌為事故發(fā)生最頻繁的事故類型，爆炸、火災(zāi)發(fā)生頻率雖不及坍塌，但是一旦發(fā)生將造成巨大的人員傷亡。

2）各類事故的傷亡人數(shù)與對應(yīng)事故數(shù)量具有正相關(guān)性。故而要降低事故的死亡人數(shù)，首先需采取措施降低事故的發(fā)生數(shù)量。

3）2005—2007年，隧道事故發(fā)生數(shù)量和死亡人數(shù)均處于較高水平，而從2008年以后，各年份發(fā)生的隧道事故數(shù)量和死亡人數(shù)總體處于下降態(tài)勢并趨于穩(wěn)定。說明隧道事故數(shù)量及其帶來的損害程度是可以采取措施降低的。

4）爆炸、火災(zāi)、窒息事故往往與施工管理失誤具有緊密的聯(lián)系，而坍塌、突水突泥、崩塌、巖爆（冒頂或片幫）及過度變形與隧道所在趨于工程地質(zhì)條件緊密相關(guān)[12-14]。

2 典型隧硐災(zāi)害的工程地質(zhì)概化模型

由上述隧道災(zāi)害的總體概況可知，與工程地質(zhì)條件緊密相關(guān)的災(zāi)害類型包括坍塌、突水突泥、崩塌、巖爆（冒頂或片幫）及過度變形。下面結(jié)合實(shí)例就以上幾類常見隧道災(zāi)害分析其地質(zhì)機(jī)理及其相應(yīng)的特點(diǎn)，并建立其工程地質(zhì)概化模型。

2.1 坍塌/地陷

國內(nèi)外文獻(xiàn)和報(bào)刊中所報(bào)道的隧道施工事故大多數(shù)是坍塌/地陷，但這并不意味著坍塌/地陷是隧道施工過程中發(fā)生的最多數(shù)事件。坍塌事件往往會造成一段隧道整個(gè)結(jié)構(gòu)的損毀，威脅著建筑施工、人民生命以及地面建筑物的安全，尤其是在城鎮(zhèn)地區(qū)，所造成后果是最嚴(yán)重的。造成隧道坍塌的常見地質(zhì)原因包括3類。

1）隧道圍巖結(jié)構(gòu)破碎，自穩(wěn)能力差。當(dāng)隧道穿過強(qiáng)風(fēng)化的軟弱巖體（如頁巖、砂泥巖等），由于節(jié)理發(fā)育，巖體開挖后強(qiáng)度急劇降低，圍巖自穩(wěn)能力低，易發(fā)生隧道坍塌。典型實(shí)例如廣西南黎鐵路那適2號隧道2009年的7.11重大坍塌事故，該隧道的圍巖為強(qiáng)風(fēng)化的粉砂巖夾頁巖，隧道打通300 m左右的距離，發(fā)生了坍塌，塌方長度40余米，10名被困人員遇難[15]。

2）隧道掌子面前部遇地質(zhì)條件迅速變化地層。當(dāng)隧道前部出現(xiàn)地質(zhì)條件變化快，未能及時(shí)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)而迅速釋放地應(yīng)力，易發(fā)生隧道坍塌。如2014年的黃延高速公路擴(kuò)能工程甘泉段7.28隧道坍塌事故，在隧道左線出口，出現(xiàn)了硬塑性黃土夾古土壤層（板結(jié)，幾近成巖）和黏土巖層的界面，界面結(jié)合差，在隧道開挖卸荷后，發(fā)生了脫層坍塌，造成了3人死亡。

3）隧道上覆層過薄。當(dāng)隧道上覆層過薄且為松散地質(zhì)體，襯砌和支護(hù)結(jié)構(gòu)未達(dá)到強(qiáng)度要求時(shí)，易發(fā)生隧道坍塌。典型事例如2016年5月份的德國萊茵河谷鐵路隧道工程坍塌事故（如圖5），隧道采用盾構(gòu)施工，其上覆地質(zhì)體為厚度為5 m的疏松沙土層和礫石沉積層，在外徑10.97 m的隧道周圍形成2 m厚凍土層以維持其穩(wěn)定，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)即將到達(dá)盾構(gòu)接收井時(shí)，盾構(gòu)機(jī)上部發(fā)生隧道坍塌，2臺盾構(gòu)機(jī)受限于地下，并引起地面萊茵河谷鐵路軌道扭曲變形，引起鐵路交通中斷[10]。

2.2 突水突泥

地下水活動是隧道突水突泥災(zāi)害發(fā)生的根源，隧道開挖后，打破了原始地下徑流的平衡，給地下徑流創(chuàng)造了通道。其次，不良地質(zhì)也是引起突水突泥的原因，例如溶洞、地下暗河、斷層破碎帶等不良地質(zhì)區(qū)域，特別容易發(fā)生突水突泥災(zāi)害。因此，富水和不良地質(zhì)組合是誘發(fā)隧道突水突泥災(zāi)害的主要地質(zhì)原因，根據(jù)隧道掘進(jìn)方向和地下水文地質(zhì)條件，常見的突水突泥災(zāi)害有8類。

1）緩傾地層隧道突水（圖6a））：地下水為自然水，地下水浸潤線與地面近于平行，當(dāng)隧道沿逆緩傾地層方向掘進(jìn)時(shí)，極易由地下水浸潤線以上進(jìn)入到浸潤線以下，在隧道掌子面前部出現(xiàn)突水突泥現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)引起掌子面坍塌而導(dǎo)致地面下陷。

2）難透水-透水互層地質(zhì)體突水（圖6b））：當(dāng)隧道穿越難透水-透水互層地質(zhì)體時(shí)，易在不透水層與透水層的截面處發(fā)生涌水突泥問題，往往也會誘發(fā)掌子面坍塌問題。

3）固結(jié)含水地層的突水（圖6c））：當(dāng)隧道在固結(jié)含水層內(nèi)掘進(jìn)，進(jìn)入浸潤線以下部分時(shí)，往往會發(fā)生掌子面和洞壁的突水問題，隧道內(nèi)發(fā)生坍塌的可能性較小。

4）地下溶洞/暗河涌水（圖6d））：隧道采用爆破的方式掘進(jìn)時(shí)，掌子面前方遇地下溶穴或地下暗河，在掌子面接近溶穴或暗河時(shí)，易出現(xiàn)集中涌水現(xiàn)象，掌子面發(fā)生坍塌，往往會導(dǎo)致人員傷亡的重大事故。

5）侵入裂隙含水巖涌水（圖6e））：侵入巖往往是火成巖巖漿侵入上覆軟巖緩慢冷卻而成，其具有強(qiáng)度高脆性強(qiáng)的特點(diǎn)，在地質(zhì)作用下，內(nèi)部裂隙比較發(fā)育。侵入巖中滲入的地下水往往是承壓水，隧道由不透水軟巖進(jìn)入裂隙侵入巖，會出現(xiàn)突發(fā)性的涌水現(xiàn)象，導(dǎo)致重大災(zāi)害事情發(fā)生。

6）含水裂隙巖突水（圖6f））：隧道掘進(jìn)入含水裂隙巖體，掌子面易出現(xiàn)集中突水現(xiàn)象，裂隙巖體內(nèi)部的軟弱夾層或碎石體會隨著涌水流出，嚴(yán)重會導(dǎo)致大的坍塌或大塊體崩落。

7）含水變質(zhì)黏土突水突泥（圖7g））：隧道由不透水黏土層掘入含水變質(zhì)黏土地質(zhì)體，易發(fā)生掌子面前部的突水突泥，掌子面發(fā)生崩塌。

8）黏土破碎帶突水突泥（圖7h））：隧道穿過含水黏土破碎帶時(shí)，會從掌子面裂隙出現(xiàn)大量涌水，有時(shí)會有泥沙從破碎帶擠出，偶爾在涌水的同時(shí)，出現(xiàn)山鳴現(xiàn)象。

2.3 圍巖崩落

圍巖崩落是指巖石結(jié)構(gòu)體沿結(jié)構(gòu)面發(fā)生滑脫或者發(fā)生墜落，是一種典型的巖石塊體失穩(wěn)。受不良地質(zhì)條件影響，硐室塊體失穩(wěn)呈現(xiàn)出不同的破壞模式，主要表現(xiàn)出3種。

1）硐壁楔形體型圍巖崩落：塊體受3組結(jié)構(gòu)面控制，其中2組為外傾交匯結(jié)構(gòu)面（如圖7a）中J1和J2），另一組結(jié)構(gòu)面切割塊體成自由體（圖7a）中J3，通常是巖體的層面或巖脈），隧道/硐室開挖出現(xiàn)臨空面后，受以上3組結(jié)構(gòu)面控制的塊體呈現(xiàn)楔形體滑落。最典型的工程災(zāi)害為1977年安哥拉的Cahora-Bassa水利工程的調(diào)壓室的巨型巖崩，如圖7a）所示，約2 000 m3的塊體受到兩斜交的外傾結(jié)構(gòu)面切割，頂部由煌斑巖脈包圍，在施工過程中發(fā)生了崩塌，造成巨大的損失[16-17]。

2）硐壁平面型圍巖崩落：塊體受兩組結(jié)構(gòu)面切割，滑動面的走向與隧道/硐室的掘進(jìn)方向近于平行，開挖后，以兩結(jié)構(gòu)面為邊界，從原巖中滑脫出來，如圖7b）所示。中國的雙江口水電站地下廠房的豎直邊墻就有很多平面型巖崩[18]。國外，比較著名的是瑞典的Holjebro水電站地下廠房，在1978年施工過程中，沿硐室掘進(jìn)方向發(fā)生長度為35 m的硐壁平面型巖崩[19]。

3）硐頂塊體墜落：硐頂巖石受多組結(jié)構(gòu)面切割后形成自由塊體，當(dāng)其形狀呈現(xiàn)上尖下寬形態(tài)時(shí)，塊體受周圍圍巖約束小，易從硐頂墜落，最常見如四面體塊體巖崩（見圖7c））。2017年，雙江口水電站地下廠房施工時(shí)，主變室硐頂發(fā)生了梯形體的大塊體墜落[18]。

2.4 巖爆

巖爆事故是由塊狀或完整的脆性巖石在超應(yīng)力條件下引起的，即巖體的地應(yīng)力超過了材料的局部強(qiáng)度。它會導(dǎo)致巖塊剝落，嚴(yán)重情況下下會引起巖體的突然而劇烈的破壞。巖爆有多種類型，其破壞機(jī)制也各不相同[14，20]。本研究中，基于巖爆造成后果嚴(yán)重性，狹義地將巖爆定義為劇烈而突然的巖石破裂，包括自重應(yīng)力型巖爆、構(gòu)造應(yīng)力型巖爆以及綜合應(yīng)力型巖爆[21-23]，其地質(zhì)機(jī)制分別有以下特點(diǎn)。

1）自重應(yīng)力型巖爆：最大主應(yīng)力方向與豎直方向近于平行。一般情況下，最大主應(yīng)力與上覆層的自重引起的應(yīng)力相等；但是在構(gòu)造運(yùn)動引起的深部巖層迅速抬升（深部巖體向上隆起擠壓）或者上覆層快速侵蝕或大規(guī)模開挖（埋深變淺，原巖應(yīng)力來不及釋放）情況下，最大主應(yīng)力大于上覆層自重引起的應(yīng)力。自重應(yīng)力型巖爆的地質(zhì)模型如圖8a）所示，由于豎向最大主應(yīng)力作用下，積累了大量的彈性應(yīng)變能，當(dāng)硐室開挖時(shí)，引起水平方向的卸荷，巖體很容易朝臨空方向，釋放大量能量，發(fā)生瞬間的脆性破壞。因此，自重應(yīng)力型巖爆往往發(fā)生在深埋隧道的兩壁或地下硐室的邊墻上，典型實(shí)例如雙江口地下廠房巖爆（圖8a））[18]、波蘭煤礦巖爆（發(fā)生了2 000多次巖爆）[24]、南非金礦區(qū)巖爆（發(fā)生了1 200多次）[24]。

2）構(gòu)造應(yīng)力型巖爆：最大主應(yīng)力近于水平方向，埋深較大，地層構(gòu)造作用比較強(qiáng)烈或比較集中。 構(gòu)造應(yīng)力型巖爆多數(shù)發(fā)生在硐頂或者硐底，由于水平方向的地應(yīng)力占據(jù)主導(dǎo)，隧道開挖卸荷后，水平地應(yīng)力積累的能量沿臨空面瞬間釋放，發(fā)生巖爆災(zāi)害（圖8b））。典型如我國的米倉山隧道巖爆（圖8b））[25]、二郎山公路隧道巖爆[26]等。

3）綜合應(yīng)力型巖爆：受巖體巖性、地質(zhì)條件及高山峽谷地貌的影響，巖體內(nèi)部存在局部的構(gòu)造應(yīng)力集中帶，該構(gòu)造應(yīng)力集中帶是豎向自重應(yīng)力和水平構(gòu)造應(yīng)力共同作用的結(jié)果，當(dāng)隧硐開挖卸荷后，構(gòu)造應(yīng)力帶外部的巖體易發(fā)生瞬間破壞，如圖8c）所示。綜合應(yīng)力型巖爆往往發(fā)生在隧硐拱肩處，如錦屏二級水電站地下廠房巖爆（圖8c））[27]。

此外，由于巖體具有粘彈性的特征，內(nèi)部積累的能量往往來不及釋放，導(dǎo)致巖爆具有顯著的時(shí)空滯后性。筆者在參與雙江口水電站地下廠房開挖工程中發(fā)現(xiàn)，左岸引水發(fā)洞室群各部位開挖中巖爆普遍發(fā)育，如圖9所示，且洞室?guī)r爆具有以下特征。

1）空間上：巖爆現(xiàn)象主要集中在硐室靠上游的邊墻及硐肩位置。

2）時(shí)間上：剛開挖時(shí)，巖爆現(xiàn)象發(fā)生較少；開挖2～3 d后，開始出現(xiàn)巖爆現(xiàn)象，深度為0.1～0.2 m；開挖成型3～5 d，已巖爆位置巖爆加劇，深度增至0.2～0.4 m，且范圍擴(kuò)大。開挖成型7 d以上，巖爆深度進(jìn)一步加大，深度大于0.5 m，隨后穩(wěn)定。

3）距掌子面越遠(yuǎn)，巖爆范圍越大，深度越深。

2.5 變形過度

隧道內(nèi)部或表面的過度變形暫時(shí)不會發(fā)生隧道的全面坍塌，但會影響隧道的正常使用，如果不對隧道的過度變形進(jìn)行控制，長期發(fā)展下去可能會導(dǎo)致隧道失穩(wěn)。隧道的變形過度與地形地貌、地層巖體結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動、地下水以及地應(yīng)力有密切的關(guān)系，受上述因素影響，筆者總結(jié)出4種可能發(fā)生的隧道變形過度地質(zhì)模型。

1）地形偏壓引起的硐肩變形過度（圖10）：當(dāng)邊坡上的隧硐坐落于穩(wěn)定性差的易坍塌體上，且下部賦存有軟弱面時(shí)，受邊坡地形的影響，隧硐左、右兩個(gè)肩部承受的壓力處于長期不對等狀態(tài)，圖10中坡體上游不穩(wěn)定體對隧道的壓力明顯大于下游易坍塌體對隧硐的壓力，在這種差異壓力的長期作用下，尤其是隧硐襯砌強(qiáng)度不夠時(shí)，隧硐肩部易產(chǎn)生過度變形。例如，2002年瑞士的Gothard隧道在施工過程中，就是由于隧道外部軟弱體的擠壓，導(dǎo)致了過度變形，最后發(fā)生坍塌事故[10]。

2）地層偏壓引起的硐肩變形過度（圖11）：當(dāng)隧硐處于脆性較大的層狀巖體內(nèi)部，且?guī)r層結(jié)構(gòu)面剪切強(qiáng)度較低，層間裂隙比較發(fā)育的條件下，隧硐上游的巖層有著沿巖層結(jié)構(gòu)面向下滑移的趨勢，必然對隧硐作用有偏壓荷載（見圖11），長期作用下，這種地層的偏壓荷載也可能導(dǎo)致隧硐硐肩變形過度。典型如1985年意大利那不勒斯的導(dǎo)水涵洞（羅塔雷爾至圣維托雷段），開挖650 m后，由于巨大的偏壓導(dǎo)致噴射混凝土開裂，數(shù)小時(shí)后鋼拱屈曲，24 h后變形200 mm，12 d后變形400 mm[10]。

3）活動斷層引起的隧硐變形過度（圖12）：隧道線路選擇時(shí)往往會盡量避開活動斷層，當(dāng)遇到大的斷裂帶，隧道線路無法繞開時(shí)，活動斷層的蠕動會導(dǎo)致隧道變形過度。最典型的實(shí)例就是我國正在修建的川藏鐵路（雅安-靈芝段），其間要穿越十多條活動斷裂帶，如瀾滄江斷裂帶、怒江斷裂帶、金沙江斷裂帶、龍門山斷裂帶南段等，這些大型活動斷裂帶的錯動或?qū)е滤淼兰拌F軌的過度變形，給工程界帶來了極大的困難，因此，川藏鐵路也成為了到目前為止最難的工程[28-31]。

4）隧道底鼓引起的變形過度（圖13）：出現(xiàn)隧道底鼓常見有2種情況，第1種是水平構(gòu)造應(yīng)力較大，隧道基巖薄層狀分布，當(dāng)開挖卸荷后，隧道底板向上鼓出，其機(jī)理與構(gòu)造應(yīng)力巖爆類似，例如蘭渝鐵路梅嶺關(guān)隧道，水平地應(yīng)力達(dá)到9 MPa以上，在2017年運(yùn)行期間，隧道仰拱隆起變形達(dá)20 mm以上，后經(jīng)處理后達(dá)到了穩(wěn)定[32]。第2種就是隧道處于遇水易膨脹的軟巖或軟土中，軟巖或軟土膨脹之后，朝臨空方向擠出，導(dǎo)致隧道底鼓變形過度，例如，瑞士的Chienberg隧道在隧道施工過程中軟巖發(fā)生了膨脹，且因之前的坍塌而暫停施工，仰拱仍然敞開，4周后，在塌陷區(qū)域附近（后面）的仰坡觀測到1.5 m的隆起[10]。

3 結(jié)論

基于前人的研究結(jié)果，本文對我國隧硐災(zāi)害的分布特征進(jìn)行了分析，并對常見隧硐災(zāi)害的地質(zhì)成因進(jìn)行了探討，得到了多種可能的地質(zhì)概化模型，獲得以下主要結(jié)論。

1）坍塌/地陷事故為后果最為嚴(yán)重的事故，因此在國內(nèi)外文獻(xiàn)和報(bào)刊中所報(bào)道數(shù)量最多；此外，突水突泥、爆炸、崩塌和冒頂也是隧道施工中主要的事故類型。采取合適的措施，隧道事故數(shù)量及其帶來的損害程度是可以措施降低的。

2）基于國內(nèi)外工程實(shí)例，對隧硐中5種常見災(zāi)害（坍塌/地陷、突水突泥、巖崩、巖爆、變形過度）的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造作用、巖土體性質(zhì)、擾動誘因等影響因素進(jìn)行了分析，提出了各種災(zāi)害下隧道可能的失效模式，并建立了對應(yīng)的地質(zhì)概化模型，旨在為隧道安全建設(shè)提供借鑒意義。

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