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岩溶山区城市地下隧道工程地质灾害风险分析

付君宜 陈发达 沈志平 尹林莉 王祥

付君宜,陈发达,沈志平,等. 岩溶山区城市地下隧道工程地质灾害风险分析−以贵阳市为例[J]. 中国地质灾害与防治学报,2023,34(3): 1-9 doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202205013
引用本文: 付君宜,陈发达,沈志平,等. 岩溶山区城市地下隧道工程地质灾害风险分析−以贵阳市为例[J]. 中国地质灾害与防治学报,2023,34(3): 1-9 doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202205013
FU Junyi,CHEN Fada,SHEN Zhiping,et al. Analysis of risk of geological hazards for urban tunnel engineering in mountainous karst areas: A case study in Guiyang City[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2023,34(3): 1-9 doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202205013
Citation: FU Junyi,CHEN Fada,SHEN Zhiping,et al. Analysis of risk of geological hazards for urban tunnel engineering in mountainous karst areas: A case study in Guiyang City[J]. The Chinese Journal of Geological Hazard and Control,2023,34(3): 1-9 doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202205013

岩溶山区城市地下隧道工程地质灾害风险分析

doi: 10.16031/j.cnki.issn.1003-8035.202205013
基金项目: 贵州省科研机构创新能力建设专项资金项目(黔科合服企[2019]4003);中央引导地方科技发展资金项目(黔科中引地[2021]4001)
详细信息
    作者简介:

    付君宜(1988-),男,河南开封人,硕士,高级工程师,主要从事岩土工程方向的研究工作。E-mail:415981578@qq.com

    通讯作者:

    陈发达(1968-),男,贵州贵阳人,学士,研究员,主要从事城市轨道交通建设与管理工作。E-mail: 375431376@qq.com

  • 中图分类号: P694;U452.1+1

Analysis of risk of geological hazards for urban tunnel engineering in mountainous karst areas: A case study in Guiyang City

  • 摘要: 岩溶山区城市地下隧道工程施工过程中存在大量不确定地质灾害风险因素,由于成本和工期等原因无法详细查明所有水文地质和工程地质灾害风险源,导致各种灾害事故频发。目前对于隧道工程灾害评价方法多依靠专家打分,受人为主观因素影响大,且部分评价指标难以量化。为解决上述问题,依托岩溶山区轨道交通工程—贵阳市轨道交通2号线一期工程,统计其26段区间隧道施工过程中灾害发生位置、类型,仅选取明显相关地质灾害风险因素作为评价因素,根据灾害类型和地质灾害风险因素的位置关系反演出灾害发生频率与地质灾害风险因素间的耦合关系,建立岩溶山区城市隧道工程风险灾害评价体系。评价结果表明灾害发生频率与评价体系分段结果吻合程度均在69%以上,评价体系能够较好预测灾害发生频率。
  • 图  1  贵阳市轨道交通2号线区间隧道平面分布

    Figure  1.  The plan distribution of Guiyang rail transit line 2 sectional tunnels

    图  2  七机路口站—云峰路站区间隧道地面塌陷与地表脱空

    Figure  2.  Surface collapse and surface void on sectional tunnel of Qiji -Yunfeng station

    图  3  部分区间隧道灾害事故分布图

    Figure  3.  Distribution map of disaster accidents in some tunnel sections

    表  1  灾害数量统计

    Table  1.   Satistics of Disaster quantity

    灾害类型发生次数占比/%
    涌水涌泥(坍塌)8647.5
    地面塌陷(脱空)7139.2
    管道破损2212.2
    建(构)筑物沉降变形21.1
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    表  2  涌水涌泥(坍塌)灾害次数统计

    Table  2.   Statistics of of gushing water and bursting mud(collapse) disaster occurrences

    岩土分界面与拱顶距离/m次数 地下水位线与拱顶距离/m次数
    高于拱顶0~418 高于拱顶0~412
    高于拱顶4~813高于拱顶4~818
    高于拱顶8以上39高于拱顶8以上42
    低于拱顶0~46低于拱顶0~414
    低于拱顶4以上10低于拱顶4以上0
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    表  3  涌水涌泥(坍塌)灾害评价因素评分标准和权重

    Table  3.   Scoring criteria and weighting table for gushing water and bursting mud(collapse) risk evaluation factors

    评价因素分级分值计算权重
    岩土分界面高于拱顶:0~4 m和4~8 m10-平均距离0.50
    岩土分界面低于拱顶:0~4 m5-平均距离
    岩土分界面高于拱顶超过8 m或低于拱顶超过4 m0
    地下水位线高于拱顶:0~8 m10-平均距离0.35
    地下水位线低于拱顶:0~4 m5-平均距离
    地下水位线高于拱顶超过8 m或低于拱顶超过4 m0
    岩溶发育等级强8.30.15
    岩溶发育等级中5.1
    岩溶发育等级弱1.8
      注:当岩土分界面高于拱顶超过8 m或低于拱顶超过4 m时,地下水位线与拱顶距离评价因素分值直接取0。
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    表  4  地面塌陷(脱空)灾害评价因素评分标准和权重

    Table  4.   Scoring criteria and weighting table for surface collapse(void) risk evaluation factors

    评价因素分级分值权重
    岩溶发育等级强8.30.55
    岩溶发育等级中5.1
    岩溶发育等级弱1.8
    涌水涌泥(坍塌)灾害涌水涌泥(坍塌)评分结果0.45
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    表  5  管道破损灾害风险分级标准

    Table  5.   Pipeline breakage disaster risk classification standards

    风险因素分级风险等级
    地面塌陷(脱空)灾害风险等级为一级,
    且一级分段长度大于100 m
    一级
    其他情况均为三级三级
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    表  6  七机路口站—云峰路站区间隧道分段

    Table  6.   The running tunnel section of Qiji—Yunfeng station

    岩土分界面与拱顶距离/m里程里程代号
    高于拱顶0~4YDK10+273.3~YDK10+462.51
    YDK10+632.4~YDK10+745.33
    高于拱顶4~8YDK10+462.5~YDK10+632.42
    YDK10+745.3~YDK10+809.54
    低于拱顶0~4YDK10+809.5~YDK11+018.35
    低于拱顶超过4YDK11+018.3~YDK11+182.26
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    表  7  七机路口站—云峰路站区间隧道涌水涌泥(坍塌)灾害风险评价结果

    Table  7.   The evaluation of gushing water and bursting mud(collapse) on Qiji—Yunfeng station running tunnel

    里程代号岩土分界面与拱顶平均距离地下水与拱顶平均距离岩溶发育等级评价结果风险等级
    平均距离/m分值权重平均距离/m分值权重等级分值权重
    1高于拱顶2.67.40.5高于拱顶5.94.10.358.30.156.4一级
    2高于拱顶5.44.6高于拱顶6.33.78.34.8二级
    3高于拱顶3.66.4高于拱顶6.23.88.35.8一级
    4高于拱顶5.44.6高于拱顶6.048.34.9二级
    5低于拱顶2.12.9高于拱顶4.55.58.34.6二级
    6低于拱顶超过4008.31.2三级
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    表  8  七机路口站—云峰路站区间隧道地面塌陷(脱空)灾害风险评价结果

    Table  8.   The evaluation of surface collapse(void) on Qiji —Yunfeng station running tunnel

    里程代号岩溶发育等级涌水涌泥(坍塌)评价结果风险等级
    等级分值权重分值权重
    18.30.556.40.457.4一级
    28.34.86.7一级
    38.35.87.2一级
    48.34.96.8一级
    58.34.66.6一级
    68.31.25.1二级
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    表  9  七机路口站—云峰路站区间隧道管道破损灾害风险评价结果

    Table  9.   The evaluation of pipeline damage on Qiji—Yunfeng station running tunnel

    里程代号地面塌陷(脱空)风险等级长度/m风险等级
    1一级189.2一级
    2一级170.0一级
    3一级112.9一级
    4一级64.2三级
    5一级208.8一级
    6二级163.9三级
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    表  10  水井坡站—长岭路站区间隧道分段

    Table  10.   The geological summary of running tunnel section Shuijing—Changling station

    岩土界面与拱顶距离/m里程里程代号
    高于拱顶0~4ZDK20+167.8~ZDK20+311.81
    高于拱顶4~8ZDK20+683.4~ZDK20+898.33
    高于拱顶8以上ZDK20+311.8~ZDK20+683.42
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    表  11  水井坡站—长岭路站区间隧道涌水涌泥(坍塌)灾害风险评价结果

    Table  11.   The evaluation of gushing water and bursting mud(collapse) on Shuijing—Changling station running tunnel

    里程代号岩土分界面与拱顶平均距离地下水与拱顶平均距离岩溶发育等级评价结果风险等级
    平均距离/m分值权重平均距离/m分值权重等级分值权重
    1高于拱顶1.88.20.5高于拱顶0.99.10.358.30.158.5一级
    2高于拱顶8.10高于拱顶2.908.31.2三级
    3高于拱顶73高于拱顶6.63.48.33.9二级
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    表  12  水井坡站—长岭路站区间隧道地面塌陷(脱空)灾害风险评价结果

    Table  12.   The evaluation of surface collapse(void) on Shuijing—Changling station running tunnel

    里程代号岩溶发育等级涌水涌泥(坍塌)评价结果风险等级
    等级分值权重分值权重
    18.30.558.50.458.4一级
    28.31.25.1二级
    38.33.96.3二级
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    表  13  水井坡站—长岭路站区间隧道管道破损灾害风险评价结果

    Table  13.   The evaluation of pipeline damage on Shuijing—Changling station running tunnel

    里程代号地面塌陷(脱空)风险等级长度/m风险等级
    1一级144.0一级
    2二级371.6三级
    3二级214.9三级
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    表  14  阳明祠站—省医站区间隧道分段

    Table  14.   The running tunnel section of Yangmingci—Provincial hospital station running tunnel

    岩土界面与拱顶距离/m里程里程代号
    高于拱顶0~4ZDK34+897.8~ZDK34+971.23
    低于拱顶0~4ZDK34+793.7~ZDK34+897.82
    高于拱顶8ZDK34+636.7~ZDK34+793.71
    ZDK34+971.2~ZDK35+191.44
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    表  15  阳明祠站—省医站区间隧道涌水涌泥(坍塌)灾害风险评价结果

    Table  15.   The evaluation of gushing water and bursting mud(collapse) on Yangmingci—Provincial hospital station running tunnel

    里程代号岩土分界面与拱顶平均距离地下水与拱顶平均距离岩溶发育等级评价结果风险等级
    平均距离/m分值权重平均距离(m)分值权重等级分值权重
    1高于拱顶800.5000.355.10.150.8三级
    2低于拱顶1.93.1低于拱顶2.42.65.13.2二级
    3高于拱顶2.37.7低于拱顶2.82.25.15.4一级
    4高于拱顶80005.10.8三级
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    表  16  阳明祠站—省医站区间隧道地面塌陷(脱空)灾害风险评价结果

    Table  16.   The evaluation of surface collapse(void) on Yangmingci —Provincial hospital station

    里程代号岩溶发育等级涌水涌泥(坍塌)评价结果风险等级
    等级分值权重分值权重
    15.10.550.80.453.2三级
    25.13.24.2二级
    35.15.45.2二级
    45.10.83.2三级
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    表  17  阳明祠站—省医站区间隧道管道破损灾害风险评价结果

    Table  17.   The evaluation of surface pipeline damage on Yangmingci—Provincial station

    里程代号地面塌陷(脱空)风险等级长度/m风险等级
    1三级157.0三级
    2二级104.1三级
    3二级73.4三级
    4三级220.2三级
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    表  18  灾害风险等级与灾害发生频率

    Table  18.   Disaster risk level and frequency of disasters

    灾害类型风险等级灾害发生频率(m/处)
    涌水涌泥(坍塌)一级0~51
    二级51~200
    三级>200
    地面塌陷(脱空)一级0~83
    二级83~210
    三级>210
    管道破损一级0~270
    三级>270
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    表  19  与实际灾害发生频率相符的区间隧道长度占比

    Table  19.   Percentage of running tunnel length corresponds to the actual disaster frequency

    灾害类型与实际发生灾害
    频率相符的
    区间长度/m
    区间隧道总长度/m准确率占比/%
    涌水涌泥(坍塌)16978.823254.273.0
    地面塌陷(脱空)16038.823254.269.0
    管道破损21167.223254.291.0
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  • 收稿日期:  2022-05-07
  • 录用日期:  2022-08-17
  • 修回日期:  2022-07-26
  • 网络出版日期:  2023-04-06

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