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摘要：地下洞库工程建设可能诱发洞室及巷道坍塌冒顶、突水、岩爆等三种主要地质灾害，综合定性与定量两种评价方法，得出如下结论：坍塌冒顶地质灾害危险性为中等；突水、岩爆等地质灾害危险性为小。
关键词：地下洞库；地质灾害；危险性；预测评估
1.序言
这里的地质灾害预测评估主要指对工程建设可能诱发加剧的地质灾害进行危险性评估。项目拟建工程主要为300×104m3地下洞库，根据工程项目类型，确定预测评估范围为工程建设征用土地范围，面积0.76km2。
地下洞库为特殊工程，需进行地下施工。具体的施工方案有：所有洞室、巷道将全部采用光面爆破法施工；斜坡道、串联洞和水幕巷道均采用全断面一次掘进的方案，储油洞室将采用分台阶从上到下分层掘进的方案，分层高度定为10m，共有3层；竖井采用全断面正掘的方案。
根据施工方案分析，地下工程建设可能诱发洞室及巷道坍塌冒顶、突水、岩爆和地面塌陷等地质灾害，废弃石渣的不合理堆放易形成崩塌[1]。同时工程建设会造成含水层疏干环境地质问题。下面就前三种主要地质灾害进行评估。
2.坍塌冒顶灾害
坍塌冒顶灾害主要控制因素是地应力场的变化和围岩完整性、物理力学性质差异。在洞室、巷道施工时，主要依靠洞壁维持原岩稳定，在岩体内形成一个空洞。由于卸荷回弹，应力重分布，使其天然应力平衡状态遭到破坏，产生局部应力集中，进而可能造成两种形式的岩体破坏即地质灾害。一是当空洞区面积较大，围岩强度不足以抵抗上覆岩体重力时，顶板岩体内部形成的拉张应力超过岩层抗拉张强度时产生向下变曲和移动，尤其是在风化破碎带、岩脉穿插造成的破碎薄层和节理密集带处变化更加强烈，进而发生断裂破造成冒顶等灾害，危害井下施工人员和设备安全。二是结构面切割形成的四面体、五面体及六面体的掉块，沿依附面剪切滑移、剪切碎裂。
有限元模拟结果：在重力场和构造应力场（自重应力场+梯度为0.1MPa/m的水平构造应力场）的共同作用下，当洞室开挖后，在中间两个洞室的弧顶和底部局部出现剪切破坏。各洞室周围岩沿水平方向向洞内发生位移，位移大小约2cm；垂直方向位移较小，为毫米级，最大位移发生在洞室的底角处。各洞室顶部和边墙底角处出现压应力集中现象，最大应力15.6MPa；洞室两侧中部围岩体中存在0.5～0.7MPa的拉应力区。
评估区微风化、未风化层花岗岩节理裂隙不发育。评估区存在低温侵入的岩脉，由于冷凝收缩，岩脉和岩体结合部位裂隙发育，常伴有绿色蚀变矿物，破坏了岩体的完整性。
主要的洞室、巷道位于微风化、未风化层中。中风化、微风化、未风化岩石处于坚硬状态，抗拉强度5.07～10.47MPa，抗剪强度8.338～21.8MPa，岩石坚硬致密，力学性质好。
在岩石坚硬程度和岩体完整性定性分析的基础上，采用BQ法对岩石定量评价，结论为除局部岩脉穿插造成的破碎带、断层破碎带或节理密集带属Ⅲ级外，场区内微风化和未风化花岗岩BQ值评分均属于Ⅰ～Ⅱ级。按《工程岩体分级标准》（GB50218-94）中地下工程岩体自稳能力表确定，本工程储油洞室跨度为20m，当处于Ⅰ级岩体中，可长期稳定；当处Ⅱ、Ⅲ级岩体中，稳定性稍差，局部可发生掉块或塌方。串联洞跨度为9m，当处于Ⅰ～Ⅱ级岩体中，可基本稳定；当处于Ⅲ级岩体中，稳定性稍差，可发生局部掉块或小塌方。水幕巷道跨度为4m，可基本稳定。斜坡道（施工巷道）跨度为9m，当处于Ⅰ～Ⅱ级岩体中，可基本稳定；当处于Ⅲ级岩体中，裂隙发育程度高于Ⅰ、Ⅱ级，洞室开挖可导致四面体等楔形体失稳，稳定性差，可发生局部掉块或小塌方；当处于Ⅲ级以下岩体即处于中、强、全风化花岗岩中时，风化节理较发育，岩体被切割成多面体，强风化层岩体破碎，节理组数大于等于三组，中风化层节理组数2～3组，无自稳能力。竖井工程通过中、强、全三个风化层，岩体完整性差，为Ⅳ级，Ⅴ级岩体，易产生四面体等楔形体，产生片帮垮塌危险性高于下部微风化、未风化层岩体中的洞室。
综上所述，地下工程建设可能产生冒顶坍塌灾害，其地质灾害的危险性为中等。
3.突水灾害
区内地下水赋存于花岗岩风化裂隙、构造裂隙和脉状原生节理裂隙等基岩裂隙中，以潜水为主，单井出水量小于100m3/d。据评估区西北约1km处的钻孔（与评估区条件基本相同）抽水实验资料，地下水位埋深14.12m，降深2.05m，单井涌水量82.5m3/d，渗透系数1.71m/d，该孔上部20～50m段由于岩脉穿插，岩体破碎，网状裂隙水发育，淋雨状或涌流状出水。钻孔下部岩体完整，裂隙不发育。评估区西北约1.5km处的钻孔在钻至118m附近时发生漏水现象，有裂隙发育。静止水位为标高10.8m。根据抽水试验结果，以220.49m3/d稳定流量抽水时，水位持续下降。
洞库涌水量的估算如下[2]，300万m3洞库的几何形态按以下复式洞库考虑：共计8个洞室，洞室间距50m；单洞室跨度20m，洞高30m，长800m。洞室顶板标高按-70m考虑，设计水位10m；洞室涌水量可按下式计算：
在风化破碎带、岩脉穿插造成的破碎薄层和节理密集带处，地下水相对丰富，风化裂隙水单井涌水量小于100m3/d，脉状裂隙水单储油洞室涌水量119.1m3/d。
经分析地下工程建设可能诱发突水地质灾害，但其危险性为小。
4.岩爆灾害
在存在强烈的水平构造应力地区进行洞室施工时，常遇到岩爆、剥落、弯曲变形隆起和其它稳定性问题。脆性坚硬岩石岩爆产生的原因：地下洞室围岩高应力的集中，导致岩石爆裂的行为。发生的基本条件：①有足够大的埋深。②岩石要足够坚硬，脆性。在预可研阶段工程地质钻探中未见应力饼和钻孔崩落现象，说明此处地应力不大，未见应力集中现象。
依据以往资料，实测地应力值，Rc/σmax值介于6.99～14.86之间（详见表4—3），绝大部分大于7，根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94）表B.0.1，场区不属于高应力区。根据陶振宇提出的岩爆判别标准（在总结多个工程经验的基础上，陶振宇教授修正了巴顿法，建议了一组新的判别临界值，详见表4—4）。岩爆分级为Ⅱ级（Rc/σmax值5.5～14.5），岩爆特征为低岩爆活动，有轻微发射现象。综上，地下工程建设可能诱发岩爆地质灾害，但其危险性为小。
5.结论
地下洞库工程建设可能诱发主要地质灾害有洞室及巷道坍塌冒顶、突水、岩爆等，坍塌冒顶地质灾害危险性为中等；突水、岩爆等地质灾害危险性为小。
参考文献：
[1]宋俊德，程微，刘柳等.某地下水封洞库工程地质灾害危险性评估报告[R].锦州：辽宁工程勘察院，2008.
[2]某地下岩洞储备库工程可行性研究，2008
[3]《国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》（国土资发[2004]69号）
关键词：地下洞库；地质灾害；危险性；预测评估
1.序言
这里的地质灾害预测评估主要指对工程建设可能诱发加剧的地质灾害进行危险性评估。项目拟建工程主要为300×104m3地下洞库，根据工程项目类型，确定预测评估范围为工程建设征用土地范围，面积0.76km2。
地下洞库为特殊工程，需进行地下施工。具体的施工方案有：所有洞室、巷道将全部采用光面爆破法施工；斜坡道、串联洞和水幕巷道均采用全断面一次掘进的方案，储油洞室将采用分台阶从上到下分层掘进的方案，分层高度定为10m，共有3层；竖井采用全断面正掘的方案。
根据施工方案分析，地下工程建设可能诱发洞室及巷道坍塌冒顶、突水、岩爆和地面塌陷等地质灾害，废弃石渣的不合理堆放易形成崩塌[1]。同时工程建设会造成含水层疏干环境地质问题。下面就前三种主要地质灾害进行评估。
2.坍塌冒顶灾害
坍塌冒顶灾害主要控制因素是地应力场的变化和围岩完整性、物理力学性质差异。在洞室、巷道施工时，主要依靠洞壁维持原岩稳定，在岩体内形成一个空洞。由于卸荷回弹，应力重分布，使其天然应力平衡状态遭到破坏，产生局部应力集中，进而可能造成两种形式的岩体破坏即地质灾害。一是当空洞区面积较大，围岩强度不足以抵抗上覆岩体重力时，顶板岩体内部形成的拉张应力超过岩层抗拉张强度时产生向下变曲和移动，尤其是在风化破碎带、岩脉穿插造成的破碎薄层和节理密集带处变化更加强烈，进而发生断裂破造成冒顶等灾害，危害井下施工人员和设备安全。二是结构面切割形成的四面体、五面体及六面体的掉块，沿依附面剪切滑移、剪切碎裂。
有限元模拟结果：在重力场和构造应力场（自重应力场+梯度为0.1MPa/m的水平构造应力场）的共同作用下，当洞室开挖后，在中间两个洞室的弧顶和底部局部出现剪切破坏。各洞室周围岩沿水平方向向洞内发生位移，位移大小约2cm；垂直方向位移较小，为毫米级，最大位移发生在洞室的底角处。各洞室顶部和边墙底角处出现压应力集中现象，最大应力15.6MPa；洞室两侧中部围岩体中存在0.5～0.7MPa的拉应力区。
评估区微风化、未风化层花岗岩节理裂隙不发育。评估区存在低温侵入的岩脉，由于冷凝收缩，岩脉和岩体结合部位裂隙发育，常伴有绿色蚀变矿物，破坏了岩体的完整性。
主要的洞室、巷道位于微风化、未风化层中。中风化、微风化、未风化岩石处于坚硬状态，抗拉强度5.07～10.47MPa，抗剪强度8.338～21.8MPa，岩石坚硬致密，力学性质好。
在岩石坚硬程度和岩体完整性定性分析的基础上，采用BQ法对岩石定量评价，结论为除局部岩脉穿插造成的破碎带、断层破碎带或节理密集带属Ⅲ级外，场区内微风化和未风化花岗岩BQ值评分均属于Ⅰ～Ⅱ级。按《工程岩体分级标准》（GB50218-94）中地下工程岩体自稳能力表确定，本工程储油洞室跨度为20m，当处于Ⅰ级岩体中，可长期稳定；当处Ⅱ、Ⅲ级岩体中，稳定性稍差，局部可发生掉块或塌方。串联洞跨度为9m，当处于Ⅰ～Ⅱ级岩体中，可基本稳定；当处于Ⅲ级岩体中，稳定性稍差，可发生局部掉块或小塌方。水幕巷道跨度为4m，可基本稳定。斜坡道（施工巷道）跨度为9m，当处于Ⅰ～Ⅱ级岩体中，可基本稳定；当处于Ⅲ级岩体中，裂隙发育程度高于Ⅰ、Ⅱ级，洞室开挖可导致四面体等楔形体失稳，稳定性差，可发生局部掉块或小塌方；当处于Ⅲ级以下岩体即处于中、强、全风化花岗岩中时，风化节理较发育，岩体被切割成多面体，强风化层岩体破碎，节理组数大于等于三组，中风化层节理组数2～3组，无自稳能力。竖井工程通过中、强、全三个风化层，岩体完整性差，为Ⅳ级，Ⅴ级岩体，易产生四面体等楔形体，产生片帮垮塌危险性高于下部微风化、未风化层岩体中的洞室。
综上所述，地下工程建设可能产生冒顶坍塌灾害，其地质灾害的危险性为中等。
3.突水灾害
区内地下水赋存于花岗岩风化裂隙、构造裂隙和脉状原生节理裂隙等基岩裂隙中，以潜水为主，单井出水量小于100m3/d。据评估区西北约1km处的钻孔（与评估区条件基本相同）抽水实验资料，地下水位埋深14.12m，降深2.05m，单井涌水量82.5m3/d，渗透系数1.71m/d，该孔上部20～50m段由于岩脉穿插，岩体破碎，网状裂隙水发育，淋雨状或涌流状出水。钻孔下部岩体完整，裂隙不发育。评估区西北约1.5km处的钻孔在钻至118m附近时发生漏水现象，有裂隙发育。静止水位为标高10.8m。根据抽水试验结果，以220.49m3/d稳定流量抽水时，水位持续下降。
洞库涌水量的估算如下[2]，300万m3洞库的几何形态按以下复式洞库考虑：共计8个洞室，洞室间距50m；单洞室跨度20m，洞高30m，长800m。洞室顶板标高按-70m考虑，设计水位10m；洞室涌水量可按下式计算：
在风化破碎带、岩脉穿插造成的破碎薄层和节理密集带处，地下水相对丰富，风化裂隙水单井涌水量小于100m3/d，脉状裂隙水单储油洞室涌水量119.1m3/d。
经分析地下工程建设可能诱发突水地质灾害，但其危险性为小。
4.岩爆灾害
在存在强烈的水平构造应力地区进行洞室施工时，常遇到岩爆、剥落、弯曲变形隆起和其它稳定性问题。脆性坚硬岩石岩爆产生的原因：地下洞室围岩高应力的集中，导致岩石爆裂的行为。发生的基本条件：①有足够大的埋深。②岩石要足够坚硬，脆性。在预可研阶段工程地质钻探中未见应力饼和钻孔崩落现象，说明此处地应力不大，未见应力集中现象。
依据以往资料，实测地应力值，Rc/σmax值介于6.99～14.86之间（详见表4—3），绝大部分大于7，根据《工程岩体分级标准》（GB50218-94）表B.0.1，场区不属于高应力区。根据陶振宇提出的岩爆判别标准（在总结多个工程经验的基础上，陶振宇教授修正了巴顿法，建议了一组新的判别临界值，详见表4—4）。岩爆分级为Ⅱ级（Rc/σmax值5.5～14.5），岩爆特征为低岩爆活动，有轻微发射现象。综上，地下工程建设可能诱发岩爆地质灾害，但其危险性为小。
5.结论
地下洞库工程建设可能诱发主要地质灾害有洞室及巷道坍塌冒顶、突水、岩爆等，坍塌冒顶地质灾害危险性为中等；突水、岩爆等地质灾害危险性为小。
参考文献：
[1]宋俊德，程微，刘柳等.某地下水封洞库工程地质灾害危险性评估报告[R].锦州：辽宁工程勘察院，2008.
[2]某地下岩洞储备库工程可行性研究，2008
[3]《国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知》（国土资发[2004]69号）