ПРИЧИНЫ РАЗРУШЕНИЯ ТОННЕЛЕЙ В ПРОЦЕССЕ ИХ ПОСТРОЙКИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

В практике строительства и эксплуатации тоннелей иногда проис­ходят случаи разрушения тоннелей. Основными причинами разруше­ния тоннелей являются:

неправильная оценка или недостаточное знание инженерно-геологи- ческих и климатических условий расположения тоннелей;

развивающееся во времени разрушающее (агрессивное) влияние подземных вод как на обделку, так и на окружающие ее породы, что, в конечном счете, ведет в некоторых случаях к изменению физико-ме­ханических характеристик пород, значительному увеличению горно­го давления и характера его воздействия на тоннельные обделки. Так­же вредное воздействие оказывают на тоннели содержащиеся в породе или выделяемые локомотивами газы, а также процессы выветривания пород, незакрепленных в тоннеле обделками;

ошибки в выборе типа и назначения размеров конструкций тоннеля (обделок тоннеля);

выбор неправильных методов организации и производства работ, а также низкое качество работ по сооружению тоннелей; воздействие на тоннель сейсмических сил.

К числу важнейших причин разрушения тоннелей следует отнести недостаточное знание инженерно-геологических условий на трассе тоннеля. Особую опасность представляют различные нарушения в гор­ном массиве: сбросы, сдвиги, обвалы, оползни, карстовые образования, наклонное напластование горных пород и наличие в них плоскостей скольжения в виде смоченных тонких глинистых пропластков, про­слоек или линз слабых водоносных и водонасыщенных пород в виде плывуна и др.

Недостаточный учет этих особенностей может привести к серьез­ным последствиям и даже разрушениям тоннелей в период их строи­тельства или эксплуатации.

В практике строительства тоннелей встречались случаи прорыва через нарушенную толщу коренных пород, в которых велась про­ходка тоннеля, большого количества воды или залегающих вблизи тоннеля плывунных пород.

Так, при сооружении тоннеля Сент-Жасинто (США) в тоннельную выработку произошел внезапный прорыв воды с дебитом 13,5 м³/мин. Работы по сооружению были возобновлены лишь через 7 месяцев после тампонажа породы с помощью цементации.

Значительный прорыв воды произошел при сооружении тоннеля Монт-д'Ор (Франция — Швейцария). Вода прорвалась через трещину в известняках, на вторые сутки расход поступающей воды достиг 300 м³/мин, а общий вынос породы составил 17 тыс. м³. Работы по со­оружению тоннеля возобновились после устройства перемычек в тон­неле и удаления воды.

При строительстве Медонского тоннеля (Франция) в кровле его произошел прорыв плывуна. Этот участок затем был пройден методом опорного ядра.

При строительстве одного из тоннелей из-за наличия в кровле трещи­новатых известняков и залегания над ними хрупкой отдельности, не связанной с остальной массой породы, произошел обвал, захвативший три звена длиной по 8 м (рис. 99). Сначала произошел местный обвал, который разрушил временные крепления, а затем обрушилась вся мас­са находившихся в кровле трещиноватых известняков. Высота вывала

Рис. 99. Обвал при строительстве тоннеля в несвязных из­вестняках

над сводом составила 12 м, ширина завала — 10 м, а длина — 18 м.

Горногеологические процессы раз­виваются в массиве во времени, и если их вредное воздействие на тоннельные конструкции не снижа­лось в период строительства, то оно может проявиться в период эксплу­атации тоннелей. Развивающееся во времени подошвенное и боковое гор­ное давление приводит к разруше­нию обделки тоннеля в период его эксплуатации (рис. 100).