一种断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法与流程

1.本技术涉及隧洞工程领域，具体而言，涉及一种断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法。


背景技术：

2.在我国工程建设过程中，受地形条件制约导致高速公路、长距离引调水工程等必须采用隧洞方案穿越山岭或槽谷，尤其是西部山区地质构造极其复杂，断层带发育特征及致灾隐蔽性较强，在施工过程中导致隧洞在穿越断层带尤其是区域性宽大断裂带此类复杂地质条件时常常会遇到各种未能预料的地质灾害，尤其是涌水突泥，涌水突泥灾害的发生对人员和机械的安全构成了严重威胁，并造成极大的经济损失，因此在隧洞穿越或即将穿越断层带施工过程中，需要在地质勘察的基础上，大量搜集断层带涌水突泥地质灾害典型案例，全面系统地查找隧洞穿越断层带涌水突泥致灾地质影响因素，通过专家调查分析，确定关键地质因子，同时结合施工监测、物探等成果，进而对涌水突泥地质灾害风险等级进行评估，最终对开挖掌子面前方不良工程地质进行超前预报，准确掌握掌子面前方地质情况，使隧洞穿越断层带遭遇涌水突泥的地质灾害风险最小化、可控化，减少隧洞建设的经济损失，避免人员伤亡，这将对隧洞施工安全的保障有着极大的作用，对于隧洞施工技术的发展具有十分重要的意义。
3.隧洞穿越断层带遭遇涌水突泥的地质灾害风险评估工作对隧洞安全施工具有重要意义，然而，目前这类地质灾害风险评估还存在以下问题：
4.一、隧洞穿越断层带遭遇涌水突泥地质灾害受较多非确定性因素的影响，例如受大气降水、含水层的边界条件及断层带物质组成等含水介质的非均质性，如地下水水头、构造岩综合渗透系数、允许渗透比降等，这些因素都具有很强的不确定性，对隧洞涌水突泥地质灾害的产生起到了重要的作用，而针对以上这些不确定影响因素进行评价，是非常困难的。
5.二、现行规程规范中没有相对成熟的隧洞穿越区域性断层带涌水突泥地质灾害风险评估方法，而在实际隧洞穿越断层带可能遭遇涌水突泥地质灾害风险评估中，一些可能导致隧洞涌水突泥的不确定因素例如断层带物质组成、构造岩胶结程度、综合渗透系数等多采用定性描述，这样在实际操作中非常不便，无法直观的描述该因素的影响，另外，这种定性描述也不利于计算机程序编写，在形成智能化涌水突泥地质风险评估系统的时候非常不便，所以，定量的准确评估影响因素对隧洞穿越断层带遭遇涌水突泥地质灾害风险等级判定有着极为重大的意义。


技术实现要素：

6.本技术的目的在于提供一种断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法，其通过量化影响因素对风险等级进行直观的评价，具有科学严谨、操作简单、便于编程计算、适用范围广的优点。
7.本技术的实施例是这样实现的：
8.本技术实施例提供一种断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法，包括以下步骤：
9.开展地质勘察，获取断层带的边界特征、断裂性质、地下水位、构造岩富水性信息；若断层带为断层破碎带和张性断层，且断层位于地下水位以下，断层的构造岩原岩为灰岩、砂岩、玄武岩及裂隙型岩体类富水岩层，则断层带涌水突泥地质灾害风险评估为高；
10.采集断层带及其周边工程地质与水文地质信息作为风险指标因素；
11.对各个风险指标因素建立影响因素指标层次表进行风险评分，将各个风险评分相加作为风险等级值；
12.根据风险等级值的大小判断得到断层带涌水突泥地质灾害风险等级。
13.在一些可选的实施方案中，风险指标因素包括断层带物质组成、断层产状及性质、所在部位储水构造、水文地质、水量与水压、岩体完整性、物探成果；各个指标因素的总权值为140，断层带物质组成、断层产状及性质、所在部位储水构造、水文地质、水量与水压、岩体完整性、物探成果的因素权值分别为20、10、20、50、20、10、10。
14.在一些可选的实施方案中，断层带物质组成包括的影响因素和权值分别为：断层泥20、碎粉岩或糜棱岩15、碎裂岩10、胶结程度差角砾岩5、胶结程度一般角砾岩3、胶结程度较好角砾岩0。
15.在一些可选的实施方案中，断层产状及性质包括的影响因素和权值分别为：陡倾角(≥60
°
)5、中倾角(30
°
～60
°
)4、缓倾角(＜30
°
)3、张性5、压性或压扭性2。
16.在一些可选的实施方案中，所在部位储水构造包括的影响因素和权值分别为：向斜核部20、裂隙性岩体10、背斜或单斜构造或其它0。
17.在一些可选的实施方案中，水文地质包括的影响因素和权值分别为：地下水补给区与地表水体有水力联系时10、断层沟通中等透水性或强透水性地层10、地下水位与隧洞高差大于100米时10、地下水位与隧洞高差在100米以下时5、断层泥或碎粉岩或糜棱岩的允许渗透比降小于1时10、断层泥或碎粉岩或糜棱岩的允许渗透比降1
‑
4时5、断层泥或碎粉岩或糜棱岩的允许渗透比降大于4时0、断层带综合渗透系数大于100lu时10、断层带综合渗透系数10
‑
100lu时5、断层带综合渗透系数在10lu以下时0。
18.在一些可选的实施方案中，水量与水压包括的影响因素和权值分别为：向掌子面方向涌水有变大趋势时10、向掌子面方向渗压计测值有变大趋势时10。
19.在一些可选的实施方案中，岩体完整程度包括的影响因素和权值为：向掌子面方向岩体开始变差时10。
20.在一些可选的实施方案中，物探成果包括的影响因素和权值为：早期显示有明显较大范围低阻区或施工期地质雷达等探测明显异常区时10。
21.在一些可选的实施方案中，若风险等级值大于80，则评估涌水突泥风险等级为极高；若风险等级值为40至80，则评估涌水突泥风险等级为高；若风险等级值小于40，则评估涌水突泥风险等级为低。
22.本技术的有益效果是：本实施例提供的断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法包括以下步骤：开展地质勘察，获取断层带的边界特征、断裂性质、地下水位、构造岩富水性信息；采集断层带及其周边工程地质与水文地质信息作为风险指标因素；对各个风险指
标因素建立影响因素指标层次表进行风险评分，将各个风险评分相加作为风险等级值；根据风险等级值的大小判断得到断层带涌水突泥地质灾害风险等级。本实施例提供的断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法具有以下优点：
23.(1)操作简单，只需要对断层带涌水突泥地质灾害各种影响因素按照评分标准进行打分，根据最后打分结果进行风险等级划分，即可判断是否需要预测预报；
24.(2)结果直观：以量化的结果评价断层带涌水突泥地质灾害风险影响系数和评价结果，直观可见，根据分数能清晰判断影响因素的程度；
25.(3)便于编程计算：本发明方法的断层带涌水突泥地质灾害风险评估结果以量化结果给出，适用于计算机编程可视化实现，更有利于断层带涌水突泥地质灾害风险评估的进行；
26.(4)适用范围广：该方法不仅适用于一般隧洞，尤其对复杂地质条件下深埋长隧洞穿越断层带的涌水突泥地质灾害风险具有很好指导意义。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
28.图1为本技术实施例提供的断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法的步骤流程图；
具体实施方式
29.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而
是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
34.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
35.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.以下结合实施例对本技术的断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法的特征和性能作进一步的详细描述。
37.如图1所示，本技术实施例提供一种断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法，包括以下步骤：
38.开展地质勘察，获取断层带的边界特征、断裂性质、地下水位、构造岩富水性信息；若断层带为断层破碎带和张性断层，且断层位于地下水位以下，断层的构造岩原岩为灰岩、砂岩、玄武岩及裂隙型岩体类富水岩层，则断层带涌水突泥地质灾害风险评估为高；
39.采集断层带及其周边工程地质与水文地质信息作为风险指标因素；风险指标因素包括断层带物质组成、断层产状及性质、所在部位储水构造、水文地质、水量与水压、岩体完整性、物探成果；各个指标因素的总权值为140，断层带物质组成、断层产状及性质、所在部位储水构造、水文地质、水量与水压、岩体完整性、物探成果的因素权值分别为20、10、20、50、20、10、10。
40.对各个风险指标因素建立影响因素指标层次表进行风险评分，将各个风险评分相加作为风险等级值；其中，各个风险指标因素的因素指标和权重如下：
41.一、断层带物质组成包括的影响因素和权值分别为：断层泥20、碎粉岩或糜棱岩15、碎裂岩10、胶结程度差角砾岩5、胶结程度一般角砾岩3、胶结程度较好角砾岩0。
42.二、断层产状及性质包括的影响因素和权值分别为：陡倾角(≥60
°
)5、中倾角(30
°
～60
°
)4、缓倾角(＜30
°
)3、张性5、压性或压扭性2。
43.三、所在部位储水构造包括的影响因素和权值分别为：向斜核部20、裂隙性岩体10、背斜或单斜构造或其它0。
44.四、水文地质包括的影响因素和权值分别为：地下水补给区与地表水体有水力联系时10、断层沟通中等透水性或强透水性地层10、地下水位与隧洞高差大于100米时10、地下水位与隧洞高差在100米以下时5、断层泥或碎粉岩或糜棱岩的允许渗透比降小于1时10、断层泥或碎粉岩或糜棱岩的允许渗透比降1
‑
4时5、断层泥或碎粉岩或糜棱岩的允许渗透比降大于4时0、断层带综合渗透系数大于100lu时10、断层带综合渗透系数10
‑
100lu时5、断层带综合渗透系数在10lu以下时0。
45.五、水量与水压包括的影响因素和权值分别为：向掌子面方向涌水有变大趋势时10、向掌子面方向渗压计测值有变大趋势时10。
46.六、岩体完整程度包括的影响因素和权值为：向掌子面方向岩体开始变差时10。
47.七、物探成果包括的影响因素和权值为：早期显示有明显较大范围低阻区或施工期地质雷达等探测明显异常区时10。
48.具体的，各个风险指标因素的影响因素和指标分值如下表1所示：
49.图1风险指标因素的影响因素和指标分值
[0050][0051]
根据风险等级值的大小判断得到断层带涌水突泥地质灾害风险等级；若风险等级值大于80，则评估涌水突泥风险等级为极高；若风险等级值为40至80，则评估涌水突泥风险等级为高；若风险等级值小于40，则评估涌水突泥风险等级为低。
[0052]
本实施例提供的断层带涌水突泥地质灾害风险等级判定方法通过模糊数学法对断层带涌水突泥地质灾害的各种影响因素按照评分标准进行打分，根据最后打分结果进行风险等级划分，即可判断是否需要预测预报，不仅使其能直观的评价灾害风险，也能更加方
便于计算机风险评估系统的集成，并以此进行隧洞断层带涌水突泥地质灾害风险评估，对隧洞地质超前预报有着重大的意义，具有科学严谨，高效易操作、便于编程计算、适用范围广等优点，可为类似隧洞地质超前预报提供借鉴。
[0053]
以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。