包气带隧道气相释压效应与气相释压集聚水

摘要：研究目的：地下水位以上包气带隧道施工或运营期间出现渗水或小股涌 水现象的成因和机理一直困扰着人们，且往往对工程有着重 要且长期的影响。本文通过对隧道开挖后土体固、液、气三 相变化的分析，找出与隧道周边水分变化相关的主要影响因 素，揭示隧道周边围岩形成饱和含水带并出现渗水的成因和 机理，合理解释明确处于地下水位以上且无上层滞水地段隧 道渗水问题，并提出关于隧道气相运移以及关于围岩局部地 下水的全新概念。 研究结论：（1）包气带气相压力随高程降低增加的梯度在年内约多数时 间段大于大气压力的增加梯度，亦即隧道围岩岩土体气相压 力周期性大于同高程大气压力；（2）隧道开挖后在气相与大 气压力差驱动下，导致产生岩土体气相收敛集聚运动，以及 与之相伴的一系列水汽运移、吸附、转化现象，本文称为隧 道开挖的气相释压效应，并认为该效应为隧道开挖所产生的 除应力场变化以外的另一重要变化；将由此产生的局部饱和 地下水称为气相释压集聚水,该地下水的溢出是包气带除局部 为上层滞水导致以外的隧道渗水的主要原因；（3）本文研究 内容主要用于隧道等地下工程的工程地质及水文地质勘察。