青年地质科学家许汉华在防灾减灾大会分享隧道突涌水链生机制

【2026年4月17日】在浙江杭州隆重召开的“2026防灾减灾大会”《极端环境重大工程与防灾减灾》分论坛上,论坛组委会委员、青年地质科学家许汉华受邀作大会特邀报告,题为《深埋特长隧道岩溶突涌水灾害链生机制与“地质-工程-生态”三位一体防控范式》。报告系统展示了我国在深埋岩溶隧道灾害防控领域从理论认知到工程实践的全链条创新成果,为破解国家重大战略工程建设中的地质安全难题提供了“中国方案”。

报告指出,伴随国家“西部大开发”与“一带一路”倡议的纵深推进,西南地区交通基础设施建设正向“埋深更大、洞线更长”的极端环境挺进,工程无可避免地穿越全球最复杂的岩溶地层,持续面临“高地应力诱发岩爆大变形、高水压蕴含巨大突涌能量、高风险表现为灾害突发链生与破坏性极强”的“三高”严峻挑战。传统“以排为主”的被动治理模式,不仅导致地下水资源枯竭、地表生态退化,更因预测滞后与精度不足而难以适应现代工程安全与生态协同的迫切需求。

许汉华在报告中深刻揭示,深埋岩溶突涌水并非孤立事件,而是一个受“地质构造-地下水动力-工程扰动”多场耦合控制、遵循“触发→演化→灾变”路径的链生灾害过程。其启动受控于岩性、构造与水文三要素协同,当三者叠加时,岩溶塌陷发生率可提高3-5倍。隧道开挖作为关键扰动,通过应力重分布引发围岩渗透性跃升50%-200%,驱动地下水流场重构,形成最大降深达120米的区域性漏斗,并诱发“真空吸蚀效应”—地下水位骤降在密封空腔产生负压,形成“吸盘式”抽吸,加速上覆土体潜蚀与灾变。灾变阶段则表现为防突岩体在高水压驱动下的整体剪切破坏或渗透失稳,并触发“突水→冲刷溶蚀→塌陷→泥沙淤堵→水压重新累积→再次突水”的恶性循环灾害链,当排水量超过5000m3/d临界阈值时,可能导致百米级塌陷及地下水系统长达十年以上的不可逆破坏。

针对这一复杂灾变机制,许汉华创新性提出了“地质-工程-生态”三位一体主动防控范式。该范式以精准地质认知为基础,以智能工程防控为核心,以生态保护为根本约束,旨在实现从“被动应对”到“主动防控”的根本转变。地质维度,构建“空-天-地”一体化勘察体系:融合InSAR大范围识别深部隐伏构造、无人机遥感高清解译地表岩溶、以及电磁波CT、分布式光纤传感等地面精细化探测技术,实现灾害源的精准定位与地质环境的动态感知。工程维度,打造“数据驱动-智能防控-协同优化”技术体系:通过地质BIM融合多源数据,构建三维数字底板;基于“应力-渗流-损伤”多场耦合模型实现突水风险动态评价与预警;研发应用长短结合注浆、桩板结构体系、TBM智能化掘进等协同工法,并推广水泥基-玻璃纤维复合浆液等绿色材料。生态维度,恪守“以堵为主、限量排放”原则:通过“截排-加固-回灌”综合治理模式,最大限度保护区域水资源;结合分形理论重构模型与微生物-植物协同修复技术,实现工程影响区的生态快速恢复。

许汉华以云南弥玉高速登楼山隧道为典型案例,详细阐述了该范式的成功应用。项目通过综合勘察明确了溶洞型与断层型两类突水模式,利用数值模拟揭示了高地应力与溶洞水压的耦合致灾效应,确定了防突岩体最小安全厚度,并采用模糊综合评价法将隧道突水风险定量评定为Ⅱ级,与实际情况相符。该套涵盖“勘察-预测-治理-修复”的全链条技术体系,同样在云南高黎贡山隧道、大村隧道等国家重大工程中成功应用,有效支撑了工程安全,实现了安全与生态的协同。

展望未来,许汉华指出研究需向更深层次迈进:理论层面应发展变质量渗流-损伤力学全耦合模型,揭示突水临界前兆;技术层面需研发隧道数字孪生平台,实现全生命周期智能决策;材料层面应探索自修复、智能响应型生态防护材料;最终推动形成标准化工程应用体系,全面提升我国极端环境下重大工程的防灾减灾能力。

据悉,报告人许汉华现任中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司研发中心(云南省岩土工程与地质灾害重点实验室)副总经理,是云南省产业导师、兴滇惠才卡B卡获得者、中国科协“领航计划”青年科技领军人才、工程建设科技创新人才万人计划青年拔尖人才、云南省技术创新人才培养对象、中国岩石力学与工程学会露天开采与边坡工程专业委员会委员及滑坡与工程边坡分会第二届理事会理事、中国地质学会洞穴专业委员会第六届委员会委员、云南省岩土力学与工程学会副秘书长、中铝国际工程股份有限公司一级工程师、中国铝业集团有限公司青年科研创新工作室及中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司许汉华专家工作室带头人、云南省自然资源厅省级国土空间生态修复入库专家、云南省自然资源厅云南省地质灾害防治专家库监测预警专家、中国散装水泥推广发展协会工程加固与渗漏治理专业委员会智库专家、中国科技产业化促进会标准化工作委员会专家委员。作为主要完成人获省部级科技进步特等奖1项、一等奖5项、二等奖5项(3项排名前3);作为主要完成人获的省部级优秀工程勘察/优秀工程咨询奖6项(一等奖4项,二等奖2项),作为项目负责人主持云南省基础研究计划面上项目1项,主持云南省科学技术厅科技人才与平台计划项目1项,许汉华作为企业负责人深度参与国家自然科学基金面上项目1项(R2),负责工程应用部分,并带领团队自主研发了适用于极端环境的深部原位监测系统,发表学术论文156篇,授权专利117项,登记软件著作权12项,参与规范标准编制3本,出版著作2部,中文核心期刊《公路交通科技》、山东大学主办《隧道与地下工程灾害防治》、《采矿技术》、《矿产保护与利用》《化工矿物与加工》青年专委会委员。他长期扎根西南地质工程一线,其研究成果已多次成功应用于国家重大工程,践行了“把论文写在祖国大地上”的科技报国精神。

本次《极端环境重大工程与防灾减灾》分论坛由地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室等单位承办,是“2026防灾减灾大会”的核心学术活动之一。论坛汇聚了来自地质、交通、水利、应急管理等领域的顶尖专家,共同聚焦极端环境下的灾害链生机理与防控前沿技术,为保障国家重大战略工程安全、推动防灾减灾科技进步贡献智慧与力量。

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