梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征及涌水量預測分析

■李莎

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院　山東　臨沂　276006）

梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征及涌水量預測分析

■李莎

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東臨沂276006）

在隧道施工過程中通常存在不同程度的涌水或滲漏水，其涌水量關系著施工的安全，因此涌水量的預測對于隧道工程的施工是至關重要的。而圍巖的變形、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖性等因素嚴重制約著涌水量的預測，因此對地層巖體結(jié)構(gòu)、滲透特性、區(qū)域構(gòu)造、獲取水文地質(zhì)參數(shù)的水文地質(zhì)試驗的研究具有現(xiàn)實意義。本文通過分析梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)的特征及實驗方法，闡述了隧道涌水量的預測。

梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征涌水量預測

0　引言

在隧道工程施工過程中，會改變水動力條件，破壞原有的力學平衡狀態(tài)，致使施工過程中會突發(fā)涌水，隧道涌水是既普遍又復雜的地質(zhì)災害。隧道涌水通常發(fā)生在滲透性強、水量豐富、巖體破碎的地層巖體中，一旦發(fā)生涌水，不僅會造成儀器設備的損失，還會迫使隧道工程停工，從而導致施工工期的延誤，而且如果涌水量過大，甚至會造成人員的傷亡，消耗大量的施工費用。因此，涌水量的預測在隧道工程施工中至關重要，而且涌水量的預測，還可以作為下一步隧道設計和施工的參考，具有一定的參考價值。

1　梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征

1.1巖性

根據(jù)梅江隧道穿越工程的基本情況，將巖性分為泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)膠結(jié)粉砂巖及硅質(zhì)膠結(jié)長石石英砂巖[1]。巖性可以借水和阻水，這是在以碎屑巖為介質(zhì)的情況下具有的功能。裂隙的發(fā)展規(guī)律決定了滲透性的特征，因此在以泥、砂層巖中，地下滲流唯一的通道是裂隙。此區(qū)域裂隙發(fā)育情況良好，因此阻水的能力一般。

1.2含水介質(zhì)

含水介質(zhì)是地下水儲存和運動的空間，且其具有獨特的空間，因而會形成相應的滲透結(jié)構(gòu)。根據(jù)含水介質(zhì)的形成原因可將其分為成巖裂隙、成巖孔隙、構(gòu)造斷裂、巖溶空間、松散堆積層孔隙和風化卸荷裂隙等[1]。

1.3地下水

根據(jù)地下水的賦存特征[2]，梅江隧道地下水類型可分為第四系松散層孔隙水、基巖裂隙水兩類[3]。第四系松散層孔隙水主要賦存于斜坡表層粉質(zhì)粘土及碎石土層及河床第四系沖積砂質(zhì)粘土及砂土、卵礫石層內(nèi)?；鶐r裂隙水主要為泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、長石石英砂巖。

2　梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)試驗

2.1抽水試驗

抽水試驗是確定水文地質(zhì)參數(shù)的主要方法。抽水試驗孔的孔徑應在110毫米以上，但水位埋深應在80米以下。穩(wěn)定流抽水試驗的水位降深次數(shù)，一般進行3次，當勘探孔的出水量較小或?qū)嶒灂r出水量已達到極限時，水位降深可適當減少，但不得少于2次，當出水量和動水位與時間曲線只在一定范圍內(nèi)波動，且沒有持續(xù)上升或下降趨勢時，判斷為抽水實驗穩(wěn)定。

2.2壓水試驗

壓水試驗不受深度、孔徑、水位的限制，但受輸水設備的限制，主要適合于基巖透水性薄弱的巖層。其主要采用自上而下的分段壓水方法，而且同一工程實驗段長度應保持一致，一般在5~10米之間，壓力一般在0.3~1兆帕之間。壓水試驗中，應該每間隔10分鐘試測一次壓水流量，每一壓力階段在流量達到穩(wěn)定后延續(xù)2小時左右即可停止試驗。

2.3注水試驗

注水試驗適合于松散巖土的水文地質(zhì)試驗，通常分為試坑注水試驗和鉆孔注水試驗兩種，但常用的是鉆孔注水試驗，這是由于此方法周期短、方便，且不受水位和埋藏深度的影響。此試驗方法是采用清水向孔內(nèi)注水，當水位達到設計的高度，且間距小于1米后，測定試驗水頭值，控制水量保持穩(wěn)定，注水試驗一般進行3次水位升高。試驗按1分鐘測5次、5分鐘測5次、30分鐘測1次等時間間隔測定，并繪制時間與測試值的關系圖，直到測試值差額在10%以內(nèi)。

2.4提水試驗

提水試驗采用定水位深降法，單位時間內(nèi)提水次數(shù)應均勻，提水量應保持一致，在水位水量達到相對穩(wěn)定水位水量時每間隔30分鐘試測一次，并且計算出水量，當出水量波動在10%上下，水位波動在10~20厘米即可停止試驗。

3　梅江隧道穿越工程涌水量預測

3.1隧道涌水的變化特征

隧道涌水量由靜儲量和動儲量兩部分組成，其中靜儲量為隧道圍巖內(nèi)空隙中所賦存的地下水，靜儲量的大小取決于含水圍巖的規(guī)模、儲水能力和給水能力；動儲量以地下徑流形式出現(xiàn)于含水圍巖中，它與地表水體或其它地下水體有直接的水力關系，靜儲量大小取決于含水圍巖的規(guī)模、補給條件、徑流條件和排泄條件。當隧道涌水量以靜儲量為主時，初期涌水量很大，表現(xiàn)為突水，隨著時間的推移，涌水量不斷衰減，最后僅為滴水或滲水，貫通性裂隙含水圍巖和孤立溶洞中的圍巖涌水多為靜儲量。當隧道涌水量以動儲量為主時，其涌水量常常是有小到大變化，最后趨于穩(wěn)定，這是的隧道涌水量即時補給量。

3.2梅江隧道穿越工程的涌水量預測

根據(jù)水文地質(zhì)特征，隧道涌水量預測通常采用正常涌水量和最大涌水量，其中最大涌水量表示隧道施工過程中的涌水量，正常涌水量表示隨著在使用過程中的涌水量。

式中：

Q0-隧道通過含水地段的最大涌水量,m3/d；

K-含水體滲透系數(shù)，m/d；

H-靜止水位至洞深橫斷面等價圓中心的距離，m；d-洞深橫斷面等價圓直徑，m；

正常涌水量的計算：

式中：Q0-隧道正常涌水量,m3/d；K-含水體滲透系數(shù)，m/d；

H-水柱高度，m；

R-隧道含水體降水影響半徑，m；

B-隧道含水體的長度，m。

4　結(jié)語

隧道涌水量的主要影響因素包括降雨量、水文地質(zhì)特征、地表匯流條件、地表水體補給條件等。由于隧道水文及工程地質(zhì)條件的復雜性，因此隧道涌水量的預測值與施工時的實測值存在一定的差異，如果差異大則應重新考慮基礎資料的正確性，經(jīng)過反復的修改、補充和驗證，直至預測結(jié)果合理為止。如果差異小則可作為下一步隧道設計和施工的參考。同時隧道在施工時應該注意及時排水，以保持洞室的穩(wěn)定。

[1]魏祥江.梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征及涌水量預測分析 [D].山東大學，2013.

[2]李東.秀山隧道水文地質(zhì)特征分析研究 [J].鐵道工程學報，2014，04:29-35.

[3]荊少東，鐘儲漢.黃石互通淺埋隧道涌水量預測分析 [J].石油工程建設，2014，05: 42-45.

[4]周彥杰.蒙大隧道水文地質(zhì)特征分析及涌水量預測 [A].全國建筑工程勘察科技情報網(wǎng)、內(nèi)蒙古自治區(qū)勘察設計協(xié)會巖土分會、全國建筑工程勘察科技情報網(wǎng)華北情報站、中國建筑學會工程勘察分會.2014全國工程勘察學術大會論文集 [C].全國建筑工程勘察科技情報網(wǎng)、內(nèi)蒙古自治區(qū)勘察設計協(xié)會巖土分會、全國建筑工程勘察科技情報網(wǎng)華北情報站、中國建筑學會工程勘察分會，2014:7.

P641[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-307-2