某深埋隧道涌水量預(yù)測(cè)方法探討

蔣少平

摘要：在山區(qū)隧道的建設(shè)中，隧道涌水是一種普遍的地質(zhì)災(zāi)害，而長(zhǎng)大深埋隧道涌水危害性更大。有效預(yù)測(cè)涌水量對(duì)保障隧道安全施工具有非常重要的意義。本文以向莆線某深埋隧道為例，通過(guò)多種理論方法預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際涌水量對(duì)比分析，探討深埋隧道涌水量預(yù)測(cè)合適方法，得出結(jié)論：長(zhǎng)大深埋隧道適宜采用地下水動(dòng)力學(xué)法預(yù)測(cè)涌水量。

關(guān)鍵字： 長(zhǎng)大深埋隧道;涌水量;預(yù)測(cè)方法

分類號(hào)：U456.32

一、工程概況

向莆線某隧道位于福建省福州市永泰縣，處于戴云山脈南段中低山山澗地貌，山脈主要走向?yàn)楸睎|～南西，山峰林立，溝谷深切，多懸崖峭壁。隧道總長(zhǎng)22.161km，地形坡度一般50°-80°，局部近90°，甚至倒懸;隧道后半部分10公里范圍內(nèi)海拔標(biāo)高為500～145 m，地形坡度較緩。

隧道區(qū)分布的地層較簡(jiǎn)單，主要為侏羅系上統(tǒng)南園組（J3n）、白堊系下統(tǒng)石帽山群（K1sh）的火山巖、火山碎屑巖、次火山巖。

隧道區(qū)地下水主要為巖層裂隙水，接受大氣降水補(bǔ)給，向低處滲漏排泄。

二、 隧道涌水常用預(yù)測(cè)方法

根據(jù)《鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程》（TB10049-2004），越嶺隧道涌水量預(yù)測(cè)估算常用的計(jì)算方法有以下兩種：

1.1 簡(jiǎn)易水均衡法

1.1.1當(dāng)越嶺隧道通過(guò)一個(gè)或多個(gè)地表水流域時(shí)，預(yù)測(cè)隧道正常涌水量可采用下列方法：

地下徑流深度法：QS=2.74h*A

地下徑流模數(shù)法：QS=M*A

1.12當(dāng)隧道通過(guò)潛水含水體且埋藏深度較淺時(shí)，可采用降雨入滲法預(yù)測(cè)隧道正常涌水量：

降雨入滲法：QS=2.74*α*W*A

1.2 地下水動(dòng)力學(xué)法

1.2.1當(dāng)隧道通過(guò)潛水含水體時(shí)，可采用下列公式預(yù)測(cè)隧道最大涌水量。

古德曼經(jīng)驗(yàn)式

佐藤邦明非穩(wěn)定流式

1.2.2 當(dāng)隧道通過(guò)潛水含水體時(shí)，可采用下列公式預(yù)測(cè)隧道正常涌水量。

裘布依理論式

佐藤邦明經(jīng)驗(yàn)式

1.2.3 對(duì)長(zhǎng)大深埋隧道，降雨入滲和地下水的排泄主要以斷裂破碎帶及其影響帶、節(jié)理密集帶為通道，洞身與斷裂構(gòu)造大角度相交的特點(diǎn)，可采用與實(shí)際較為接近的地下水動(dòng)力學(xué)法潛水井非完整式水平坑道與陡傾含水層或富水?dāng)嗔褞д坏乃淼烙克坑?jì)算方法：

三、涌水量計(jì)算參數(shù)選取

根據(jù)地質(zhì)情況和水文地質(zhì)試驗(yàn)成果，對(duì)青云山隧道主要涌水段F3、F4、F5、F7和F9斷層的涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)計(jì)算，計(jì)算參數(shù)如下：

四、 涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果對(duì)比

利用多種方法對(duì)青云山隧道進(jìn)行隧道涌水量預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果顯示不同方法預(yù)測(cè)隧道涌水量數(shù)值差別較大。

五、 實(shí)際涌水量與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

隧道開挖過(guò)程中，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道涌水量大?。核淼朗┕ら_挖過(guò)程中總穩(wěn)定涌水流量為31600m3/d。將實(shí)際涌水量與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：運(yùn)用地下水動(dòng)力學(xué)法潛水非完整式水平坑道與陡傾斜含水層正交時(shí)的計(jì)算方法預(yù)測(cè)涌水量與隧道實(shí)際涌水量數(shù)值較為接近，比值為0.955。

分析原因：該隧道埋深大，隧道處于地下水位以下，隧道涌水主要來(lái)源地下水補(bǔ)給，間接接受大氣降水補(bǔ)給;隧道涌水處主要為斷層發(fā)育段，各斷層段含水相對(duì)獨(dú)立，彼此無(wú)水力聯(lián)系，形成多個(gè)水文地質(zhì)單元。隧道涌水主要來(lái)源于斷層帶內(nèi)裂隙水?，F(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)大氣降雨與隧道涌水量在時(shí)間上沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。

六、結(jié)論

通過(guò)多種理論方法對(duì)某隧道涌水量預(yù)測(cè)，并與實(shí)際涌水量對(duì)比分析，得出結(jié)論：

（1）利用潛水非完整式水平坑道與陡傾斜含水層正交時(shí)的計(jì)算方法對(duì)斷層發(fā)育、埋深較大的某隧道涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)涌水量與實(shí)際涌水更為接近，比值為0.955。

（2）長(zhǎng)大深埋隧道一般處于地下水以下，涌水量預(yù)測(cè)適宜采用地下水動(dòng)力學(xué)法。

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