巖溶隧道對(duì)地下水環(huán)境影響分析及涌水量預(yù)測(cè)研究

胡 顥,王超林*,黃小龍,黨 爽,劉騰龍

(1.貴州大學(xué) 土木工程學(xué)院,貴州 貴陽(yáng) 550025;2. 湖南省城市地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測(cè)所,湖南 長(zhǎng)沙 410007)

地下水是影響隧道安全施工的一個(gè)重要影響因素。尤其在巖溶發(fā)育的區(qū)域,地下水不僅危及施工安全、影響施工進(jìn)度,而且在隧道施工期大量輸排地下水情況下極大地惡化當(dāng)?shù)丨h(huán)境[1]。為減少或進(jìn)一步消除隧道開(kāi)挖對(duì)生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境和人類(lèi)社會(huì)負(fù)面影響,充分認(rèn)識(shí)巖溶地下水系統(tǒng)在隧道工程干擾下的行為和恢復(fù)能力是十分必要的。胡偉等[2]以重慶主城擬建鹿角隧道為例,通過(guò)科學(xué)分析及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,對(duì)擬建隧道的影響范圍及易引起的地下水環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。劉志春等[3]研究了多種工程因素對(duì)地下水資源流失量及水位變化的影響規(guī)律?？敌”萚4]采用Visual Modflow可視化三維軟件,模擬3種方案(天然條件、隧道開(kāi)挖、隧道運(yùn)營(yíng))下5種不同工況隧道建設(shè)對(duì)地下水環(huán)境的影響;羅云菊等[5]依據(jù)重慶南山地勘資料,研究了巖溶槽谷區(qū)既有多條隧道條件下擬建隧道施工(不考慮和考慮防水措施)時(shí)的區(qū)域滲流特征。

隧道開(kāi)挖除了對(duì)地下水環(huán)境造成影響,涌水問(wèn)題也是隧道建設(shè)施工過(guò)程中的一項(xiàng)重大安全問(wèn)題,為了保證隧洞施工的工程安全和生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益,在隧道開(kāi)挖前對(duì)涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)與計(jì)算是至關(guān)重要的。以前學(xué)者主要運(yùn)用水文地質(zhì)比擬法[6-7]、水均衡法去預(yù)測(cè)隧道涌水量。但是水均衡法只適用于地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的地區(qū),水文地質(zhì)類(lèi)比法預(yù)測(cè)的精度主要是取決于兩工程的相似性。巖溶地區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,而且每個(gè)地區(qū)巖溶發(fā)育情況不盡相同,多數(shù)情況下以上兩種方法并不適用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的提高,數(shù)值法在隧道涌水量預(yù)測(cè)方面得到了廣泛應(yīng)用。江思珉等[8]利用有限差分程序Modflow模擬計(jì)算基巖裂隙含水介質(zhì)中深長(zhǎng)隧道開(kāi)挖的涌水量。王純祥等[9]利用地理信息系統(tǒng)(geographic information system,GIS)和三維快速拉格朗日有限差分法(fast lagrangian analysis of continua,FLAC3D)對(duì)日本九州地區(qū)新干線(xiàn)筑紫隧道涌水及其對(duì)地下水位的影響進(jìn)行分析。郭純青等[10]采用流量衰減分析法、物理模擬和反向傳播(back propagation,BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型三者相結(jié)合的方法,對(duì)巖溶隧道涌水量進(jìn)行綜合預(yù)測(cè)研究。盡管迄今為止對(duì)隧道施工造成的地下水環(huán)境影響和隧道涌水兩個(gè)方面已開(kāi)展了大量研究[11-17],但由于各個(gè)地區(qū)水文地質(zhì)條件相差甚遠(yuǎn),隧道開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)地下水環(huán)境的影響也并不相同。因此,對(duì)即將開(kāi)挖隧道的地區(qū)進(jìn)行隧道涌水量、影響范圍等預(yù)測(cè)分析是必不可少的。

本文以重慶主城區(qū)擬建鹿角隧道為例,運(yùn)用水文地質(zhì)分析和數(shù)值模擬的方法分析其隧址區(qū)在鹿角隧道擾動(dòng)下的地下水行為,并采用地下水徑流模數(shù)法、數(shù)值模擬法對(duì)隧道進(jìn)行最大涌水量預(yù)測(cè)。為隧道地下水環(huán)境影響科學(xué)評(píng)價(jià)及隧道設(shè)計(jì)、施工提供理論基礎(chǔ),也可為巖溶地區(qū)隧道開(kāi)挖實(shí)踐中的地下水、生態(tài)和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)提供重要參考。

1 隧址區(qū)概況

1.1 工程概況

鹿角隧道為分離式雙洞雙向六車(chē)道隧道,凈寬13.0 m,凈高8.0 m,洞間距42 m,設(shè)計(jì)速度60 km/h,雙向6車(chē)道。設(shè)計(jì)起點(diǎn)路面高程252.056 m,終點(diǎn)路面高程336.266 m,設(shè)計(jì)終坡2.5%。

1.2 自然地理及工程地質(zhì)條件

鹿角隧道位于重慶市巴南區(qū)和南岸區(qū)交界的南山山脈,西起重慶市南岸區(qū)重慶市交通大學(xué),東至重慶市巴南區(qū)內(nèi)環(huán)快速路鹿角立交附近,如圖1所示。隧址區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,降雨多集中在5—9月,約占全年降雨量的70%;年最大降雨量1 544.8 mm,年最小降雨量740.1 mm。隧址區(qū)內(nèi)支流主要有花溪河、苦溪河,大體上沿北東—南西向發(fā)育,受季節(jié)性降雨影響較大。

圖1 隧道位置圖Fig.1 Tunnel location map

鹿角隧道隧址區(qū)構(gòu)造屬剝蝕條帶狀低山地貌,海拔高程在280～580 m范圍內(nèi)。受構(gòu)造的控制和巖性的制約,形成了“一山兩槽三嶺”的地貌景觀(guān)。圖2為隧道穿越地層的地質(zhì)剖面圖,核部為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f),兩翼依次為三疊系中統(tǒng)雷口坡組(T2l)、下統(tǒng)嘉陵江組(T1j)、上統(tǒng)須家河組(T3xj)、侏羅系中下統(tǒng)自流井組(J1-2z)、中統(tǒng)新田溝組(J2x)。

圖2 地質(zhì)剖面圖Fig.2 Geological profile map

1.3 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水賦存條件,可將隧址區(qū)內(nèi)地下水分為潛水和承壓水兩類(lèi),以下伏飛仙關(guān)四段(T1f4)為界,下部飛仙關(guān)組三段(T1f3),屬可溶巖類(lèi)含水巖組,為承壓含水層。上部嘉陵江組一段(T1j1)灰?guī)r和雷口坡組(T2l)的白云質(zhì)灰?guī)r具有強(qiáng)富水性,屬可溶巖類(lèi)含水巖組,為潛水含水層,地下水埋深淺;兩翼含水巖組主要為分布厚度較大的三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)砂巖,富水性中等,屬碎屑巖類(lèi)裂隙含水巖組,為潛水含水層。侏羅系下統(tǒng)珍珠沖組(J1z)、中下統(tǒng)自流井組(J1-2z)、中統(tǒng)新田溝組(J2x)的泥巖、頁(yè)巖、砂巖、介殼灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r富水性較弱,為弱富水的碎屑巖類(lèi)裂隙含水巖組,相對(duì)須家河組砂巖含水層為相對(duì)隔水層。

在隧址區(qū)特定的構(gòu)造條件下,東西方向上,由于須家河組地層構(gòu)成山脊所隔,須家河組一段(T3xj)頁(yè)巖起隔水作用,隧址區(qū)可溶巖地下水主要沿雷口坡(T2l)和嘉陵江地層(T1j)分布。南北方向上,由于南山隧道修建,南山隧道位于水平徑流帶內(nèi),改變了地下水的徑流條件,成為一個(gè)排泄通道,在南山隧道兩側(cè)形成降落漏斗,造成地下水分水嶺南移,根據(jù)地表調(diào)查推測(cè)現(xiàn)地下水分水嶺位于重慶郵電大學(xué)附近。隧址區(qū)在北側(cè)分水嶺、槽谷兩側(cè)隔水層控制下,地下水在巖溶槽谷中沿地下河或溶隙由北向南縱向徑流,向區(qū)域地下水排泄基準(zhǔn)面(花溪河)排泄。

2 模型的建立

2.1 水文地質(zhì)概念模型

2.1.1模擬范圍及邊界條件概化

鹿角隧道地下水三維數(shù)值模型的范圍為整個(gè)鹿角隧道沿線(xiàn),北至地下水分水嶺,南至花溪河,如圖3所示。模型的東、西兩側(cè)為低水位邊界且與核部區(qū)域存在水力聯(lián)系,因此,將東、西兩側(cè)概化為定水頭邊界。而模型的北側(cè)為地下水分水嶺,作為零流量邊界;南側(cè)為花溪河排泄基準(zhǔn)面,作為定水頭邊界處理。隧址區(qū)內(nèi)鉆孔多分布在隧道兩側(cè),為了建立與實(shí)際地質(zhì)情況相符的三維地質(zhì)模型,根據(jù)隧址區(qū)水文地質(zhì)圖及鹿角隧道地質(zhì)斷面圖插入適量的虛擬鉆孔,通過(guò)地下水模擬系統(tǒng)(groundwater modeling system,GMS)中Boreholes、Solid等模塊生成了隧址區(qū)的三維地質(zhì)模型,如圖3所示。

圖3 模擬區(qū)域和三維地質(zhì)圖Fig.3 Simulation area and 3D geologic map

2.1.2含水層及初始條件概化

隧址區(qū)內(nèi)主要的含水地層為三疊系中統(tǒng)雷口坡組(T2l)和下統(tǒng)嘉陵江組(T1j),為潛水含水層。三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f3)地層具有承壓性,但富水性中等,含水并不豐富,為承壓含水層。而山體東、西兩側(cè)的三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)地下水活動(dòng)性相對(duì)可溶巖較差,可視為中弱透水層。鹿角隧道修建之前,東西兩槽谷內(nèi)出露地表的水點(diǎn)眾多,因此,整體上為高水位槽谷,在隧道所經(jīng)過(guò)的含水系統(tǒng)內(nèi)可以近似的認(rèn)為地表高程與地下水位十分接近。

2.1.3源匯項(xiàng)的概化

隧址區(qū)內(nèi)主要接受大氣降雨補(bǔ)給,區(qū)域內(nèi)多年平均降雨量1 163.3 mm,降雨主要分布在雨季(5—9月),約占全年降雨降雨量的70%。排泄項(xiàng)主要包括蒸發(fā)、暗河和地表溪流。

2.2 三維數(shù)值模型的建立

2.2.1網(wǎng)格剖分及參數(shù)選取

根據(jù)前文中所描述的水文概念模型將模擬區(qū)剖分為150×150×1共22 500個(gè)網(wǎng)格,其中,有效單元格為10 181個(gè)。各地層滲透系數(shù)K取值基于水文地質(zhì)試驗(yàn),結(jié)合重慶地區(qū)經(jīng)驗(yàn)及相似工程的參數(shù)取值結(jié)果進(jìn)行一定的概化,在模型參數(shù)取值時(shí),由于巖溶發(fā)育的各向異性,將滲透系數(shù)賦值盡量符合南山地區(qū)實(shí)際水文地質(zhì)情況,并通過(guò)軟件自帶的PEST模塊對(duì)參數(shù)進(jìn)行校正,最終得到的參數(shù)如表1所示。

表1 隧址區(qū)滲透性模擬計(jì)算參數(shù)Tab.1 Simulation calculation parameters for permeability of tunnel site area

2.2.2模型的校驗(yàn)

通過(guò)隧址區(qū)的七個(gè)觀(guān)測(cè)孔的實(shí)測(cè)水位對(duì)模型進(jìn)行的校驗(yàn),擬合情況如表2所示。由表2可知,經(jīng)過(guò)模型模擬計(jì)算所得的觀(guān)測(cè)井水位與實(shí)測(cè)觀(guān)測(cè)井水位存在誤差,但是誤差在一個(gè)合理的比例范圍之內(nèi)(0.01%～0.22%)。模型擬合精度較高,所建模型和實(shí)際地下水滲流情況較為相符,后續(xù)研究分析將在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行。

3 隧道對(duì)地下水環(huán)境的影響分析

3.1 隧道修建對(duì)地下水環(huán)境影響規(guī)律

3.1.1天然滲透場(chǎng)模擬

根據(jù)前述參數(shù)以及邊界條件設(shè)置,得到隧址區(qū)的天然狀態(tài)下地下水滲流場(chǎng),如圖4所示。其中,雷口坡和嘉陵江地層(T2l+T1j)可溶巖地層出露的背斜核部地下水水位較高,兩翼非可溶巖地層水位高于核部可溶巖地層。區(qū)域內(nèi)地下水主要流向?yàn)樽员毕蚰?核部局部存在由東槽谷向西槽谷的跨核部徑流,根據(jù)模擬情況來(lái)看,東西槽谷普遍存在水頭差,東側(cè)槽谷水位一般高于西側(cè)槽谷水位,在槽谷兩側(cè)發(fā)育的溪溝為局部排泄基準(zhǔn)面,花溪河為區(qū)域內(nèi)排泄基準(zhǔn)面,地下水水位相對(duì)較低。

圖4 隧址區(qū)天然狀態(tài)下滲流場(chǎng)Fig.4 Natural seepage field in the tunnel site area

3.1.2隧道開(kāi)挖過(guò)程中滲流場(chǎng)模擬

考慮到隧道的實(shí)際長(zhǎng)度,設(shè)定隧道施工工期為2年,分為8個(gè)應(yīng)力期,將每個(gè)應(yīng)力期分3個(gè)時(shí)間步長(zhǎng),每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)為30 d。兩端同時(shí)掘進(jìn),模擬隧道開(kāi)挖后到結(jié)束時(shí)地下水滲流場(chǎng)的變化。隧道概化為Drain邊界導(dǎo)入模型,綜合水力傳導(dǎo)系數(shù)根據(jù)地層境況賦值。隧道開(kāi)挖一年后,兩翼地下水水位已明顯受到隧道開(kāi)挖的影響,局部地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始形成地下水位降落漏斗,如圖5(a)所示。隧道開(kāi)挖兩年后,隧道完全貫通,以隧道中線(xiàn)為中心形成影響范圍較大的地下水位降落漏斗;隧道附近地下水水位下降明顯,形成了以隧道為排泄基準(zhǔn)的新的補(bǔ)徑排系統(tǒng),如圖5(b)所示。

圖5 隧道施工階段滲流場(chǎng)變化圖Fig.5 Diagram of seepage field changes during tunnel construction stage

與天然狀況下滲流場(chǎng)相比,隨著開(kāi)挖時(shí)間的增加,以隧道開(kāi)挖面為中心形成的降落漏斗影響范圍逐漸增加,在開(kāi)挖一年時(shí),由于掘進(jìn)段主要為非可溶巖,所以影響半徑較小,背斜核部地下水水位變化較小;開(kāi)挖一年過(guò)后,掘進(jìn)到隧址區(qū)主要含水層為雷口坡和嘉陵江地層(T1j+T2l)灰?guī)r,所以以隧道開(kāi)挖面為中心,形成了影響范圍較大的降落漏斗,開(kāi)挖的隧道成為了局部的排泄基準(zhǔn)面,而背斜核部地下水水位亦有下降;隧道貫通后,此時(shí)隧道段已成為了局部排泄基準(zhǔn),原本由北自南的地下水流動(dòng)方向,已變成以隧道為中心匯流,背斜核部區(qū)域地下水水位進(jìn)一步下降,降落漏斗影響范圍分布并不對(duì)稱(chēng),西側(cè)大于東側(cè),這與兩側(cè)隧道高程有關(guān),隧道西側(cè)進(jìn)口隧道高程為252.1 m,東側(cè)進(jìn)口隧道高程為336.3 m,所以隧道西側(cè)影響范圍大于東側(cè)。

3.1.3隧道運(yùn)營(yíng)期地下水環(huán)境恢復(fù)模擬

分析隧道在進(jìn)行有效的堵水措施之后隧址區(qū)地下水的恢復(fù)狀況。如圖6(a)所示,隧道運(yùn)營(yíng)五年后,隧址區(qū)地下水的恢復(fù)情況較好,水位已明顯恢復(fù),隧道右側(cè)地下水恢復(fù)速度明顯大于左側(cè),這與右側(cè)隧道埋深相對(duì)更淺有關(guān);如圖6(b)所示,隧道運(yùn)營(yíng)十年后水位已趨于穩(wěn)定,隧道右側(cè)地下水基本恢復(fù)至天然狀態(tài)下水位,但隧道左側(cè)地下水已難以恢復(fù)到天然狀態(tài)下水位。主要原因是隧道開(kāi)挖改變了地下水循環(huán)系統(tǒng),同時(shí)使得地表水徑流也受到影響,最終造成地下水位難以恢復(fù)到天然狀態(tài),而隧道右側(cè)相對(duì)埋深較淺,影響較小。

圖6 隧道運(yùn)營(yíng)階段滲流場(chǎng)變化圖Fig.6 Changes in seepage field during tunnel operation stage

3.2 隧道工程因素對(duì)地下水環(huán)境影響規(guī)律

3.2.1隧道高程對(duì)地下水環(huán)境影響分析

如圖7所示,隨著隧道高程的增加,地下水降落漏斗的影響半徑減小,最大降深也隨之減少。隧道高程為250 m時(shí),地下水環(huán)境變化最為明顯,地下水水位急劇下降,在隧道中線(xiàn)形成了較大的降落漏斗,水位降深也非常明顯,最大降深達(dá)92 m,影響半徑約為1.8 km;即使在運(yùn)營(yíng)期進(jìn)行堵水措施后地下水也很難恢復(fù)至天然狀態(tài);隧道高程為350 m時(shí),地下水位略微變化,隧道開(kāi)挖對(duì)地下水環(huán)境的影響十分局限,最大降深為16 m,影響半徑約為1 km;在進(jìn)行有效堵水后,地下水位能完全恢復(fù)至天然狀態(tài)。隧道高程增加100 m,即隧道相對(duì)埋深減少100 m,最大降深減少了76 m,影響半徑減少了約0.8 km。由此可見(jiàn),隧道位于地下水位以下時(shí),為了降低隧道修建過(guò)程中對(duì)地下水環(huán)境和施工安全的影響,應(yīng)當(dāng)盡量淺埋。

圖7 地下水位沿隧道段隨高程變化剖面圖Fig.7 Profile of groundwater level changes with elevation along the tunnel section

3.2.2隧道水力傳導(dǎo)系數(shù)對(duì)地下水環(huán)境影響分析

軟件GMS中用水力傳導(dǎo)系數(shù)C表示含水層與隧道之間水量流動(dòng)的效率,可以用以下表達(dá)式來(lái)描述[18]:

C=KLW/M

(1)

式中:K為滲透系數(shù),m/d;M為隧道底部弱透含水層的厚度,m;L為隧道的長(zhǎng)度,m;W為隧道的寬度,m。

隧道的水力傳導(dǎo)系數(shù)是根據(jù)地層境況進(jìn)行賦值的,隧道兩側(cè)的水力傳導(dǎo)系數(shù)較小,改變兩側(cè)水力傳導(dǎo)系數(shù),地下水環(huán)境變化并不明顯,因此,僅改變隧道核部地區(qū)水力傳導(dǎo)系數(shù)。在不改變其它參數(shù)的情況下,設(shè)定隧道高程為250 m,模擬水力傳導(dǎo)系數(shù)分別為0.8、0.6、0.4、0.2的地下水環(huán)境變化情況。如圖8所示,隨著水力傳導(dǎo)系數(shù)的減小,地下水水位上升,影響范圍減小。水力傳導(dǎo)系數(shù)C由0.8變化到0.2,最大降深從92 m減小到了46 m,影響半徑從1.8 km減小到1.4 km。水力傳導(dǎo)系數(shù)減小到原來(lái)的1/4,最大降深減小了一半,影響半徑減小了0.4 km。隧道水力傳導(dǎo)系數(shù)是一個(gè)由多因素綜合確定的系數(shù)。在隧道的長(zhǎng)度、寬度、弱透含水層的厚度確定的情況下,一定程度上能反應(yīng)隧道穿越不同含水巖組對(duì)地下水環(huán)境的影響。所以在隧道由弱透水性巖組掘進(jìn)至強(qiáng)透水性巖組,應(yīng)更加注意防水,避免突水危害。

圖8 地下水位沿隧道段隨水力傳導(dǎo)系數(shù)剖面圖Fig.8 Profile of groundwater level along the tunnel section with hydraulic conductivity coefficient

4 鹿角隧道涌水量預(yù)測(cè)

工程中常用大氣降雨入滲法和地下水徑流模數(shù)法對(duì)涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè),但因?yàn)閿M建鹿角隧道穿過(guò)含水體時(shí)全部從地下水位以下通過(guò),穿越水平徑流帶,故不采用大氣降雨入滲法計(jì)算隧道涌水量。本節(jié)采用地下水徑流模數(shù)法和數(shù)值模擬法兩種方法對(duì)鹿角隧道的最大涌水量進(jìn)行分段預(yù)測(cè),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,根據(jù)隧道途經(jīng)的地層巖性、構(gòu)造不同,將隧道分為7段,分別以段為單位進(jìn)行涌水量計(jì)算。

4.1 地下水徑流模數(shù)法

采用地下水徑流模數(shù)法進(jìn)行涌水量計(jì)算時(shí),計(jì)算精度主要取決于地下水徑流模數(shù)和地表流域范圍取值。應(yīng)結(jié)合不同的水文地質(zhì)情況,確定合適的地表流域區(qū)與地下水徑流模數(shù),其計(jì)算公式如下[19]:

Q=86.4MA

(2)

式中,Q為隧道日正常涌水量,m3/d;M為地下水徑流模數(shù),L/s·km2;此處M值確定主要根據(jù)1∶20萬(wàn)重慶幅水文地質(zhì)報(bào)告;A為隧道通過(guò)含水體地段的集水面積,km2;86.4為單位換算系數(shù)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 涌水量計(jì)算結(jié)果Tab.3 Calculation results of water inflow

4.2 數(shù)值模擬法

根據(jù)所建模型和隧道通過(guò)地層巖性,將模型按里程分為七個(gè)分區(qū)并賦予分區(qū)代號(hào)。通過(guò)GMS中的Flow budget模塊讀取隧道各分段涌水量,隧道貫通時(shí),即涌水量到達(dá)最大,此時(shí)模型中各個(gè)分區(qū)中排水溝的排水量就是最大涌水量,結(jié)果如表3所示。

4.3 隧道涌水量預(yù)測(cè)

由表3可知,運(yùn)用地下水徑流模數(shù)法計(jì)算涌水量時(shí),由于核部地區(qū)的飛仙關(guān)地層在地表未出露,地下水徑流模數(shù)法的涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果不包括飛仙關(guān)地層的涌水量,最大涌水量合計(jì)為27 524.89 m3/d,在YK4+900—YK5+455和YK5+87—YK6+685的涌水量分別達(dá)到了10 324.8 m3/d和15 465.6 m3/d,約占整體涌水量的90%。當(dāng)運(yùn)用數(shù)值模擬的方法去計(jì)算涌水量時(shí),在不考慮YK5+455—YK5+875這段里程的涌水量的情況下,兩種方法算出的涌水量非常接近,且兩種方法所計(jì)算的涌水量變化趨勢(shì)大致相同。

在采用地下水徑流模數(shù)法計(jì)算涌水量時(shí),由于飛仙關(guān)地層在地表未出露,無(wú)法計(jì)算這一部分的涌水量,因此計(jì)算得到的最大涌水量低估了實(shí)際涌水量;而用數(shù)值模擬法計(jì)算涌水量時(shí),由于在進(jìn)行參數(shù)分區(qū)時(shí),將核部地區(qū)的滲透系數(shù)和給水度概化為了一個(gè)參數(shù),而實(shí)際情況是飛仙關(guān)組地層作為弱含水層其計(jì)算參數(shù)應(yīng)小于概化值,所以數(shù)值模擬法計(jì)算的最大涌水量高估了實(shí)際涌水量。綜上所述,估測(cè)隧道實(shí)際最大涌水量介于27 524.89 m3/d～36 086.72 m3/d之間。

5 結(jié)論

1)通過(guò)分析鹿角隧道隧址區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,建立了隧址區(qū)的水文概念模型,并應(yīng)用GMS軟件建立了隧址區(qū)地下水水流數(shù)值模型,利用隧址區(qū)觀(guān)測(cè)孔實(shí)測(cè)水位對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果擬合較好,能反應(yīng)隧址區(qū)地下水實(shí)際滲流情況。

2)隧道施工對(duì)隧址區(qū)地下水環(huán)境影響巨大,在隧道貫通時(shí)水位降深達(dá)到最大值;在運(yùn)營(yíng)期進(jìn)行堵水措施后,地下水位會(huì)很快恢復(fù),但是大量輸排地下水使得隧道附近的地下水很難恢復(fù)至天然狀態(tài)下的地下水位。

3)模擬不同隧道高程和不同隧道導(dǎo)水系數(shù)對(duì)地下水環(huán)境的影響。結(jié)果表明,隧道高程越低,隧道水力傳導(dǎo)系數(shù)越大,對(duì)地下水環(huán)境影響越大。巖溶地區(qū)開(kāi)挖隧道對(duì)地下水環(huán)境影響很大,建議隧道選線(xiàn)時(shí)應(yīng)盡量選擇高位隧道,隧道穿越不同巖組應(yīng)做好防水措施。

4)分別采用地下水徑流模數(shù)法、數(shù)值模擬法兩種方法對(duì)擬建鹿角隧道的最大涌水量進(jìn)行分段預(yù)測(cè),在各分段的涌水量有所差異,但總體的變化趨勢(shì)大致相同;兩種方法都揭示了YK5+875—YK6+685段為最大涌水量發(fā)生段,隧道施工過(guò)程中應(yīng)特別注意這段里程的突水防治。