探究水利水電工程基坑巖溶涌水與預測

■岳宗慧 ■河南省中原水利水電工程集團有限公司，河南 濮陽 457000

隨著經濟的快速發展，必然會促進工程水平提高。在工程建設過程中，經濟社會對工程水平及可靠性要求日益嚴格。基坑巖溶涌水預測作為水利水電工程的重要環節，是確保工程施工質量及安全可靠性的重要因素。為此，本文主要對基坑巖溶涌水特點、條件、類型及預測進行分析，為水利水電工程施工提供可靠參考。

1 水利水電工程基坑巖溶涌水特點

1.1 不均一性

在水利水電工程施工中，基坑巖溶涌水的不均一性主要體現在以下兩個方面:其一，涌水出現部位存在一定的不均一性，這因為巖溶發育的不均一性導致。巖溶巖體內結構面發育不均勻、水利動力條件差異、巖性可溶性不同時，就會出現不同程度的溶蝕作用，產生溶蝕優勢部位與方向，在其逐漸發育過程中，就會導致出現涌水現象。其二，涌水量存在不均一性。因為巖溶發育程度有所差異，導致巖溶地下水的徑流、排泄、補給等情況各不相同，在不同的徑流、排泄、補給條件下，就會導致基坑巖溶涌水量出現差異，就是同一個涌水部位，因為巖溶水存在的時間差異，也會導致巖溶涌水量隨著季節和降雨量的差異，顯現一定的不均一性。

1.2 突發性

在水利水電工程施工中，如果基坑揭露暗河或者巖溶管道水，就會出現突然涌水現象，經常導致基坑被淹沒，使得施工無法繼續進行，延誤了施工工期。

1.3 涌水量變化幅度大

通常情況下，巖溶涌水量經常和降雨量有著密切的關系，在旱季時，涌水量相對較少;在雨季時，涌水量相對較多;在強降雨之后，經常會出現大量涌水。一個涌水點的最小涌水量可以低于每秒鐘0.01 立方米，達到幾個流量以上，變化幅度相差數十倍甚至數百倍［1］。

2 水利水電工程基坑巖溶涌水條件

2.1 發育條件

一般而言，巖溶涌水規模主要取決于巖溶發育規模。在水利水電工程施工中，重點巖溶涌水部位主要有不可溶巖與可溶巖的接觸帶、不整合界面的破碎帶、暗河河管道系統等［2］。在不可溶巖與可溶巖的接觸帶中，不可溶巖的主要結構是不透水層，構成了地下水活動與巖溶發育的控制界面，當此界面上進行巖溶水匯集與排泄時，就非常容易形成暗河、溶蝕帶，從而出現巖溶涌水情況。對于巖溶地下水而言，其主要是沿著構造破碎帶予以排泄、徑流，是發生巖溶涌水的重要部位。

2.2 動力條件

一般而言，巖溶涌水的主要動力帶有水平滲流帶、虹吸滲流帶、垂直滲流帶、季節變化帶，這些水動力帶均是基于水動力學原理形成的。當水利水電工程基坑在這些水動力帶內時，巖溶水區域的水流力學性質就會轉變為壓力梯度流與重力梯度流。當季節變化帶出現巖溶涌水情況時，涌水量主要取決于降雨量，會受到降雨滲透條件的控制，涌水量較為集中，具有很強的突發性，并且變化幅度較大、危害性較大。

3 水利水電工程基坑巖溶涌水類型

因為基坑巖溶涌水涉及內容非常廣，并且還會受到很多因素的影響，導致其類型各不相同，目前尚不能予以統一明確。然而，根據有關規范標準的規定，可以從不同角度進行勘察，從而予以分類，主要包括以下幾點:一是，根據巖溶水循環系統特征，可以將其分為擴散流涌水、管道流涌水、混合流涌水。二是，根據巖溶水運動帶秦光，可以將其分為季節飽水帶涌水、季節變動帶涌水。三是，根據涌水形式，可以將其分為涌流涌水、股流涌水、線流涌水、滲水涌水。四是，根據巖溶水文地質結構情況，可以將其分為裂隙涌水、接觸帶涌水、層間涌水、斷裂帶涌水。五是，根據巖溶水力學性質，可以將其分為無壓流涌水、壓力流涌水。六是，根據涌水動態變化特點，可以將其分為突發型涌水、穩定型涌水、水文型涌水。七是，根據涌水量多少，可以將其分為微量涌水(小于0.01m3/s)、少量涌水(0.01-0.1m3/s 之間)、中量涌水(0.1-1.0m3/s 之間)、大量涌水(1.0-2.0m3/s 之間)、特大量涌水(大于2.0m3/s)［3］。

4 水利水電工程基坑巖溶涌水預測

4.1 涌水類型預測

在預測涌水類型的時候，主要是根據巖溶地下水循環特點及涌水動力特點決定的［4］。當巖溶管道與基坑破碎帶同時存在時，涌水類型為復合型涌水，不僅具有擴散流涌水，還具有管道流涌水。此種涌水類型的危害非常大，在進行處理的時候，具有很大的難度。在巖溶斷裂層帶、裂隙集聚帶、溶蝕破碎帶等部位出現的涌水，基本均為擴散流涌水，其涌水量相對較少，危害性也比較小，可以進行簡單的處理。在暗河、巖溶管道部位出現的涌水類型為管道流涌水，其涌水量非常大，處理難度也比較大。

4.2 涌水量預測

在預測涌水量的時候，除了對一般裂隙性涌水量進行預測以外，主要就是對官道流涌水與最大涌水量進行預測。在預測涌水時，首先需要對巖溶發育規律、水文地質構造予以了解，構建符合實際情況的概念模型，其主要包括巖溶化程度、補給來源地貌地形、巖體透水性、地下水及降雨水位變化等，之后構建和水文地質條件相適應的數學模型。在預測涌水量的時候，主要采用水均衡法、水文地質解析法、水文地質比擬法、水文地質數值法、非線性理論法等［5］。本文主要對水均衡法進行介紹。

水均衡法主要就是借助水均衡的有關原理明確地下水量的收支關系，從而得出地下水均衡的專用公式，如下所示:

在上述公式中，Q 表示為巖溶涌水量，單位是m3/s;A 表示為均衡區積水面積，單位是km2;X 表示為降雨量，單位是mm;a 表示為滲流系數;d 表示為均衡天數;S 表示為基坑巖溶涌水占地下水徑流總量的比例。當降雨量固定的時候，降雨量與滲流量之間存在著一定的線性關系，可以利用相關公式對滲流系數予以計算。當基坑巖溶涌水就是地下水徑流量時，S 值為1;當前者少于后者的時候，S 值小于1。S 值大小主要取決于基坑巖溶地質變化情況。

5 結語

綜上所述，隨著社會的不斷發展與進步，水利水電工程建設要求越來越嚴格，從而對基坑巖溶涌水處理要求也在不斷提高。為此，在水利水電工程施工中，一定要深入了解基坑巖溶涌水情況，結合工程施工的具體情況，制定有效的處理方案。只有確保基坑巖溶涌水量預測達標，才可以確保工程施工安全可靠，進一步促進水利水電工程的長遠發展。

［1］吳小娟.論水利水電工程基坑巖溶涌水與預測［J］.建筑工程技術與設計，2014(34):680-680.

［2］劉惠.試論水利水電工程基坑巖溶涌水與預測［J］.科技與創新，2015(01):116-116，117.

［3］肖萬春.論水電水利工程基坑巖溶涌水與預測［A］.貴州省巖石力學與工程學會2013 年學術年會論文集［C］.2013∶3-7.

［4］王小玲，李擇衛.株溪口水電站一期基坑強巖溶涌水分析及處理［J］.湖南水利水電，2012(02):3-5.

［5］王頌，王雪波.銀盤電站三期工程基坑巖溶滲漏分析及處理措施［J］.人民長江，2013，44(06):1-5.