麗江某巖溶隧洞涌水量預測

周冀

摘要： 從幾種隧洞涌水量基本原理出發，介紹公式，參數，適用條件，選擇合適的方法計算涌水量，給工程施工設計提供有效的參考依據。以麗江市某引水工程為例，為了對該地區巖溶隧洞涌水量進行預測，應用大氣降水入滲系數法，地下水徑流模數法，地下水動力學法。從巖溶地下水的賦存和運移特征出發，結合工程實際地質勘查特點，闡述了巖溶隧洞涌水量預測研究現狀以及前述幾種常用隧洞涌水量預測方法的特點，通過工程實例的檢驗，分別利用前兩種方法所得結果相差不大，均有較大的意義。

Abstract： Based on the basic principle of several kinds of tunnel water inflow， this paper introduces the formula， parameter and the applicable conditions and selects the appropriate method to calculate water inrus， to provide effective reference for engineering design. Taking a water Gushing project in Lijiang city as an example， this paper introduces the atmospheric precipitation infiltration coefficient method， the runoff modulus method of groundwater and groundwater dynamic research method. Based on the characteristics of karst groundwater occurrence and migration， combined with the characteristics of engineering geological prospecting， this paper expounds the current research situation of the prediction of water inflow in karst tunnels and the characteristics of several commonly used methods for predicting the water inflow. By means of engineering examples， the results obtained by the first two methods are not very different.

關鍵詞： 巖溶隧道；涌突水；預測方法；特點及適用條件

Key words： Karst tunnel；water inrus；forcasting methods；the characterristics and applicable conditions

中圖分類號：TV554 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）16-0190-03

0 引言

隧洞涌突水是一種極其常見的地質災害，具有發生幾率高，影響大等特點。

我國可溶巖分布十分廣泛，巖溶區約占國土總面積的1/8。尤其是西南地區廣布緊密的背斜褶曲，可溶巖大面積出露。充沛的降雨促使地表巖溶發育，易在地下形成集中徑流，是典型的富水構造。因此，在這些地區可溶巖中開鑿隧洞，涌突水問題往往成為制約工程開展的主要水文地質問題[1-2]。

1 巖溶隧道涌水量預測研究現狀

在國內，鐵路部門對巖溶隧道涌水量計算已有較深入的研究，計算方法很多，但各種方法都有其適用范圍，存在一定的局限性。目前，巖溶隧道涌水量預測方法歸納起來主要有：①水文地質比擬法；②水均衡法；③地下水動力學法；④相關因素分析法；⑤數值計算法；⑥非線性理論方法。 [3～6]

2 實例分析

擬建的麗江某引水隧洞進口位于玉龍雪山西麓，順S50°W延伸，至拉美谷山口以北約1.8km轉向S，隧洞最大埋深約800m，出口位于拉市海北側青龍河左岸。隧洞進口高程2880m，出口高程為2840m，長約8km。引水隧洞通過可溶巖地段將不可避免地對巖溶地下水系統的天然滲流造成影響。

2.1 地質概況

引水隧洞工程區自北向南依次出露的地層有三疊系下統臘美組（T1l）、三疊系中統北衙組第一段（T2b1）、三疊系中統北衙組第二段（T2b2）、二疊系虎跳澗區玄武巖組（Pβ）。其中，三疊系中統北衙組第一段（T2b1）、三疊系中統北衙組第二段（T2b2）均屬可溶巖地層，巖性以灰巖、泥質灰巖、白云質灰巖、白云巖為主，洼地、漏斗、落水洞、溶蝕裂隙、暗河、溶洞、巖溶泉點較發育。

2.2 水文地質單元劃分

工程區及外圍總體地勢東高西低，中部高，南北低。西部為溶蝕高原，東部為溶蝕高中山，南部為拉市海盆地。結合地層巖性、地質構造、地形地貌及地下水出露及補徑排特征，可將區內分為兩個大的巖溶水文地質單元：三家村—海西一級水文地質單元（A）和新華—美泉一級水文地質單元（B）（圖 1）。

3 涌突水的預測

根據隧洞工程區水文地質條件的分析，該區地下水主要來源于大氣降水及地下水的補給。采用大氣降水入滲系數法、地下水徑流模數法對引水隧洞的正常涌水量進行分段計算，采用地下水動力學法對其最大涌水量進行計算。

3.1 大氣降水入滲系數法

其中：qmax-隧洞單位長度日最大涌水量（m3/d·m）；m-轉換系數，一般取0.86；K-巖體滲透系數（m/d）；H-巖體中原始靜水位至隧洞底板的垂直距離（m）；r-隧洞洞身橫斷面的等價圓半徑（m），初擬引水隧洞斷面等價圓半徑r為1.24m；Qmax-隧隧洞初期日最大涌水量（m3/d）；L-隧洞穿越段長度（m）。

計算的引水隧洞初期最大涌水量結果見表3。

3.4 結果分析

①從隧洞單位長度正常涌水量可以看到：總體上，大氣降水入滲系數法與地下水徑流模數法所計算出的單位長度正常涌水量相差不大。隧洞里程K0+860.01～K2+421.13為隧洞可溶巖段，單位長度正常涌水量最大。其次為K7+952.30～K8+544.58段，由于本段地形平緩，匯水面積較大，因此其單位長度正常涌水量達0.621～0.669m3/d·m。K2+421.13～K3+268.16匯水條件相對較好。其余段K0+129.46～K0+860.01、K3+268.16～K6+426.92、K6+426.92～K7+952.30單位長度正常涌水量值總體相差不大，一般為0.132～0.285m3/d·m。

②在引水隧洞主洞中布置排水洞或增大隧洞的斷面尺寸將增加涌水斷面面積，導致更大范圍內的地下水被疏干。由公式（1）、（3）、（4）可知，上述措施的實施將使得隧洞正常涌水量和最大涌水量增大。但大范圍地下水的疏干將導致作為新華二級水文地質單元（B1）與依可實—依可六二級水文地質單元（B2）界線的地下分水嶺南移，從而壓縮相鄰單元依可實—依可六二級水文地質單元（B2）的面積[6]。

4 結論

①巖溶隧洞涌水量的影響因素主要有降雨量，滲透系數，積水面積，外界補給等，隧洞涌突水的預測分析是對隧洞水文地質環境評價過程中十分重要的環節。

②目前，對于涌水量的計算方法很多，但是每種方法的特點區別較大。在具體分析每種方法適用條件的時候，需要對工程實地勘察之后，依據勘察資料分析適用特點，選取適合的計算方法。

③通過對該實際工程的計算驗證，結果顯示三種方法的計算結果比較接近，說明這三種方法之所以能被科學界廣泛接受，是通過大量的工程實踐進行驗證，才讓這些理論和方法得到認可，并為以后的實踐中發揮指導作用。[7-8]

參考文獻：

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[2]汪亞莉，許模，韓曉磊，等.大理巖溶地區某引水隧洞涌突水預測研究[J].地下水.2015，37（3）：9-11.

[3]劉坡拉.巖溶隧道涌水量預測方法及適宜性條件[J].安全與環境工程，2009，16（5）：119-122.

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[5]吳治生.不同地質邊界條件巖溶隧道涌水量預測與展望[J].鐵道工程學報，2007（11）：48-56.

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[8]王振宇，陳銀魯，劉國華，等.隧洞涌水量計算方法研究[J].水利水電技術，2009，40（7）：41-44.