某深埋隧道涌水量預測方法探討

蔣少平

摘要：在山區隧道的建設中，隧道涌水是一種普遍的地質災害，而長大深埋隧道涌水危害性更大。有效預測涌水量對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，通過多種理論方法預測結果與現場實際涌水量對比分析，探討深埋隧道涌水量預測合適方法，得出結論：長大深埋隧道適宜采用地下水動力學法預測涌水量。

關鍵字： 長大深埋隧道;涌水量;預測方法

分類號：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，山脈主要走向為北東～南西，山峰林立，溝谷深切，多懸崖峭壁。隧道總長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公里范圍內海拔標高為500～145 m，地形坡度較緩。

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

隧道區地下水主要為巖層裂隙水，接受大氣降水補給，向低處滲漏排泄。

二、 隧道涌水常用預測方法

根據《鐵路工程水文地質勘察規程》（TB10049-2004），越嶺隧道涌水量預測估算常用的計算方法有以下兩種：

1.1 簡易水均衡法

1.1.1當越嶺隧道通過一個或多個地表水流域時，預測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

地下徑流模數法：QS=M*A

1.12當隧道通過潛水含水體且埋藏深度較淺時，可采用降雨入滲法預測隧道正常涌水量：

降雨入滲法：QS=2.74*α*W*A

1.2 地下水動力學法

1.2.1當隧道通過潛水含水體時，可采用下列公式預測隧道最大涌水量。

古德曼經驗式

佐藤邦明非穩定流式

1.2.2 當隧道通過潛水含水體時，可采用下列公式預測隧道正常涌水量。

裘布依理論式

佐藤邦明經驗式

1.2.3 對長大深埋隧道，降雨入滲和地下水的排泄主要以斷裂破碎帶及其影響帶、節理密集帶為通道，洞身與斷裂構造大角度相交的特點，可采用與實際較為接近的地下水動力學法潛水井非完整式水平坑道與陡傾含水層或富水斷裂帶正交的隧道涌水量計算方法：

三、涌水量計算參數選取

根據地質情況和水文地質試驗成果，對青云山隧道主要涌水段F3、F4、F5、F7和F9斷層的涌水量進行預測計算，計算參數如下：

四、 涌水量預測計算結果對比

利用多種方法對青云山隧道進行隧道涌水量預測，預測結果顯示不同方法預測隧道涌水量數值差別較大。

五、 實際涌水量與預測結果對比分析

隧道開挖過程中，通過實時監測隧道涌水量大小：隧道施工開挖過程中總穩定涌水流量為31600m3/d。將實際涌水量與計算結果進行對比發現：運用地下水動力學法潛水非完整式水平坑道與陡傾斜含水層正交時的計算方法預測涌水量與隧道實際涌水量數值較為接近，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，隧道涌水主要來源地下水補給，間接接受大氣降水補給;隧道涌水處主要為斷層發育段，各斷層段含水相對獨立，彼此無水力聯系，形成多個水文地質單元。隧道涌水主要來源于斷層帶內裂隙水。現場觀測大氣降雨與隧道涌水量在時間上沒有關聯性。

六、結論

通過多種理論方法對某隧道涌水量預測，并與實際涌水量對比分析，得出結論：

（1）利用潛水非完整式水平坑道與陡傾斜含水層正交時的計算方法對斷層發育、埋深較大的某隧道涌水量進行預測，預測涌水量與實際涌水更為接近，比值為0.955。

（2）長大深埋隧道一般處于地下水以下，涌水量預測適宜采用地下水動力學法。

參考文獻

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