丽江某岩溶隧洞涌水量预测

2017-06-07周冀

价值工程 2017年16期

周冀

摘要：从几种隧洞涌水量基本原理出发，介绍公式，参数，适用条件，选择合适的方法计算涌水量，给工程施工设计提供有效的参考依据。以丽江市某引水工程为例，为了对该地区岩溶隧洞涌水量进行预测，应用大气降水入渗系数法，地下水径流模数法，地下水动力学法。从岩溶地下水的赋存和运移特征出发，结合工程实际地质勘查特点，阐述了岩溶隧洞涌水量预测研究现状以及前述几种常用隧洞涌水量预测方法的特点，通过工程实例的检验，分别利用前两种方法所得结果相差不大，均有较大的意义。

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.

關键词：岩溶隧道；涌突水；预测方法；特点及适用条件

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

中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）16-0190-03

0 引言

隧洞涌突水是一种极其常见的地质灾害，具有发生几率高，影响大等特点。

我国可溶岩分布十分广泛，岩溶区约占国土总面积的1/8。尤其是西南地区广布紧密的背斜褶曲，可溶岩大面积出露。充沛的降雨促使地表岩溶发育，易在地下形成集中径流，是典型的富水构造。因此，在这些地区可溶岩中开凿隧洞，涌突水问题往往成为制约工程开展的主要水文地质问题[1-2]。

1 岩溶隧道涌水量预测研究现状

在国内，铁路部门对岩溶隧道涌水量计算已有较深入的研究，计算方法很多，但各种方法都有其适用范围，存在一定的局限性。目前，岩溶隧道涌水量预测方法归纳起来主要有：①水文地质比拟法；②水均衡法；③地下水动力学法；④相关因素分析法；⑤数值计算法；⑥非线性理论方法。 [3～6]

2 实例分析

拟建的丽江某引水隧洞进口位于玉龙雪山西麓，顺S50°W延伸，至拉美谷山口以北约1.8km转向S，隧洞最大埋深约800m，出口位于拉市海北侧青龙河左岸。隧洞进口高程2880m，出口高程为2840m，长约8km。引水隧洞通过可溶岩地段将不可避免地对岩溶地下水系统的天然渗流造成影响。

2.1 地质概况

引水隧洞工程区自北向南依次出露的地层有三叠系下统腊美组（T1l）、三叠系中统北衙组第一段（T2b1）、三叠系中统北衙组第二段（T2b2）、二叠系虎跳涧区玄武岩组（Pβ）。其中，三叠系中统北衙组第一段（T2b1）、三叠系中统北衙组第二段（T2b2）均属可溶岩地层，岩性以灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩、白云岩为主，洼地、漏斗、落水洞、溶蚀裂隙、暗河、溶洞、岩溶泉点较发育。

2.2 水文地质单元划分

工程区及外围总体地势东高西低，中部高，南北低。西部为溶蚀高原，东部为溶蚀高中山，南部为拉市海盆地。结合地层岩性、地质构造、地形地貌及地下水出露及补径排特征，可将区内分为两个大的岩溶水文地质单元：三家村—海西一级水文地质单元（A）和新华—美泉一级水文地质单元（B）（图 1）。

3 涌突水的预测

根据隧洞工程区水文地质条件的分析，该区地下水主要来源于大气降水及地下水的补给。采用大气降水入渗系数法、地下水径流模数法对引水隧洞的正常涌水量进行分段计算，采用地下水动力学法对其最大涌水量进行计算。

3.1 大气降水入渗系数法

其中：qmax-隧洞单位长度日最大涌水量（m3/d·m）；m-转换系数，一般取0.86；K-岩体渗透系数（m/d）；H-岩体中原始静水位至隧洞底板的垂直距离（m）；r-隧洞洞身横断面的等价圆半径（m），初拟引水隧洞断面等价圆半径r为1.24m；Qmax-隧隧洞初期日最大涌水量（m3/d）；L-隧洞穿越段长度（m）。

计算的引水隧洞初期最大涌水量结果见表3。

3.4 结果分析

①从隧洞单位长度正常涌水量可以看到：总体上，大气降水入渗系数法与地下水径流模数法所计算出的单位长度正常涌水量相差不大。隧洞里程K0+860.01～K2+421.13为隧洞可溶岩段，单位长度正常涌水量最大。其次为K7+952.30～K8+544.58段，由于本段地形平缓，汇水面积较大，因此其单位长度正常涌水量达0.621～0.669m3/d·m。K2+421.13～K3+268.16汇水条件相对较好。其余段K0+129.46～K0+860.01、K3+268.16～K6+426.92、K6+426.92～K7+952.30单位长度正常涌水量值总体相差不大，一般为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将增加涌水断面面积，导致更大范围内的地下水被疏干。由公式（1）、（3）、（4）可知，上述措施的实施将使得隧洞正常涌水量和最大涌水量增大。但大范围地下水的疏干将导致作为新华二级水文地质单元（B1）与依可实—依可六二级水文地质单元（B2）界线的地下分水岭南移，从而压缩相邻单元依可实—依可六二级水文地质单元（B2）的面积[6]。

4 结论

①岩溶隧洞涌水量的影响因素主要有降雨量，渗透系数，积水面积，外界补给等，隧洞涌突水的预测分析是对隧洞水文地质环境评价过程中十分重要的环节。

②目前，对于涌水量的计算方法很多，但是每种方法的特点区别较大。在具体分析每种方法适用条件的时候，需要对工程实地勘察之后，依据勘察资料分析适用特点，选取适合的计算方法。

③通过对该实际工程的计算验证，结果显示三种方法的计算结果比较接近，说明这三种方法之所以能被科学界广泛接受，是通过大量的工程实践进行验证，才让这些理论和方法得到认可，并为以后的实践中发挥指导作用。[7-8]

参考文献：

[1]朱大力，李秋枫.预测隧洞涌水量的方法[J].工程勘察，2000（4）：18-32.

[2]汪亚莉，许模，韩晓磊，等.大理岩溶地区某引水隧洞涌突水预测研究[J].地下水.2015，37（3）：9-11.

[3]刘坡拉.岩溶隧道涌水量预测方法及适宜性条件[J].安全与环境工程，2009，16（5）：119-122.

[4]马世伟，梅志荣，张军伟，等.岩溶隧道涌突水灾害预警与防治技术[J].山东大学学报（工学版），2009，39（4）：12-16.

[5]吴治生.不同地质边界条件岩溶隧道涌水量预测与展望[J].铁道工程学报，2007（11）：48-56.

[6]杨艳娜，曹化平，许模.岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法[J].现代地质，2015，29（2）：414-420.

[7]王建秀，朱合华，叶为民.隧道涌水量的预测与工程应用[J].岩石力学与工程学报，2004，23（7）：1150-1153.