某深埋隧道涌水量预测方法探讨

蒋少平

摘要：在山区隧道的建设中，隧道涌水是一种普遍的地质灾害，而长大深埋隧道涌水危害性更大。有效预测涌水量对保障隧道安全施工具有非常重要的意义。本文以向莆线某深埋隧道为例，通过多种理论方法预测结果与现场实际涌水量对比分析，探讨深埋隧道涌水量预测合适方法，得出结论：长大深埋隧道适宜采用地下水动力学法预测涌水量。

关键字： 长大深埋隧道;涌水量;预测方法

分类号：U456.32

一、工程概况

向莆线某隧道位于福建省福州市永泰县，处于戴云山脉南段中低山山涧地貌，山脉主要走向为北东～南西，山峰林立，沟谷深切，多悬崖峭壁。隧道总长22.161km，地形坡度一般50°-80°，局部近90°，甚至倒悬;隧道后半部分10公里范围内海拔标高为500～145 m，地形坡度较缓。

隧道区分布的地层较简单，主要为侏罗系上统南园组（J3n）、白垩系下统石帽山群（K1sh）的火山岩、火山碎屑岩、次火山岩。

隧道区地下水主要为岩层裂隙水，接受大气降水补给，向低处渗漏排泄。

二、 隧道涌水常用预测方法

根据《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004），越岭隧道涌水量预测估算常用的计算方法有以下两种：

1.1 简易水均衡法

1.1.1当越岭隧道通过一个或多个地表水流域时，预测隧道正常涌水量可采用下列方法：

地下径流深度法：QS=2.74h*A

地下径流模数法：QS=M*A

1.12当隧道通过潜水含水体且埋藏深度较浅时，可采用降雨入渗法预测隧道正常涌水量：

降雨入渗法：QS=2.74*α*W*A

1.2 地下水动力学法

1.2.1当隧道通过潜水含水体时，可采用下列公式预测隧道最大涌水量。

古德曼经验式

佐藤邦明非稳定流式

1.2.2 当隧道通过潜水含水体时，可采用下列公式预测隧道正常涌水量。

裘布依理论式

佐藤邦明经验式

1.2.3 对长大深埋隧道，降雨入渗和地下水的排泄主要以断裂破碎带及其影响带、节理密集带为通道，洞身与断裂构造大角度相交的特点，可采用与实际较为接近的地下水动力学法潜水井非完整式水平坑道与陡倾含水层或富水断裂带正交的隧道涌水量计算方法：

三、涌水量计算参数选取

根据地质情况和水文地质试验成果，对青云山隧道主要涌水段F3、F4、F5、F7和F9断层的涌水量进行预测计算，计算参数如下：

四、 涌水量预测计算结果对比

利用多种方法对青云山隧道进行隧道涌水量预测，预测结果显示不同方法预测隧道涌水量数值差别较大。

五、 实际涌水量与预测结果对比分析

隧道开挖过程中，通过实时监测隧道涌水量大小：隧道施工开挖过程中总稳定涌水流量为31600m3/d。将实际涌水量与计算结果进行对比发现：运用地下水动力学法潜水非完整式水平坑道与陡倾斜含水层正交时的计算方法预测涌水量与隧道实际涌水量数值较为接近，比值为0.955。

分析原因：该隧道埋深大，隧道处于地下水位以下，隧道涌水主要来源地下水补给，间接接受大气降水补给;隧道涌水处主要为断层发育段，各断层段含水相对独立，彼此无水力联系，形成多个水文地质单元。隧道涌水主要来源于断层带内裂隙水。现场观测大气降雨与隧道涌水量在时间上没有关联性。

六、结论

通过多种理论方法对某隧道涌水量预测，并与实际涌水量对比分析，得出结论：

（1）利用潜水非完整式水平坑道与陡倾斜含水层正交时的计算方法对断层发育、埋深较大的某隧道涌水量进行预测，预测涌水量与实际涌水更为接近，比值为0.955。

（2）长大深埋隧道一般处于地下水以下，涌水量预测适宜采用地下水动力学法。

参考文献

[1]徐承宇. 鹫峰山隧道涌水量预测预报研究[D].西南交通大學，2016.

[2]王振宇，陈银鲁，刘国华，梁旭. 隧道涌水量预测计算方法研究[J]. 水利水电技术，2009，（07）：41-44.

[3]李鹏飞，张顶立，周烨. 隧道涌水量的预测方法及影响因素研究[J]. 北京交通大学学报，2010，（04）：11-15.

[4]邬强. 齐岳山隧道涌水量预测的研究[D].西南交通大学，2006.

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