岩溶隧道涌水及其专家评判系统

在我国岩溶区许多的铁路、公路隧道及水工隧道的修建中,遇到大量的岩溶涌水、突泥问题,给工程施工和运营带来很大危害。基于岩溶水文地质学的最新理论和国内外工程实践,结合作者多年实践经验,提出隧道岩溶涌水专家评判系统。该系统认为岩溶隧道涌水是隧道与岩溶水系统在四维时空交汇的结果,因此,必须根据隧洞揭露的强岩溶层、岩溶水系统分布、水动力分带、岩溶结构面分析确定涌水的可能性及性质。在此基础上,根据岩溶水动态计算动态涌水量。      

川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析

隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。      

西南典型紧窄褶皱小尺度浅层岩溶水系统特征及隧道涌水分析

西南地区典型紧窄褶皱控制下的浅层岩溶水,具有循环交替快、水量丰富等特点。精细刻画小尺度浅层岩溶水系统模式类型及其特征,对于探讨岩溶水资源量以及中—浅埋隧道涌水条件具有重要意义。本文以西南典型紧窄褶皱——重庆铜锣山背斜和遵义铜锣井背斜为研究对象,细致地梳理岩溶水系统特征的控制性因素,提出地层空间结构的细微差异导致含水介质及地下水补给、径流、排泄特征等不尽相同。据此,将研究区浅层岩溶水系统细分为四类小尺度模式,并基于各模式差异分析中—浅埋隧道涌水条件。研究认为:穿越不同小尺度岩溶水系统的隧址段,其涌水条件具有一定差异;间互式地层空间结构导致小尺度浅层岩溶水系统之间因地表水体的转换而存在联系,计算涌水量时需考虑相邻可溶岩地层外源补给,而包裹式结构则造成各系统相对独立,计算时需考虑相邻非可溶岩地层外源补给;深切河谷排泄边界,不可忽略降雨对隙流散排型模式的补给,计算涌水量时,降雨量参数应小于年均降雨量,但若边界为浅切河谷,降雨量参数可直接选用年均降雨量。      

贵州某隧道岩溶水文地质条件及涌水量研究

拟建隧道位于贵州岩溶地区,地质条件复杂,且隧道将横穿过一条地下河下方,隧道遭遇岩溶涌突水的危险性较大。通过分析该隧道岩溶水文地质环境,论述了隧址区岩溶发育分布规律、岩溶水补径排条件,并采用地下水径流模数法和大气降水入渗法2种方法对比计算对隧道涌水量做出初步预测评价,为施工提供依据。     

鄂西齐岳山地区岩溶发育特征及其对隧道涌水的影响

齐岳山地区有7种岩溶地貌类型,地下河发育受碳酸盐岩层组类型控制,管道结构单一,具有侧向补给、纵向排泄的水文地质特征。本文将齐岳山隧道分成5个区段,分别采用大气降水入渗系数法、地下径流模数法和水文地质比拟法对各区段隧道涌水进行计算预测,并对各段岩溶发育对隧道涌水影响进行了评价。      

广东地区某公路岩溶隧道水害分析及其数值模拟研究

结合岩溶区公路隧道的实际情况,研究隧道涌水量计算的关键因素,并通过降水量、降水强度和入渗强度定量分析隧道涌水量。文章根据大宝山的实际情况,采用降水入渗法和地下径流模数法计算隧道两侧洞口段雨季涌水量,针对强降水过程,分析隧道可能出现的最大涌水量。研究结果表明:隧道排水能力理论上可满足降雨的排水要求,但实际排水能力受工程施工材料、工程的不均匀性以及长期的淤堵等因素影响。文章明确了广东地区公路岩溶隧道水害影响因素,考虑临界状态和破坏状态的水压力建立岩溶隧道涌水模拟模型,水压力临界值随隧道衬砌结构厚度的增加逐渐增大。      

沪蓉高速公路乌池坝隧道区岩溶发育特征及其涌水分析

乌池坝隧道区有6种岩溶地貌类型,涉及2个岩溶水系统（3条地下河）。其中白岩坝地下河发育受碳酸盐岩层组类型控制,管道结构单一,具有侧向补给、纵向排泄的水文地质特征;龙潭和毛田地下河发育受构造控制,具有多分支、多级排泄的特征。本文将乌池坝隧道分成3部分5个岩溶区段,评价了各区段岩溶发育对隧道涌水的影响,认为从ZK256＋300至ZK257＋000段,岩溶涌水可能性极大。采用大气降水入渗系数法和地下水疏干法,对各岩溶区段隧道涌水进行计算预测,其中ZK256＋300至ZK257＋500段涌水量达31．3×10^4m^3／d。[      

岩溶槽谷区多条隧道条件下拟建隧道对岩体渗流场的影响

依据重庆南山地勘资料,通过Midas GTS NX三维数值模拟,研究岩溶槽谷区既有多条隧道条件下拟建隧道施工(不考虑和考虑防水措施)时的区域渗流特征,预测拟建隧道的涌水量,并与现有涌水量理论计算值进行对比分析。结果表明,地下水径流模数法计算结果(单位长度涌水量10.10 m3/(d·m))与大气降水渗入量法计算结果(11.11 m3/(d·m))相近,也与数值模拟计算结果(11.50 m3/(d·m))接近。受拟建隧道开挖影响,铜锣山隧道单洞涌水量下降了2.4%;南山隧道左洞下降了6.9%,右洞下降了4.7%。南山隧道左洞涌水量受拟建隧道影响最大,右洞次之,铜锣山隧道最小。拟建隧道及时施做防水及二次衬砌时,拟建隧道左洞涌水量下降了66.3%,右洞下降了66.2%,效果显著。在岩溶槽谷区既有多条隧道条件下,拟建隧道开挖对一定范围内既有隧道涌水量及渗流特征影响不大,对埋深较深的隧道影响更小。     

隧道岩溶涌水专家评判系统在朱家岩隧道涌水预报中的应用

隧道岩溶涌水预测是个非常复杂的问题。直到目前,在我国铁路、公路、水工等的隧道施工中还经常发生由于岩溶涌水预测错误而引起施工安全问题的事例。预测之所以失误,主要是对隧道岩溶涌水机理缺乏全面认识,和没有一套科学实用的评判系统。本文以朱家岩隧道为例,运用隧道岩溶涌水专家评判系统对沪蓉西高速公路多条长隧道岩溶涌水进行预测评价及施工超前预报,获得了良好的效果。      

西南地区隧道工程条件下岩溶地下水系统变化特征分析

岩溶山区越岭长大隧道的施工不可避免地会使当地的岩溶水系统发生改变,如地下水水位的下降、地表泉点的漏失等。基于隧道工程对岩溶地下水系统边界条件、排泄状况等天然特征的影响,依据西南地区岩溶地下水系统主要特征及隧道工程特点,考虑隧道工程条件下影响岩溶地下水系统特征的主要因素,对岩溶类型(岩溶含水岩组的埋藏条件)、构造特征、补给特征、岩溶水径流方式与隧道工程特点相组合的模式下的岩溶地下水系统的变化进行特征分析,并将岩溶地下水系统的变化归纳为3种类型。据此,选择研究区金汁河地下水系统作为典型研究对象,假设3种隧道穿越方案,将不同隧道穿越方案下的岩溶地下水系统与天然岩溶地下水系统进行对比分析,归纳概述其变化特征,最后对各隧道方案下的涌水量及其涌水危险性进行初步预测及评价。     

云南万寿山地区岩溶水系统特征及隧道选线研究

岩溶地区隧道建设中常发生突水、突泥等地质灾害,危及工程和施工人员安全,故隧道线路的优化工作尤为重要。本文以三清高速万寿山隧道为例,通过大比例尺水文地质调查,查明了区域岩溶水系统的空间展布和岩溶地下水的循环特征,研究了不同隧道方案与岩溶水系统的空间位置关系,并预测不同线位方案岩溶水害的发育特征。在此基础上,选取隧道穿越断层数量、隧道穿越岩溶含水层长度、最大突水压力以及最大突涌水量作为隧道方案比选的定量评价指标,基于层次分析法,建立岩溶地区隧道线路综合评价模型。对不同线位方案进行地质比选,结果表明:C方案的岩溶水文地质条件相对较好,岩溶突水突泥风险最低。      

多级水流系统耦合下深部岩溶分异研究——以川东隔挡式构造区中梁山背斜南段为例

新构造运动背景下,干、支流对地壳抬升反应速率的差异,导致具有不同排泄作用的河谷广泛组合,形成多级地下水流动系统,地下水作为岩溶含水系统发育的主要控制因素,多级水流系统的空间耦合影响岩溶发育分布规律。文章首先根据中梁山背斜南段岩溶槽谷横向沟谷的发育特征,将岩溶槽谷划分为渗流区、分流区、外流区;结合横向沟谷控排作用与地形指数,分析多级水流系统耦合的空间分异特征。其次通过隧道建设背景下地表水漏失、隧道涌水情况及隧道施工揭露岩溶现象验证在多级水流系统耦合效应下深部岩溶发育特征。结果表明:渗流区以区域水流系统为主,隧道涌水量巨大,水流通道连通性良好,地表水基本干涸,深部岩溶发育强烈;分流区除了近河谷地带以局部水流系统为主、深部岩溶发育较弱以外,宽缓分水岭地带的地下水流动仍然以区域性流动为主,深部岩溶较发育,隧道涌水量较大,地表水与深部岩溶地下水水力联系较好,隧道建设对地表水影响严重;外流区以局部浅循环为主,深部岩溶发育程度弱,深部岩溶水与地表水水力联系较弱,地表水漏失程度一般。本研究不但拓宽了托特多级水流系统的应用领域,为岩溶发育理论研究提供了新的角度,同时为深埋岩溶隧道建设的危险性评价及引发的环境负效应研究提供理论指导。     

岩溶峰丛洼地区降水入渗系数——以寨底岩溶地下河流域为例

大气降水入渗系数α、地下水径流模数M是最基础的水文地质参数,文章以封闭型寨底岩溶地下河流域结合2013年3月至2014年2月一个完整水文年的水位、流量、雨量高频率监测数据,采用水量均衡法得到了岩溶区枯平丰水期大气降水入渗系数,分别为0.352、0.528、0.726,平均入渗系数为0.635。地下水径流模数分别为8.32、19.80、61.15 L·s-1·km-2,年平均径流模数为33.36 L·s·-1·km-2。其计算方法和计算结果对同类型岩溶区水资源评价等有一定的借鉴意义。      

某隧道涌水量预测及地下水负效应环境评价

隧道的涌水量计算和对环境的影响一直是人们研究的重点。运用地下水径流模数法预测隧道涌水量,运用综合指标体系评价方法评价隧道对地下水环境的影响效应,为隧道对环境的影响提供依据。     

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

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

山东省苍山县小阎庄铁矿矿区东部水文地质特征研究

通过地球物理勘探、水文地质调查、钻孔和抽水试验,结合区域水文、气象、地质和水文地质等资料,求得了矿体上部盖层裂隙岩溶水水文地质参数,且对裂隙岩溶水水量进行了计算;以“大井法”为主对矿坑涌水量进行了预测,基本查明了矿区东部的水文地质特征;阐述自然条件下裂隙岩溶水对基岩裂隙水的补给微弱;当水动力条件发生改变时,易造成盖层裂隙岩溶水下渗溃入坑道,对下部矿体的开采将产生较大威胁。