典型花岗岩隧道涌水量预测研究

宝灵山隧道是川藏铁路中典型的非可溶岩深埋隧道,隧道埋深2 023 m,穿越6条断层破碎带和1条解译断层,当隧道穿越断层破碎带时,由于其埋藏较深,极易发生高压涌突水,对施工造成影响。通过分析花岗岩断裂带涌水特征,结合水文地质条件分段计算预测隧道正常涌水量及最大涌水量,针对降雨入渗系数法计算隧道不同段落单宽流量,预测隧道易发涌突水段落,并通过物探方法进行验证。结果表明：花岗岩地层,隧道穿越断层破碎带易引发涌突水灾害;经过计算,隧道正常涌水量分别为64 560 m³/d、62 813 m³/d、80 961 m³/d和78 474 m³/d;隧道最大涌水量分别为94 220 m³/d和81 026 m³/d;易发高压涌突水段落为F103水井湾断层、F100咱里断裂、F92断裂和F88断裂,预测结果与物探解译结果吻合。     

云南蒙自白牛厂银多金属矿区对门山矿段水文地质特征及涌水量预测

云南省蒙自市白牛厂银多金属矿区位于薄竹山拱褶北西部的北东向短轴背斜北东倾伏端,其中对门山矿段位于该矿区中北部。通过对矿区的水文地质特征分析,采用比拟法与解析法进行矿坑涌水量预测。结果表明：在预测矿井最低排水标高1 595 m条件下,根据已有采集与观测的矿区资料为依据采用的比拟法计算的旱季涌水量为7 798.47 m³/d,雨季涌水量为15 352.99 m³/d;在稳定流条件下采用潜水井的Dupuit公式计算出的旱季涌水量4354.41 m³/d,雨季涌水量8 584.91 m³/d。将计算方法和结果与矿区实际情况进行综合分析后得出,采用比拟法预测矿坑涌水量结果更可靠,可信度更高。     

云南丘北地区某隧道隧址区岩溶发育特征及涌水量预测

云南丘北地区构造作用强烈,可溶岩被断裂分割破碎,岩溶十分发育,隧道建设面临涌突水风险。本文通过对隧址区岩溶发育特征的分析,采用水均衡结合水文地质比拟方法预测了隧道涌水量,研究得出：隧址区岩溶发育特征为隧道上方高原平原发育有大量洼地落水洞,地下存在多期次岩溶管道,并发育两条典型的岩溶管道;计算得出隧道正常涌水量65 152 m³/d,最大涌水量130 098 m³/d,计算未考虑极端情况,实际涌水量可能比本次预测结果偏大。     

甘肃省早子沟金矿矿区水文地质特征与矿坑涌水量预测

早子沟金矿是西秦岭地区发现的特大型金矿床。随着开采深度加大,矿坑涌水成为影响矿山生产的主要因素之一。本次采用解析法和比拟法进行矿坑涌水量预测,结果表明：若将早子沟金矿矿山开拓至2 100 m标高,借用等效介质孔隙含水层,运用地下水向潜水完整井运动的裘布依公式预测,正常矿井涌水量为2 976.32 m³/d,矿井最大涌水量为3961.10 m³/d;依据矿区已知井下排水资料,比拟法计算得出正常矿井涌水量为3 704.99 m³/d,矿井最大涌水量为4 350.37 m³/d。综合分析认为,解析法水文地质参数求取容易产生误差,结果只能作为参考;比拟法经验公式计算简洁,计算参数相对可靠,结果更符合矿坑实际情况。因此,早子沟金矿矿坑涌水量预测应采用比拟法。     

改进的灰色系统理论预测矿井涌水量

基于我国东部许多大水矿区煤炭资源日渐枯竭,衰老矿井涌水量变化巨大的现状,以灰色系统理论为基础,提出了一种新的矿井涌水量预测组合模型——GM (1,1)–Markov–新陈代谢组合模型以及用于预测结果综合评价的指数Z。模型验证结果表明,该组合模型的预测结果优于其他模型,减小了序列数据波动性大、新旧信息更替差异所造成的误差,能够较好地解决时间跨度下采空区残留涌水、意外突水等不确定因素对衰老矿井涌水量预测精度和可靠性的影响。将该组合模型及其他模型应用于开滦集团荆各庄衰老矿井涌水量的预测,结果显示：GM (1,1)–Markov–新陈代谢组合模型的综合评价指数最高,达到0.475;荆各庄矿2011—2015年的矿井涌水量将分别为13.055 m³/min、12.730 m³/min、12.579 m³/min、12.493 m³/min和12.503 m³/min。     

地下水与地表水水量交换识别及交换量计算——以新汴河宿州段为例

为提高地下水与地表水交换量计算结果的准确性,本文利用水力联系、水头差、水温、氡-222、氢氧稳定同位素构建综合识别方法(HHTRO),对新汴河宿州段地下水与地表水水量交换进行识别,并计算交换量。计算结果表明：研究河段单位河长地表水补给地下水的水量变化范围为8.69～366.82 m³/(d·m),地下水补给地表水的水量变化范围为0.72～120.90 m³/(d·m);研究河段左岸为地下水补给地表水,单位河长净补给量为45.26 m³/(d·m);河段右岸为地表水补给地下水,单位河长净补给量为214.33 m³/(d·m);研究河段地下水与地表水水量交换以地表水补给地下水为主,地表水补给地下水的比例为55.14%。本研究可推动地下水与地表水交换量计算方法的发展,为流域或区域水资源评价提供必要的理论方法。     

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。     

陕北浅埋煤层采空区积水下安全开采技术研究

浅埋煤层上覆采空区水威胁着陕北地区诸多煤矿的安全生产。以陕北地区某煤矿为例,针对该类水害问题进行分析,通过经验公式、数值模拟等方法计算,开采3^-1号煤层产生的覆岩导水裂缝带高度至少为66 m,运用类比法及经验公式预计,矿井正常涌水量为163 m³/h,最大涌水量203 m³/h,3^-1号煤层上覆采空区积水量约为2.6×10⁶ m³。根据各计算结果,提出\     

贵南高铁朝阳隧道出口平导6.10突水突泥事件分析

2018年6月10日,朝阳隧道出口平导发生岩溶突水突泥,持续时间约1 h,突水突泥总量约1.6×10⁶ m³。为完善施工掘进方案及排水方案,需分析突水突泥产生原因,评价后续施工带来的突水突泥风险,计算隧道涌水量。文章分析了隧道位置的地形地貌、工程地质、水文地质条件,阐述了发生突水突泥的平导掌子面超前地质预报实施情况及突水突泥发生过程,补充调查了灾害影响范围的工程地质、水文地质条件,完成了长达1年的平导涌水量－降雨量关系动态观测。平导突水突泥掌子面前方有水头高达84 m的巨型溶腔及管道系统,施工开挖揭穿溶腔底部后,填充于整个岩溶水系统的有压水流携带泥砂快速涌入平导并以较大动能冲出洞外,导致了6.10突水突泥事件的发生。隧道出口段岩溶水系统接受降雨入渗补给且径流通畅,洞内涌水对应的汇水面积为6.423 km²,计算极端暴雨后平导最大涌水量5×10⁴ m³·h⁻¹。突水突泥发生后山体内的静储量已得到充分释放,地下水位已降至平导底板高程,后续施工中再遭遇突水突泥的风险低。     

贵州某岩溶隧道构造特征及涌水危害分析

根据该隧道的水文地质和工程地质勘察资料,分析评价了其岩层含水岩组的划分、地质蓄水构造、地表水的发育、地下水的发育、地表水及地下水的补给、隧道高程与出露泉点高程的关系,预测了隧道各部位涌水情况,并采用径流模数法预测了隧道的正常涌水量和最大涌水量,预测结果表明隧道涌水部位主要集中在中部,正常涌水量10.3×104m3·d-1,雨季最大涌水量22.9×104m3·d-1,进而提出了隧道的施工建议。     

某铁路隧道隧址区水文地质条件分析与洞身涌水量预算

通过详细分析隧道址区水文地质资料,认为石炭系灰岩、三叠系中统河湾组白云质灰岩和上统大水塘组下段安山玄武岩为强含水层组,大量的岩溶发育于石炭系灰岩和三叠系中统河湾组白云质灰岩中。以井水断层及太元背斜为界,将研究区分为太元背斜和街子坡复式向斜2个水文地质单元,并对各单元中水量、水质与地下水的补给、径流及排泄条件等进行了说明。采取并测试了13组地下水同位素样品,结果发现,区内地下水均来源于大气降水。应用地下水动力学和降水系数法对隧道洞身的涌水量进行了预测,推断隧道的正常涌水量为56 880m3/d,最大涌水量为68 300m3/d。为防止隧道塌方,提出了"短进尺、快循环、弱爆破、少扰动、紧封闭、超前注浆"的施工方法,并要求在施工中做好超前地质预测工作。     

江西井冈山鹅岭隧道的工程地质调查与涌水量预测

江西井冈山鹅岭隧道是新建衡阳-茶陵-吉安铁路的关键性控制工程,洞身全长10 455 m,最大埋深750 m。该隧 道的地质构造复杂,断裂发育,岩石破碎,水量丰富。其涌水量是该隧道设计和施工的重要参数。在区域地质和构造调 查的基础上,本研究选择不同渗水岩性段进行了多口钻井（DK）及其水文地质试验,获得了一批宝贵的第一手隧道工程 地质和水文地质资料和数据。通过对这些资料和数据的分析和研究,确定了不同地质体的出水量和渗透系数。继而,按 钻井位置将该隧道划分为9 个不同涌水区段,运用不同方法对各个区段的涌水量进行了精细计算,预测5 个区段涌水量大, 分别为DK7+280-DK7+550（最大赋水段）、DK6+625-DK7+280（中等赋水段）、DK8+875-DK10+085（中等赋水段）、 DK11+570-DK11+770（中等赋水段）和DK13+570-DK13+930（中等赋水段）,施工过程中很可能产生突发涌水现象,建 议施工设计中采取有效防护措施,高度重视这些区段的工程质量。实践证明,本文的研究结果对嗣后的该隧道设计和施工 发挥了积极的指导作用,提高了施工质量。     

信湖矿水文地质条件分析及涌水量预测研究

基于信湖煤矿水文地质条件,利用数值法和地下水动力学方法分别进行矿坑涌水量预测,并就预测结果进行对比分析,结果显示:利用数值模拟法预测得到的信湖矿的矿坑涌水量为11 000~3 236 m^3/d,水动力学方法得到的信湖矿的涌水量为13 152 m^3/d,两种预测方法所测算出的结果偏差不大,总体认为数值法的计算结果比较可靠。同时可将水动力学法当做数值法计算矿坑涌水量预测的一种检验印证方法,两种计算方法结合起来会使矿坑涌水量的预测结果更加准确。     

基于不同开采方式的煤矿涌水量预测及其环境影响分析

煤矿开采不当会对水资源与水环境造成破坏,尤其在生态环境相对脆弱地区更是如此。针对目前矿井涌水量预测大多以单一工作面或煤矿为评价单元,对沟域内煤矿群同时长期开采的地下水环境影响重视不够。选择头道河则沟域为研究区,以地下水勘查、井田勘探资料为依据,构建了头道河则完整沟域的地下水三维非稳定流数值模型,根据地下水、地表水监测数据和煤矿群开采涌水量的长观资料进行模型的识别与验证,以9#煤矿为典型矿区,分析综采和条带充填2种不同开采方式下矿井涌水量及其对水环境的影响。研究结果表明：（1）综采状态下,矿井涌水量增加0.70×104 m3/d,导致地下水溢出量减少0.20×104 m3/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.21~17.92 m;条带充填开采状态下,矿井涌水量增加0.11×104 m3/d,导致地下水溢出量减少0.04×104 m3/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.01~0.44 m。（2）煤矿按综采方式开采,导水裂隙带高度大,将大面积导通第四系潜水含水层,矿井涌水对水环境影响较大;若按条带充填方式开采,导水裂隙带高度大幅变小,不会导通第四系潜水含水层,矿井涌水对水环境影响较小。煤矿企业在煤层上覆岩层厚度较薄的地段采煤时,宜采取条带充填开采的方式。研究结果可为研究区或类似煤田开采方案制定、科学处理好煤炭资源开采与生态环境保护关系等提供依据或参考。     

西南某水电站断裂构造和层间溶蚀带组合岩溶渗漏研究

西南某水电站坝址基岩为碳酸盐岩,坝区断层构造和岩溶较发育。水库蓄水后,坝址右岸抗力体1 315 m排水洞出现持续渗漏。随库区水位升高,涌水量逐渐加大至约1.9 m³·s⁻¹,水库无法正常蓄水。为查明库水渗漏途径,有针对性地采取措施减少渗漏量,开展了岩溶渗漏研究。通过工程地质测绘、岩溶水文地质调查、钻探、压水试验、孔内电视、孔内电磁波CT等勘察手段,结合前期平硐、基坑开挖和物探等勘查成果,并利用灌浆孔灌浆过程试验数据,最终查明库水渗漏通道：在水压力作用下,库水沿断裂构造F₁₂下渗,在深部沿层间溶蚀带绕过防渗帷幕,呈30°倾角向下游逐步抬升,最终通过竖向岩溶发育带,从1 315 m排水洞地质薄弱点涌出。通过对灌浆帷幕采取补强措施,封堵了主要渗漏通道,库水渗漏得到有效控制,达到了设计要求。     

山东福山铜矿岩溶裂隙水充水矿井涌水量预测

福山铜矿位于山东省烟台市,围岩主要是大理岩,岩溶裂隙水为矿床直接充水水源。在分析研究区水文地质条件、岩溶发育特征和地下水流态的基础上,建立了地下水三维渗流模型,模型考虑了地下水在三个主渗流方向上的各向异性,将疏干巷道概化为排水沟,针对金属矿床开采水位降深大,边界流量随着降深的增大而增加,采用通用水头边界,随着降深的变化边界流入量依据水位值计算得到。利用群孔抽水试验资料和长期观测资料对模型进行识别和验证,最终对矿井疏干排水量和不同年份的正常涌水量进行预报,模拟结果为-80 m、-200 m、-300 m、-400 m和-450 m水平平水年正常涌水量分别为7 500 m3/d、14 060 m3/d、28 070 m3/d、37 200 m3/d和41 600 m3/d。从岩溶发育特征和地下水流动特征看,在这类岩溶地区建立地下水三维渗流模型是可行的。      

Influence of rock mass properties on tunnel inflow using hydromechanical numerical study

One of the primary geotechnical problems encountered during tunnel construction involves the inflow of groundwater into the tunnel. Heavy inflows make tunnel construction difficult and result in higher costs and delays in construction period. Therefore, it is essential to estimate the volume and rate of water inflow that is likely to appear in the tunnel. In this research, water inflow to the tunnel was calculated using numerical hydromechanical analysis. Effect of rock mass properties including fracture characteristics (normal and shear stiffness, hydraulic aperture, dilation angle, and fracture nonlinear behavior) on inflow was studied using a two-dimensional distinct element method. Results show that fracture properties play important role in inflow to the tunnel and must be considered in prediction of inflow to the tunnel. Based on numerical analysis results, inflow of groundwater into the tunnel increases with the increasing of normal and shear stiffness, dilation angle, and hydraulic aperture of rock mass fractures. The measured inflow with considering nonlinear fracture behavior was more than the calculated inflow with linear constitutive behavior.     

红河流域元古界大红山群变质岩系的热储结构及热流特征

经过地热地质调查、物探验证和分析论证,在红河流域中段的戛洒盆地古元古界大红山群变质岩系中钻探获得了可供开发利用的热矿水。勘探孔深2 200.71 m,大红山群第4至第5段（Pt₁dhs^4-5）热储层富水性强,钻孔涌水量1 089 m³·d⁻¹,孔底测温84.3 ℃,地热水矿化度9 777 mg·L⁻¹,水化学类型为Cl-Na型,水化学成分复杂。此次成功的勘探研究,揭示了大红山变质岩系的热储特征及地热资源潜力,拓展了地热水勘探开发的新领域。综合研究认为,大红山群变质岩系中的硬脆性大理岩、石英片岩、火成岩等热储层（带）、导热导水的深大断裂及上覆隔水隔热的三叠系红层等盖层,构成了较为典型的带状热储。热储层赋存承压地热水,主要由地下水在重力和热力作用下,沿区域深大断裂带的主干和次级导热导水断裂作深循环逐渐增温和对流运动所形成,实测地热增温率为3.0 ℃·(100 m)⁻¹。     

特长隧道岩溶涌水量预测方法分析

由于岩溶区隧道穿越空间的复杂性、多变性和特殊性,加之地区差异性和水文循环系统的不确定性,各类预测方法均存在其自身的缺点,致使涌水量预测与实际存在一定差异。从水文机理和岩溶水的运动特征出发,结合岩溶区快速补给与慢速补给的差异与特征,采用水均衡法、地下水径流模数法和隧道涌水专家评判系统3种方法,对金奎地特长隧道岩溶涌水进行预测分析。结果显示,水均衡法计算结果值最大,径流模数法计算结果值最小,专家评判系统计算结果值在二者之间。经验证,专家评判系统更为精确,该方法强调次降雨对隧道岩溶涌水的作用,提高了隧道岩溶涌水量预测的精度。     

基于顶板水预疏放的首采工作面涌水规律

为了建立符合蒙陕接壤区煤炭开采防治水技术体系,以纳林河二号矿井首采工作面为例,开展了覆岩破坏规律、水文地质条件、涌水量预计、顶板水预疏放等研究,结果表明：应用钻探取心、钻孔冲洗液漏失量观测和钻孔彩色电视探测手段,实测得到首采工作面导水裂缝带高度为103.23 m,裂高（导水裂缝带高度）采厚比为18.8,导水裂缝带可沟通3段含水层,其中直罗组底部含水层钻孔涌水量92.0~136.0 m³/h、水压4.0~5.6 MPa,呈\