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        隧道建設(shè)對地下水環(huán)境影響的三維數(shù)值模擬

        2016-03-16 09:33:00唐曉翠曹聰孫一博
        科技與創(chuàng)新 2016年4期
        關(guān)鍵詞:隧址縉云山璧山

        唐曉翠+曹聰+孫一博

        摘 要:以輕軌一號線縉云山隧道為例,在充分了解、掌握隧址區(qū)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,選用VISUAL MODFLOW軟件,采用三維數(shù)值模擬方法,模擬了隧址區(qū)的水文條件,并在此基礎(chǔ)上,計算了隧道在排水條件下對地下水的疏干情況。

        關(guān)鍵詞:隧道;水文地質(zhì)條件;三維數(shù)值模擬;地下水

        中圖分類號:U452.1+1 文獻標識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.04.069

        1 工程概況

        擬建軌道一號線延至璧山段縉云山隧道設(shè)計為單洞雙線隧道,隧道凈空寬9.60 m,凈空高7.00 m,最大埋深約為220m,進、出洞口高程為309.10 (進口)~309.60 m(出口),縱坡為人字坡。

        2 基礎(chǔ)地質(zhì)特征

        2.1 地形地貌

        遂址區(qū)位于構(gòu)造侵蝕、溶蝕低山地貌單元,隧址區(qū)地面高程一般為300~600 m,呈一山多嶺的形式,最高點高程為690 m,最低標高為290 m,相對高差為400 m。

        2.2 地層巖性

        2.3 地質(zhì)構(gòu)造

        隧址區(qū)主要受溫塘峽背斜控制,該背斜為狹長形不對稱的梳狀背斜,大致向NNE~NNW延伸,長60 km。背斜東翼巖層的傾向為95~160°,傾角為10~80°;背斜西翼巖層的傾向為271~340°,傾角為20~83°。

        2.4 巖溶地質(zhì)

        隧址區(qū)巖溶主要發(fā)育于三疊系下統(tǒng)嘉陵江組(T1j)和中統(tǒng)雷口坡組(T2l),地層以薄、中厚層狀灰?guī)r、鹽溶角礫巖和白云巖為主,受地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造的影響明顯。

        2.5 含水巖組的劃分和富水性

        3 隧道對地下水影響的三維數(shù)值模擬

        3.1 方法的選擇和模型概化

        本次數(shù)學模擬計算采用美國地質(zhì)調(diào)查局(United States Geological Survey)開發(fā)的VISUAL MODFLOW軟件。模擬選取模型底板的高程為0 m,并按照50 m的網(wǎng)格剖分。模擬南、北向的長度為7 200 m,共144個單元;東、西的向長度為5 400 m,共108個單元,包含各個隧道的進、出口。模型中各地層的滲透性K參考了已有成果報告,如表1所示,降雨量采取區(qū)域內(nèi)的年均降雨量(1 082 mm),并按照平面上出露的巖性分布和地表地形分區(qū)賦值。

        3.2 隧址區(qū)現(xiàn)狀模擬(天然條件)

        隧址區(qū)內(nèi)已有璧山大學隧道和成渝復線隧道,據(jù)《重慶市軌道一號線延至璧山段縉云山隧道專項水文地質(zhì)調(diào)查報告》,平水期兩條隧道的總排水量分別為10 371 m3/d和4 754 m3/d。因此,模擬的天然條件必須同時滿足以下條件:①模型中計算出的已有隧道的排水量與實際調(diào)查的排水量較為接近;②模擬出的無水單元與實際調(diào)查確定的地下水影響范圍較為一致。

        模型運行至徑流場達到穩(wěn)定狀態(tài),且模擬出的兩槽谷內(nèi)地下水疏干單元范圍與實際的影響范圍較為符合時,即可將此視為隧址區(qū)的現(xiàn)狀條件,如圖2所示,即璧山大學城隧道和成渝復線隧道修建后隧址區(qū)內(nèi)地下水的現(xiàn)狀。模型在此基礎(chǔ)上加入了擬建縉云山隧道,并進行了各種工況的模擬。

        3.3 隧道排水條件模擬

        在模型計算365 d后,隧道對地下水的疏干范圍進一步擴大,如圖3所示;在模型計算1 825 d后,隧道對地下水的疏干范圍如4所示。

        由圖3和圖4可見,擬建縉云山隧道的研究使該區(qū)地下水在原有地下水疏干范圍的基礎(chǔ)上進一步擴大,但隨著時間的推進,疏干范圍并沒有擴大。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,隧道開挖將形成較大的集水廊道,并會造成隧道上部較大范圍內(nèi)的水源枯竭(主要為水天池、勞動水庫)。該隧道運行5年后,疏干范圍的擴大會減緩,地下水位降深也會變緩。

        〔編輯:張思楠〕

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