■李莎

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院　山東　臨沂　276006）

梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征及涌水量預(yù)測分析

■李莎

（山東省第七地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院山東臨沂276006）

在隧道施工過程中通常存在不同程度的涌水或滲漏水，其涌水量關(guān)系著施工的安全，因此涌水量的預(yù)測對于隧道工程的施工是至關(guān)重要的。而圍巖的變形、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖性等因素嚴(yán)重制約著涌水量的預(yù)測，因此對地層巖體結(jié)構(gòu)、滲透特性、區(qū)域構(gòu)造、獲取水文地質(zhì)參數(shù)的水文地質(zhì)試驗(yàn)的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。本文通過分析梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)的特征及實(shí)驗(yàn)方法，闡述了隧道涌水量的預(yù)測。

梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征涌水量預(yù)測

0　引言

在隧道工程施工過程中，會(huì)改變水動(dòng)力條件，破壞原有的力學(xué)平衡狀態(tài)，致使施工過程中會(huì)突發(fā)涌水，隧道涌水是既普遍又復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害。隧道涌水通常發(fā)生在滲透性強(qiáng)、水量豐富、巖體破碎的地層巖體中，一旦發(fā)生涌水，不僅會(huì)造成儀器設(shè)備的損失，還會(huì)迫使隧道工程停工，從而導(dǎo)致施工工期的延誤，而且如果涌水量過大，甚至?xí)斐扇藛T的傷亡，消耗大量的施工費(fèi)用。因此，涌水量的預(yù)測在隧道工程施工中至關(guān)重要，而且涌水量的預(yù)測，還可以作為下一步隧道設(shè)計(jì)和施工的參考，具有一定的參考價(jià)值。

1　梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征

1.1巖性

根據(jù)梅江隧道穿越工程的基本情況，將巖性分為泥質(zhì)砂巖、泥質(zhì)膠結(jié)粉砂巖及硅質(zhì)膠結(jié)長石石英砂巖[1]。巖性可以借水和阻水，這是在以碎屑巖為介質(zhì)的情況下具有的功能。裂隙的發(fā)展規(guī)律決定了滲透性的特征，因此在以泥、砂層巖中，地下滲流唯一的通道是裂隙。此區(qū)域裂隙發(fā)育情況良好，因此阻水的能力一般。

1.2含水介質(zhì)

含水介質(zhì)是地下水儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)的空間，且其具有獨(dú)特的空間，因而會(huì)形成相應(yīng)的滲透結(jié)構(gòu)。根據(jù)含水介質(zhì)的形成原因可將其分為成巖裂隙、成巖孔隙、構(gòu)造斷裂、巖溶空間、松散堆積層孔隙和風(fēng)化卸荷裂隙等[1]。

1.3地下水

根據(jù)地下水的賦存特征[2]，梅江隧道地下水類型可分為第四系松散層孔隙水、基巖裂隙水兩類[3]。第四系松散層孔隙水主要賦存于斜坡表層粉質(zhì)粘土及碎石土層及河床第四系沖積砂質(zhì)粘土及砂土、卵礫石層內(nèi)?；鶐r裂隙水主要為泥質(zhì)砂巖、粉砂巖、長石石英砂巖。

2　梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)試驗(yàn)

2.1抽水試驗(yàn)

抽水試驗(yàn)是確定水文地質(zhì)參數(shù)的主要方法。抽水試驗(yàn)孔的孔徑應(yīng)在110毫米以上，但水位埋深應(yīng)在80米以下。穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的水位降深次數(shù)，一般進(jìn)行3次，當(dāng)勘探孔的出水量較小或?qū)嶒?yàn)時(shí)出水量已達(dá)到極限時(shí)，水位降深可適當(dāng)減少，但不得少于2次，當(dāng)出水量和動(dòng)水位與時(shí)間曲線只在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，且沒有持續(xù)上升或下降趨勢時(shí)，判斷為抽水實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定。

2.2壓水試驗(yàn)

壓水試驗(yàn)不受深度、孔徑、水位的限制，但受輸水設(shè)備的限制，主要適合于基巖透水性薄弱的巖層。其主要采用自上而下的分段壓水方法，而且同一工程實(shí)驗(yàn)段長度應(yīng)保持一致，一般在5~10米之間，壓力一般在0.3~1兆帕之間。壓水試驗(yàn)中，應(yīng)該每間隔10分鐘試測一次壓水流量，每一壓力階段在流量達(dá)到穩(wěn)定后延續(xù)2小時(shí)左右即可停止試驗(yàn)。

2.3注水試驗(yàn)

注水試驗(yàn)適合于松散巖土的水文地質(zhì)試驗(yàn)，通常分為試坑注水試驗(yàn)和鉆孔注水試驗(yàn)兩種，但常用的是鉆孔注水試驗(yàn)，這是由于此方法周期短、方便，且不受水位和埋藏深度的影響。此試驗(yàn)方法是采用清水向孔內(nèi)注水，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)計(jì)的高度，且間距小于1米后，測定試驗(yàn)水頭值，控制水量保持穩(wěn)定，注水試驗(yàn)一般進(jìn)行3次水位升高。試驗(yàn)按1分鐘測5次、5分鐘測5次、30分鐘測1次等時(shí)間間隔測定，并繪制時(shí)間與測試值的關(guān)系圖，直到測試值差額在10%以內(nèi)。

2.4提水試驗(yàn)

提水試驗(yàn)采用定水位深降法，單位時(shí)間內(nèi)提水次數(shù)應(yīng)均勻，提水量應(yīng)保持一致，在水位水量達(dá)到相對穩(wěn)定水位水量時(shí)每間隔30分鐘試測一次，并且計(jì)算出水量，當(dāng)出水量波動(dòng)在10%上下，水位波動(dòng)在10~20厘米即可停止試驗(yàn)。

3　梅江隧道穿越工程涌水量預(yù)測

3.1隧道涌水的變化特征

隧道涌水量由靜儲(chǔ)量和動(dòng)儲(chǔ)量兩部分組成，其中靜儲(chǔ)量為隧道圍巖內(nèi)空隙中所賦存的地下水，靜儲(chǔ)量的大小取決于含水圍巖的規(guī)模、儲(chǔ)水能力和給水能力；動(dòng)儲(chǔ)量以地下徑流形式出現(xiàn)于含水圍巖中，它與地表水體或其它地下水體有直接的水力關(guān)系，靜儲(chǔ)量大小取決于含水圍巖的規(guī)模、補(bǔ)給條件、徑流條件和排泄條件。當(dāng)隧道涌水量以靜儲(chǔ)量為主時(shí)，初期涌水量很大，表現(xiàn)為突水，隨著時(shí)間的推移，涌水量不斷衰減，最后僅為滴水或滲水，貫通性裂隙含水圍巖和孤立溶洞中的圍巖涌水多為靜儲(chǔ)量。當(dāng)隧道涌水量以動(dòng)儲(chǔ)量為主時(shí)，其涌水量常常是有小到大變化，最后趨于穩(wěn)定，這是的隧道涌水量即時(shí)補(bǔ)給量。

3.2梅江隧道穿越工程的涌水量預(yù)測

根據(jù)水文地質(zhì)特征，隧道涌水量預(yù)測通常采用正常涌水量和最大涌水量，其中最大涌水量表示隧道施工過程中的涌水量，正常涌水量表示隨著在使用過程中的涌水量。

式中：

Q0-隧道通過含水地段的最大涌水量,m3/d；

K-含水體滲透系數(shù)，m/d；

H-靜止水位至洞深橫斷面等價(jià)圓中心的距離，m；d-洞深橫斷面等價(jià)圓直徑，m；

正常涌水量的計(jì)算：

式中：Q0-隧道正常涌水量,m3/d；K-含水體滲透系數(shù)，m/d；

H-水柱高度，m；

R-隧道含水體降水影響半徑，m；

B-隧道含水體的長度，m。

4　結(jié)語

隧道涌水量的主要影響因素包括降雨量、水文地質(zhì)特征、地表匯流條件、地表水體補(bǔ)給條件等。由于隧道水文及工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性，因此隧道涌水量的預(yù)測值與施工時(shí)的實(shí)測值存在一定的差異，如果差異大則應(yīng)重新考慮基礎(chǔ)資料的正確性，經(jīng)過反復(fù)的修改、補(bǔ)充和驗(yàn)證，直至預(yù)測結(jié)果合理為止。如果差異小則可作為下一步隧道設(shè)計(jì)和施工的參考。同時(shí)隧道在施工時(shí)應(yīng)該注意及時(shí)排水，以保持洞室的穩(wěn)定。

[1]魏祥江.梅江隧道穿越工程水文地質(zhì)特征及涌水量預(yù)測分析 [D].山東大學(xué)，2013.

[2]李東.秀山隧道水文地質(zhì)特征分析研究 [J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2014，04:29-35.

[3]荊少東，鐘儲(chǔ)漢.黃石互通淺埋隧道涌水量預(yù)測分析 [J].石油工程建設(shè)，2014，05: 42-45.

[4]周彥杰.蒙大隧道水文地質(zhì)特征分析及涌水量預(yù)測 [A].全國建筑工程勘察科技情報(bào)網(wǎng)、內(nèi)蒙古自治區(qū)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)巖土分會(huì)、全國建筑工程勘察科技情報(bào)網(wǎng)華北情報(bào)站、中國建筑學(xué)會(huì)工程勘察分會(huì).2014全國工程勘察學(xué)術(shù)大會(huì)論文集 [C].全國建筑工程勘察科技情報(bào)網(wǎng)、內(nèi)蒙古自治區(qū)勘察設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)巖土分會(huì)、全國建筑工程勘察科技情報(bào)網(wǎng)華北情報(bào)站、中國建筑學(xué)會(huì)工程勘察分會(huì)，2014:7.

P641[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-307-2