论文部分内容阅读
隧道涌水会威胁施工的安全、造成隧道结构的破坏,因此,隧道涌水量预测是水文地质学中一个重要的理论问题,成兰铁路某隧道在施工过程中产生了大量的涌水,严重影响了隧道的施工进度。为研究在建成兰铁路某隧道进口段的涌水特征,本文从成兰铁路某隧道所处地质环境条件入手,通过现场地质调查和室内分析对隧道进口段的水文地质特征进行研究;查明地下水系统的补、径、排条件和运移规律及其水动力特征,分析了地下含水介质类型,评价了岩体渗透性,在此基础上,对隧道进口段涌水成因进行了分析,运用Visual Modflow建立了研究区的三维计算模型,对研究区涌水量进行了预测,并和常规方法的预测结果进行对比分析确保了结论的可靠性。论文取得的主要成果如下:（1）隧址区位于松潘-甘孜北西西向地槽褶皱带的东部和西秦岭近东西向地槽褶皱带南部与龙门山北东向断裂带的交汇部位,地形切割强烈。隧道穿过三叠系上统新都桥组（T3x）、侏倭组（T3zh）、中统杂谷脑组（T2z）地层,岩性主要为砂岩、板岩、千枚岩。研究区构造节理裂隙发育,发育有5组主要构造裂隙。（2）隧址区地下水类型可划分第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水（风化裂隙水、构造裂隙水）和少量岩溶水,隧址区地下水补给来源及方式主要有大气降水垂直入渗补给以及邻沟侧向补给;地下水径流方式多由高向低流向岷江及其支流;排泄多以泉点或散流形式在低高程处排泄于岷江及其支流中。根据水文地质单元划分依据,将研究区水文地质单元划分为水文地质单元Ⅰ区和水文地质单元Ⅱ区。据地表、地下水水化学测试分析结果,研究洞段水化学类型为HCO3-Mg型。（3）涌水部位的涌水量大小分布不一,多集中在隧道内侧洞壁,其中4#横洞与主洞连接处涌水量较大,呈柱状涌出。涌水量稳定。隧道不同洞段涌水量差异较大,3#横洞施工洞段可见涌水,水量较4#横洞小,2#横洞施工洞段涌水量较少,1#横洞施工洞段未见明显涌水点。（4）根据现场的调查,隧道D5K217+500D5K224+472段在隧道最低轨道面低于大姓沟水位,最大高差为94m;隧道集中涌水段的岩层岩层走向与大姓沟和隧道轴向成大角度相交;该段砂岩比例较高,其渗透系数相对较好,能够成为大姓沟沟水的运移介质。因此研究区的层状介质形成了地下水良好的运移通道,大姓沟的水在水头差的作用下通过层状透水介质涌入隧道。（5）通过实测涌水量洞段岩性比例以及反演得到的渗透系数,得出洞段砂岩含量的比值为2.995,结合现场实测整个隧址区各段的砂岩比例确定渗透系数。根据地下水动力学法与大气降水入渗法计算得出隧道进口段涌水总量为24654.26m3/d。通过数值模拟可以看出隧道的开挖,打破了自然条件下的地下水流动平衡,使得地下水流动通道形成,地下水通过隧道排出。数值模拟法计算得出的涌水量为24516.57m3/d,和理论计算方法基本吻合。对于涌水的治理建议采用“以堵为主,堵排结合”的方针。