隧道涌水量的预测方法及影响因素研究.doc

隧道涌水量的预测方法及影响因素研究 摘要：现代发展中，隧道涌水过多会产生地质灾害，使地质环境、生态环境和水环境等发生很大变化，甚至造成极大人员伤亡和经济损失，严重影响经济可持续发展。本文对隧道涌水量的预测方法进行分析，对隧道涌水量的影响因素进行探讨，以为提高隧道涌水量预测准确性提供可参考依据，减少地质灾害发生。 关键词：隧道涌水量；预测方法；影响因素；地质灾害 根据相关资料和数据分析显示，隧道涌水量与隧道防排水设计、衬砌水压力和生态环境等都有密切关系，对隧道涌水量的预测方法及影响因素进行研究，找出相关数据和有效预测方法，降低环境对隧道涌水量预测结果的影响，对于提高隧道涌水预测结果的可靠性具有重要意义。 隧道涌水量的预测方法 到目前为止，隧道涌水量的计算一直是个难题，不管采用哪一种预测方法，计算结果和隧道的实际涌水量总会存在较大差异，因此，必须根据隧道的实际情况来选择最合适的预测方法。对相关资料、实验和计算结果进行分析和总结可知，隧道涌水量的预测方法主要有如下几种： 数值分析法 采用数值分析法进行隧道涌水量的预测，不用考虑隧道支护结构、应力场、渗流场和位移场等因素，在不受以上因素影响的情况下，可以用于边界条件较复杂的隧道涌水量计算，从而大大提高预测结果的准确性和可靠性。与此同时，由于不受隧道边界手否规则、初始水是否水平、承压与无压含水层是否共层和含水层是否均质等条件的影响，因此，在地下水渗流的计算中具有很大的优势。根据相关资料和数据显示，隧道涌水量预测中，数值分析法主要有离散单元法、有限差分法、有限单元法和边界单元法等。 理论解析法 在隧道涌水量的预测中，相关解析公式都是以地下水动力学理论为基础，采用简化地质模型的方式进行计算的，根据隧道的直径、隧道中心点距离地下水位的距离、隧道所处的含水层厚度、含水地层的渗透系数和隧道的半径，可以计算出隧道涌水量的预测结果；与此同时，根据相关学者的推导公式和计算结果，在隧道围岩含水层厚度、隧道洞周和无限远边界等因素的影响下，计算隧道的涌水量，以对深埋高水头圆形洞室的涌水量进行计算，可以大大减小预测结果与实际结果的误差，但是，其中某些计算公式不适用于浅埋隧道涌水量的计算。另外，采用理论解析法还发现，隧道涌水量的预测结果受注浆圈和衬砌断面半径等因素的影响，在注浆圈和衬砌渗透系数与围岩的数值相同的情况下，可采用学者王建宇推导出来的计算公式。 经验公式法 在我国《铁路工程水文地质勘察规范》中，与隧道涌水量相关的预测方法是，运用中隧道初期可能形成的最大涌水量预测公式，以计算隧道涌水量的预测结果。 隧道涌水量的影响因素 根据隧道的环境可知，隧道涌水量受到围岩渗透系数、地下水高度、隧道含水层厚度和洞室大小等因素的影响，通过采用相关计算公式、预测方法和计算软件等进行预测结果计算总结出，隧道涌水量的主要影响因素有以下几个： 衬砌和注浆圈的渗透性 运用相关计算公式和根据相关数据，对衬砌和注浆圈给隧道涌水量带来的影响进行计算，并将预测结果和数值解的结果进行对比，从取用不同数值的结果可知，当注浆圈的厚度一定时，隧道涌水量会随着注浆圈渗透性降低而减少，在注浆圈与围岩渗透系数之比达到一定数值时，隧道用水量的变化会趋于平稳状态；与此同时，当注浆圈的渗透系数一定时，随着注浆圈厚度不断增大，隧道涌水量会减小，在一定数值时隧道涌水量的变化趋于稳定状态。同理，假设衬砌的与围岩系数之比在某一个特定值时，隧道涌水量的变化会趋于稳定状态，在实际应用中，将衬砌和注浆圈结合在一起使用，可起到更好降低隧道涌水量的作用，具有较高经济性。 地下水位高度 根据相关计算公式和预测结果可知，隧道涌水量的预测值会随着隧道埋深的大小变化，因此，隧道存在一个最小涌水量的隧道埋深，对于确定水底隧道的顶板厚度和富水地区隧道的埋深具有指导意义。与此同时，根据相关数据和图形显示，针对不同隧道深埋情况进行隧道涌水量预测时，必须根据实际情况选择最合适的预测方法，才能保证预测结果的准确性。 洞室大小形状 根据隧道实际涌水情况可知，隧道涌水量随着隧道半径的变化而变化，并且随着半径增大，运用学者王建宇的计算公式进行计算，预测结果差异性会越来越大，其它预测方法则会趋于平稳状态。 如表1、根据洞室不同形状进行计算，由计算结果可知，面积一定的情况下，圆形隧道的涌水量最小，方形隧道最大。因此，在水源比较丰富地区采取圆形隧道，可以提高衬砌的抗压性，使隧道涌水量得到不断减少，有利于减小地质灾害带来危害。 围岩渗透系数 在整个隧道涌水量预测中，围岩渗透系数是影响预测结果的重要影响因素，根据相关数据得出，隧道涌水量与围岩渗透系数成正比，随着围岩渗透系数不断增大，隧道涌水量也会相应增加。在进行渗透系数相同的预