考虑透水夹层作用下富水山区隧道涌水量预测

为了实现对隧道侧面存在透水夹层时隧道涌水量的精准预测,以“圆岛模型”和映射原理为理论基础,推导了透水夹层作用下隧道涌水量预测公式。通过改变围岩渗透系数、透水夹层厚度、隧道与透水夹层中心距等因素,分析了各个因素对隧道涌水量的影响规律。结果表明:理论计算值与实际勘测值基本吻合,误差为10.4%;随着围岩渗透系数或者透水夹层厚度的增大,隧道涌水量值呈线性增大,趋于稳定时增幅分别约为30%和20%;随着隧道与透水夹层中心距的增大,隧道涌水量值呈非线性下降,最大降幅为27.7%,稳定时降幅约为8%;若同时改变围岩渗透系数、透水夹层厚度、隧道与透水夹层中心距中的任意两种,通过分析可知,围岩渗透系数对隧道涌水量的影响最明显,透水夹层厚度次之,隧道与透水夹层中心距最弱。

Dupuit模型的改进——具入渗补给

Dupuit(1863年)提出的模型是“圆岛状含水层稳定井流模型”,这个模型只有侧向湖海边界条件,而不涉及上边界降水入渗补给条件。因此,Dupuit模型只能在旱季用于地下水井流试验求取含水系统的参数,而不能够用于预测。文章发展Dupuit潜水井流模型,考虑地面均匀稳定入渗补给(蒸发排泄示为其负值)作用。以质量守衡原理为基础,假定渗流服从Darcy定律并满足Dupuit徦定,建立极坐标下的地下水流微分方程,再依边界条件建立相应的流量方程和水位方程。这些方程为具地面入渗补给条件下井流试验求取水文地质参数以及预测相应条件下地下水抽水的效果,提供了基础条件。讨论了引入Dupuit假定对本问题解析研究可以降维(略去z变量)带来好处的同时,在地下水分水岭附近及抽水井附近可能出现偏离Dupuit假定,建议在抽水试验求取含水层参数时,观测孔的部署要尽量回避这些区段。

一种岩溶隧道涌水量预测的新方法——以中梁山岩溶隧道工程为例

为了精准预测岩溶隧道涌水量,提高隧道施工安全性,以成渝高速中梁山隧道YK2+835-YK3+240段为研究对象,重点研究了隧道穿越含溶洞地层时涌水量的预测问题。以复势法和圆岛模型为理论基础,推导了岩溶隧道涌水量预测公式。通过改变围岩渗透系数、含水层厚度和溶洞与隧道直线间距,分析得到各因素对隧道涌水量的影响规律。研究结果表明:该方法所得理论值与工程测量值基本吻合,误差为11.0%,在允许范围内;3个因素的变化都会引起隧道与溶洞间流网的变化,总体上三个参数对隧道涌水量的影响都是正相关的,其中隧道上方含水层厚度变化的影响最大,平均增幅为20.3%;渗透系数的影响次之,平均增幅为9.2%;溶洞与隧道间距变化的影响最小,平均增幅为5.3%。因此,应综合考虑多个因素,以提高岩溶地区隧道涌水量预测的精确性。