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原文传递天然及隧道工况下大田坝向斜地下水均衡分析

论文题名：	天然及隧道工况下大田坝向斜地下水均衡分析
关键词：	隧道涌水量;地下水;向斜蓄水构造;水均衡分析;径流模式
摘要：	在可溶岩地区，隧道建设对地下水动态产生较大影响，隧道开挖导致山体内储存的地下水被快速排出，区域地下水位快速下降，形成一定范围的降水漏斗，袭夺岩溶泉点流量，进而严重破坏区域生态环境。尤其在我国西南地区，地质构造条件复杂，褶皱构造发育。受地形地貌、地质构造及含水层空间形态影响，地下水循环条件十分复杂。查明褶皱区地下水循环模式对于工程施工有重要指导意义。利用水均衡法分析区域地下水动态特征具有计算逻辑简单、计算结果贴切实际等特点，但前人多用于隧道涌水量预测，对于利用水均衡系统分析研究区地下水循环特征研究甚少。　　渝昆铁路是西南地区铁路主干线，与西渝高铁一同成为连接华北、东北地区的高铁路线。拟建余家湾隧道穿越筠连县大田坝向斜，隧道建设对区域地下水动态影响大。因此本文选取筠连县大田坝向斜，在查明研究区地下水补径排条件的基础上，划分水文地质单元。根据水均衡原理，在已知排泄量基础上，计算所需大气降雨面积，通过与划分单元面积对比，验证单元界线的可行性，在此基础上判断向斜地下水循环模式。利用水均衡法计算不同条件下隧道涌水量，通过与水动力学方法对比，验证水均衡理论应用于研究区分析的可行性，具体研究内容与结论如下: 　　(1)在上下非可溶岩隔水作用下，岩溶水仅在向斜内部循环。受关河、白水河、筠连河切割，大田坝向斜分为三个排泄系统，各系统排泄基准面相当。两翼岩溶水接受大气降雨补给后顺层径流，受沟谷切割以岩溶泉或暗河形式集中排泄。在溶蚀裂隙不发育地区，地下水径流通道窄，无法形成地下水系统，地下水径流受沟谷切割后，直接排泄于地表水系。依据关河、白水河、筠连河三个排泄系统，结合区域地表分水岭、物理隔水层，将研究区划分为关河(Ⅰ)、白水河(Ⅱ)、筠连河(Ⅲ)三个一级水文地质单元。　　(2)研究区在天然条件下处于均衡状态，根据水均衡原理，利用地下水排泄量计算大气降水补给面积。计算结果关河水文地质单元所需补给面积为14.796km2，与单元划分面积14.410km2误差为2.7％;白水河单元所需补给面积为15.593km2，与单元划分面积15.861km2误差为1.7％;筠连河单元所需补给面积为18.054km2，与单元划分面积18.822km2误差为4.1％。由于实际情况补给量不可能严格与排泄量相当，认为计算误差在允许范围内，水文地质单元划分可行。　　(3)根据水均衡计算结果，一个水文年内，各单元大气降水补给量满足排泄量，岩溶水不需要其他补给来源，大田坝向斜地下水不存在绕轴径流模式。大田坝向斜是由可溶岩与非可溶岩组合形成的短轴对称向斜，核部可溶岩地层受厚度较大的非可溶岩地层覆盖，地下水与外界交替程度弱，岩溶不发育。而向斜两翼裸露型可溶岩整体地势较低，在大气降水作用下岩溶发育程度强，地下水径流速度快，形成翼部富水区。在这种水力条件下，岩溶水在两翼接受大气降水补给后，沿隔水层倾斜方向向核部径流，但由于深部透水性变弱，岩溶水转而沿走向径流，最后于横切地层走向的沟谷处排泄。因此，大田坝向斜地下水属于封闭型向斜单翼纵向循环模式。　　(4)根据隧道出、进口段降水影响半径与隧道距离岩溶泉点、暗河间距离的关系计算不同条件下隧道涌水量。结合模拟结果与工程实际情况，求得在降水影响半径未达到泉点时，在隧道入口段，正常涌水量为8732.96m3/d，最大涌水量为15598.64m3/d。隧道出口段，正常涌水量为5512.35m3/d，最大涌水量为9846.06m3/d。　　(5)采用水动力学法计算隧道进、出口段正常涌水量与最大涌水量。利用科斯加科夫公式计算隧道进口段正常涌水量为8851m3/d，出口段正常涌水量为5566m3/d。利用大岛洋志公式计算隧道进口段最大涌水量为16577m3/d，出口段最大涌水量为10822m3/d。计算结果与水均衡法结果接近，因此采用水均衡原理预测大田坝向斜余家湾隧道涌水量可行。
作者：	郑一迪
专业：	地质工程
导师：	许模
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2018
正文语种：	中文