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原文传递隧道地下水渗流特性分析及环境影响研究

论文题名：	隧道地下水渗流特性分析及环境影响研究
关键词：	隧道工程;地下水;渗流特性;地质条件;遗传算法
摘要：	随着我国的交通事业飞速发展，隧道建设越来越多，越建越长，穿越的地层复杂多变，隧道工程作为地下构筑物不可避免对地下水扰动和破坏，为施工带来很多难题。隧道涌突水越来越明显，大量输排地下水引发一系列的地质灾害，如地表水枯竭、地面塌陷、地表沉降等。一味的排水已经不能满足隧道施工和环境保护要求，因此无论是从环境保护还是从施工安全角度对地下水的渗流场研究都是很有必要。　　论文以重庆轨道交通六号线二期中梁山隧道为工程背景，在调查和分析隧址区工程地质基础上，采用Vis ua l Mod flo w数值模拟软件，遗传算法优化神经网络等手段对隧址区地下水渗流场进行数值模拟和理论分析。　　本文的主要研究内容和结论包括以下方面：　　①根据调查资料，对地质模型进行概化。隧址区地质条件复杂，隧道穿越背斜、断层等地带。地质模型可概化为非匀质等效连续介质模型；断层属于压扭性断层，导水性较弱，概化成隔水墙体；边界条件尽量选取天然边界，避免人为边界的随意性。概化的地质模型与实际地形相符。　　②采用遗传算法对含水层渗透系数进行参数反演，用Mod flow模拟的数据作为训练样本，观测水头作为预测值。反演结果显示计算水头和观测水头误差较小在容许范围内，概化模型较准确，可用来模拟地下水渗流场。　　③对隧道开挖进行2年地下水渗流场模拟，结果表明降落漏斗在建设初期就以初步形成。隧道开挖排水量较大，地下水降雨补给和越流补给跟不上，前期水力梯度较大，随着时间推移由于补给使降落漏斗变化较慢。隧道完工后降深达到63m，影响范围沿隧道轴线两侧扩展到2.5km。　　④隧道不同高程施工对地下水渗流有明显影响。高程越高埋深越小对地下水环境破坏越小，流失的地下水能在短期恢复。高程越低埋深越大，围岩水头和孔隙水压力也就越大，地下水输降范围越广，因此建议隧道位置选取应选在含水较弱的地层，当无法避免时，可减小隧道埋深。　　⑤隧道运营期分别计算分析0.5年、1年、2年、3年、5年、10年、20年时地下水渗流场。结果显示地下水位在半年内恢复较快，2年后基本达到稳定状态，降深从63m减小到38 m。运营初期降落漏斗与含水层周围水力梯度较大，越流补给强度大使得地下水位恢复较快。而隧道两侧的水流向漏斗中心移动，致使影响范围进一步扩大。隧道完工影响范围2.5k m，到稳定后扩大到4.1k m。隧道开挖使地下水含水层与隔水层导通，破坏隧址区渗流系统，使原来的渗流场发生变化，在隧道地表和周围形成排泄通道，到渗流场稳定后，地下水也难以恢复到初始水平。　　⑥对不同排水量地下水位恢复时间进行预测，发现排水量为500 m3/d恢复较快，隧道运营1年后，地下水位恢复到初始水位的90％，2年后水位稳定，基本和初始渗流场一致。对生态环境影响很小。排水量越大，渗流场稳定后降深越大，对环境造成的影响难以恢复，建议隧道施工过程中排水量控制在500 m3/d以内，尽可能减小对环境的负面影响。
作者：	陈海林
专业：	建筑与土木工程
导师：	赵瑜;张志刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文