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原文传递成兰铁路龙门山试验段涌突水量预测探析

论文题名：	成兰铁路龙门山试验段涌突水量预测探析
关键词：	隧道工程;水文地质;岩溶发育;涌突水预测
摘要：	兰铁路线路工程建设区区域地层岩石建造、地质构造发育特征及区域构造演变极为复杂，新构造变动活跃，并伴有频繁的地震活动。整个线路工程区域地形起伏大，铁路有较多长大隧道，工程地质条件极为复杂，沿线出露有震旦系、石炭系、二叠系、三叠系碳酸盐地层，深埋隧道众多。深埋隧道岩溶涌突水问题是影响该区域内隧道工程的主要工程水文地质问题，对铁路线路方案的走向起重要作用。鉴于此，开展成兰铁路龙门山隧道试验段涌突水量预测探析是十分有必要的，具有重要的现实意义。本文基于现场调查资料与前期资料整理，分析试验段水文地质条件与岩溶发育特征，对龙门山隧道3＃斜井和龙门山隧道1＃斜井试验段涌突水状况进行分析，探究试验段涌突水地质模式、发生条件和影响因素，并采用大气降雨入渗系数法、地下径流模数法、地下水动力学法及三维数值模拟方法预测隧道涌突水水量，并和实际涌突水水量对比，分析各预测方法的准确性和适宜性。　　本研究主要内容包括：⑴研究区属剥蚀深切割中高山峡谷地貌，区内降雨充沛。区内可溶岩与非可溶岩互层，主要发育大屋基倒转复背斜、高川坪倒转向斜;高川坪断裂、广通坝断裂，节理裂隙发育。区内富含松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水、构造裂隙水、碳酸盐岩裂隙溶洞水。区域水样矿化度总体较低，矿化度0.1～0.3g/L。区域水文地质分区可分为高川河流域和金溪沟流域，通过计算可知，两个流域水量不均衡，存在流域外水进入补给。区内岩溶相对较发育，主要以溶蚀裂隙、溶孔为主，出露泉点相对较少。⑵通过对试验段斜井的地质、水文地质条件的分析得出，龙门山隧道3＃斜井掌子面(XJ3K1+485)处涌水原因为隧道施工揭露富水性好的白云岩地层引起涌突水;龙门山隧道3拌斜井掌子面XJ3K0+396处涌水原因为隧道开挖揭露可溶岩与非可溶岩接触带引起涌突水，可溶岩地层(Zbq)靠近接触带位置存在富水区，接触带内发育节理裂隙密集带，富水区内静储量水通过节理裂隙向开挖处涌出。龙门山隧道1＃斜井涌突水原因为隧道开挖揭露富含岩溶水的地层引起涌突水，斜井上游高川河水通过岩溶裂隙进入斜井。⑶通过对试验段斜井涌水特征及其相应的水文地质特征进行分析可知，龙门山隧道3＃斜井掌子面(XJ3K0+396)处涌突水模式为水力劈裂型及复合式突水模式;龙门山隧道3＃斜井掌子面(XJ3K1+485)处涌突水模式为施工揭露充水岩溶管道网络型。龙门山隧道1＃斜井涌突水模式为施工揭露充水岩溶管道网络型。⑷对龙门山隧道3＃斜井涌突水量计算。在深入分析龙门山隧道3＃斜井的地质条件及地下水循环特征的基础上，分别选取降雨入渗系数法、地下水径流模数法、地下水动力学法、三维数值模拟法进行涌水量计算。涌水量计算结果显示，各方法计算的稳定涌水量及最大涌水量趋势一致。稳定涌水量及最大涌水量最大值集中出现在里程XJ3K0～XJ3K0+320（Zbq地层）、XJ3K1+096～XJ3K2+30中（D2gn地层）;稳定涌水量及最大涌水量最小值出现在里程XJ3K0+634～XJ3K1+96(S1ln、S2-3mx2地层)。⑸对龙门山隧道1＃斜井涌突水量计算。在深入分析龙门山隧道1＃斜井的地质条件及地下水循环特征的基础上，分别选取降雨入渗系数法、地下水径流模数法、地下水动力学法进行涌水量计算。各方法计算涌水量结果可知，除地下水动力学法外，各方法计算的稳定涌水量及最大涌水量趋势一致。除地下水动力学法外，稳定涌水量及最大涌水量最大值出现在里程XJ3K0+630～XJ3K0+730（P1地层）;稳定涌水量及最大涌水量最小值出现在里程XJ3K0+00～XJ3K0+630（C1zn、D3tn地层）。⑹就各涌水点涌突水量预测准确性来说，龙门山隧道3＃斜井降雨入渗系数法预测1号涌突水点涌水量相对准确性最高，地下水动力学法预测3号涌突水点涌水量相对准确性最高，数值模拟法预测2、4、5、6号涌突水点涌水量相对准确性最高。龙门山隧道1＃斜井降雨入渗法预测10号涌突水点涌水量相对准确性最高，地下水径流模数法预测1、2、3、4、5、8、9、11、12号涌突水点涌水量相对准确性最高，地下水动力学法预测6、7号涌突水点涌水量相对准确性最高。总的来说，龙门山隧道1＃斜井预测准确率明显高于龙门山隧道3＃斜井。⑺岩溶隧道涌突水量计算方法适宜性分析。就本次针对龙门山3＃斜井和龙门山1＃斜井的涌突水预测计算而言，降雨入渗系数法对两个试验段都不适用;地下水径流模数法对龙门山1＃斜井适用性高;地下水动力学法对两个试验段适用性一般;数值模拟方法对龙门山3＃斜井适用性高。
作者：	唐起
专业：	地下水科学与工程
导师：	李晓
授予学位：	硕士
授予学位单位：	成都理工大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文