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原文传递穿越层状含水结构隧道涌水量解析计算方法研究

论文题名：	穿越层状含水结构隧道涌水量解析计算方法研究
关键词：	线性隧道;层状含水结构;涌水量;计算公式
摘要：	西南地区交通线路尤其隧道工程的大量建设，很大程度上受复杂地质环境和岩溶水文地质条件制约，在工程建设中常发生隧道涌突水灾害事故。目前，隧道涌水量预测有多种方法，其中解析法预测涌水量是当前隧道勘察设计中的必要工作环节。在西南沉积岩地区，可溶岩常呈条带状与非可溶岩互层出露于地表，隧道穿越可溶岩条带，往往具有复杂的边界条件以及影响半径，而常规水动力学法将含水层视为无限均质含水层，忽略了边界条件等因素的影响，计算所得涌水量值与实际情况存在较大的出入。因此，线性隧道工程在穿越层状含水结构时，对含水结构进行合理的概化以及涌水量计算公式的修正，为涌水量的准确计算提供一定参考。　　本次研究从层状含水结构的含水介质特征以及运动特征着手，依据已有隧道涌突水特征将隧道与层状含水结构的穿越关系划分成三类，在传统计算隧道涌水量解析方法的基础上，分别在三种不同的穿越模式下，利用经稳定流方程推导的半理论半经验方程的修正公式，对隧道以不同的形式穿越层状含水结构下的涌水量进行计算。然后利用稳定流公式以及符合该结构的既有隧道，根据其实际涌水量值对修正公式进行验证;最后运用修正公式对地质结构复杂的拟建隧道进行涌水量计算。本次研究得出了以下结论: 　　(1)在层状含水结构地下水系统以及实际隧道涌水量特征的基础上，根据隧道延伸方向与层状含水结构地层走向的关系，在岩层产状陡倾近直立时，将隧道与层状含水结构的穿越关系概化为三种，分别是隧道纵向穿越层状含水结构(Ⅰ)、隧道横向穿越层状含水结构(Ⅱ)和隧道斜向穿越层状含水结构(Ⅲ)。　　(2)运用考虑边界条件的基于稳定流公式推导的隧道涌水量半理论半经验修正公式，探讨了不同穿越模式下涌水量的计算方法;运用等效渗透系数原理，将非均质的层状含水结构概化为均质结构，得到纵向穿越层状含水结构时，远离非均质界面一侧，仍按照半经验半理论公式进行计算，而靠近非均质界面一侧，将不同地层的渗透系数，根据分段计算的原则，拟合为一个统一的渗透系数Kv;横向穿越层状含水结构时，仍按照原公式计算;斜向穿越层状含水结构时，将总流量分解为横向穿越和纵向穿越两个方向，分别计算出两个方向上的流量，再叠加成斜向穿越时的流量即可。　　(3)分别选取了纵向和斜向穿越层状含水结构的既有隧道，对修正公式进行验证，结果发现对于科斯佳科夫公式和落河郎敏公式，其修正公式均比原公式计算涌水量更准确，其中科斯佳科夫修正公式更适用于这两种穿越模式。　　(4)选用了修改后的科斯佳科夫公式对斜向穿越模式的拟建小路南隧道桃园段进行涌水量计算，隧道稳定涌水量Q为270348.9m3/d。
作者：	张智雄
专业：	地下水科学与工程
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