■李莎

（山东省第七地质矿产勘查院　山东　临沂　276006）

梅江隧道穿越工程水文地质特征及涌水量预测分析

■李莎

（山东省第七地质矿产勘查院山东临沂276006）

在隧道施工过程中通常存在不同程度的涌水或渗漏水，其涌水量关系着施工的安全，因此涌水量的预测对于隧道工程的施工是至关重要的。而围岩的变形、结构、构造、岩性等因素严重制约着涌水量的预测，因此对地层岩体结构、渗透特性、区域构造、获取水文地质参数的水文地质试验的研究具有现实意义。本文通过分析梅江隧道穿越工程水文地质的特征及实验方法，阐述了隧道涌水量的预测。

梅江隧道穿越工程水文地质特征涌水量预测

0　引言

在隧道工程施工过程中，会改变水动力条件，破坏原有的力学平衡状态，致使施工过程中会突发涌水，隧道涌水是既普遍又复杂的地质灾害。隧道涌水通常发生在渗透性强、水量丰富、岩体破碎的地层岩体中，一旦发生涌水，不仅会造成仪器设备的损失，还会迫使隧道工程停工，从而导致施工工期的延误，而且如果涌水量过大，甚至会造成人员的伤亡，消耗大量的施工费用。因此，涌水量的预测在隧道工程施工中至关重要，而且涌水量的预测，还可以作为下一步隧道设计和施工的参考，具有一定的参考价值。

1　梅江隧道穿越工程水文地质特征

1.1岩性

根据梅江隧道穿越工程的基本情况，将岩性分为泥质砂岩、泥质胶结粉砂岩及硅质胶结长石石英砂岩[1]。岩性可以借水和阻水，这是在以碎屑岩为介质的情况下具有的功能。裂隙的发展规律决定了渗透性的特征，因此在以泥、砂层岩中，地下渗流唯一的通道是裂隙。此区域裂隙发育情况良好，因此阻水的能力一般。

1.2含水介质

含水介质是地下水储存和运动的空间，且其具有独特的空间，因而会形成相应的渗透结构。根据含水介质的形成原因可将其分为成岩裂隙、成岩孔隙、构造断裂、岩溶空间、松散堆积层孔隙和风化卸荷裂隙等[1]。

1.3地下水

根据地下水的赋存特征[2]，梅江隧道地下水类型可分为第四系松散层孔隙水、基岩裂隙水两类[3]。第四系松散层孔隙水主要赋存于斜坡表层粉质粘土及碎石土层及河床第四系冲积砂质粘土及砂土、卵砾石层内。基岩裂隙水主要为泥质砂岩、粉砂岩、长石石英砂岩。

2　梅江隧道穿越工程水文地质试验

2.1抽水试验

抽水试验是确定水文地质参数的主要方法。抽水试验孔的孔径应在110毫米以上，但水位埋深应在80米以下。稳定流抽水试验的水位降深次数，一般进行3次，当勘探孔的出水量较小或实验时出水量已达到极限时，水位降深可适当减少，但不得少于2次，当出水量和动水位与时间曲线只在一定范围内波动，且没有持续上升或下降趋势时，判断为抽水实验稳定。

2.2压水试验

压水试验不受深度、孔径、水位的限制，但受输水设备的限制，主要适合于基岩透水性薄弱的岩层。其主要采用自上而下的分段压水方法，而且同一工程实验段长度应保持一致，一般在5~10米之间，压力一般在0.3~1兆帕之间。压水试验中，应该每间隔10分钟试测一次压水流量，每一压力阶段在流量达到稳定后延续2小时左右即可停止试验。

2.3注水试验

注水试验适合于松散岩土的水文地质试验，通常分为试坑注水试验和钻孔注水试验两种，但常用的是钻孔注水试验，这是由于此方法周期短、方便，且不受水位和埋藏深度的影响。此试验方法是采用清水向孔内注水，当水位达到设计的高度，且间距小于1米后，测定试验水头值，控制水量保持稳定，注水试验一般进行3次水位升高。试验按1分钟测5次、5分钟测5次、30分钟测1次等时间间隔测定，并绘制时间与测试值的关系图，直到测试值差额在10%以内。

2.4提水试验

提水试验采用定水位深降法，单位时间内提水次数应均匀，提水量应保持一致，在水位水量达到相对稳定水位水量时每间隔30分钟试测一次，并且计算出水量，当出水量波动在10%上下，水位波动在10~20厘米即可停止试验。

3　梅江隧道穿越工程涌水量预测

3.1隧道涌水的变化特征

隧道涌水量由静储量和动储量两部分组成，其中静储量为隧道围岩内空隙中所赋存的地下水，静储量的大小取决于含水围岩的规模、储水能力和给水能力；动储量以地下径流形式出现于含水围岩中，它与地表水体或其它地下水体有直接的水力关系，静储量大小取决于含水围岩的规模、补给条件、径流条件和排泄条件。当隧道涌水量以静储量为主时，初期涌水量很大，表现为突水，随着时间的推移，涌水量不断衰减，最后仅为滴水或渗水，贯通性裂隙含水围岩和孤立溶洞中的围岩涌水多为静储量。当隧道涌水量以动储量为主时，其涌水量常常是有小到大变化，最后趋于稳定，这是的隧道涌水量即时补给量。

3.2梅江隧道穿越工程的涌水量预测

根据水文地质特征，隧道涌水量预测通常采用正常涌水量和最大涌水量，其中最大涌水量表示隧道施工过程中的涌水量，正常涌水量表示随着在使用过程中的涌水量。

式中：

Q0-隧道通过含水地段的最大涌水量,m3/d；

K-含水体渗透系数，m/d；

H-静止水位至洞深横断面等价圆中心的距离，m；d-洞深横断面等价圆直径，m；

正常涌水量的计算：

式中：Q0-隧道正常涌水量,m3/d；K-含水体渗透系数，m/d；

H-水柱高度，m；

R-隧道含水体降水影响半径，m；

B-隧道含水体的长度，m。

4　结语

隧道涌水量的主要影响因素包括降雨量、水文地质特征、地表汇流条件、地表水体补给条件等。由于隧道水文及工程地质条件的复杂性，因此隧道涌水量的预测值与施工时的实测值存在一定的差异，如果差异大则应重新考虑基础资料的正确性，经过反复的修改、补充和验证，直至预测结果合理为止。如果差异小则可作为下一步隧道设计和施工的参考。同时隧道在施工时应该注意及时排水，以保持洞室的稳定。

[1]魏祥江.梅江隧道穿越工程水文地质特征及涌水量预测分析 [D].山东大学，2013.

[2]李东.秀山隧道水文地质特征分析研究 [J].铁道工程学报，2014，04:29-35.

[3]荆少东，钟储汉.黄石互通浅埋隧道涌水量预测分析 [J].石油工程建设，2014，05: 42-45.

[4]周彦杰.蒙大隧道水文地质特征分析及涌水量预测 [A].全国建筑工程勘察科技情报网、内蒙古自治区勘察设计协会岩土分会、全国建筑工程勘察科技情报网华北情报站、中国建筑学会工程勘察分会.2014全国工程勘察学术大会论文集 [C].全国建筑工程勘察科技情报网、内蒙古自治区勘察设计协会岩土分会、全国建筑工程勘察科技情报网华北情报站、中国建筑学会工程勘察分会，2014:7.

P641[文献码]B

1000-405X（2016）-9-307-2