岩溶槽谷区既有隧道条件下新建隧道渗流特征及涌水量预测

摘要

在公路、铁路建设过程中，不同道路线型的选择将影响隧道穿越山体的形式，而穿越山体的隧道，隧道洞身高程一般在地下水位以下，隧道的开挖将不可避免的考虑地下水的影响。市政公路、高铁以及地铁隧道建设中，出于解决城市交通拥堵的需要，对某些交通要道需要扩容，同一区域各种隧道修建的密度越来越高，这时新建隧道便难免会临近一些已建成并运营的隧道。此时新建隧道施工将破坏已有运营隧道的渗流平衡。如果新建隧道开挖出现大量涌水，势必影响运营隧道涌水量和孔隙水压力，造成隧道周围围岩应力的变化影响隧道安全。同样已运营隧道的排水亦会和新建隧道的涌水产生相互影响。新建隧道开挖时若无限制排水也会使地下水及地表水资源流失，甚至可能造成地表植被及人类生活用水枯竭，影响严重。
　　本文基于重庆市国土资源和房屋管理局科技计划项目“岩溶槽谷区多条隧道建设对地下水系统的影响及环境效应—以重庆南山地区为例”，以重庆市南山地区隧道建设为研究背景，以现场试验、理论分析和数值模拟相结合的方式，研究南山隧道与铜锣山隧道之间拟建隧道施工对南山隧道、铜锣山隧道涌排水的影响，以及在既有隧道条件下拟建隧道地下水的渗流特征和涌水量预测问题。在对南山地区水文地质条件调查研究的基础上，进行拟建隧道开挖后地下水的渗流场变化以及既有运营隧道的排水量预测，并预测拟建隧道施工过程中的涌水量。
　　主要研究内容包括：首先是隧址区水文地质条件研究。整理收集野外调查和室内测试资料，包括该区域的地质条件、水化学分析资料、岩石渗透系数资料等。依据隧址区地下水补给、径流、排泄等，概化模型边界，确定模型主要参数。其次是岩溶槽谷区运营隧道排水量预测研究。整理分析重庆南山地区已运营主要隧道排水监测数据，收集南山地区天气及降雨量信息，并研究涌水量与降雨量的关系。分析新建隧道开挖后，运营隧道排水量的变化情况。然后进行岩溶槽谷区新建隧道地下水渗流特征和涌水量预测研究。依据隧道围岩特征和测试得到的围岩渗透系数，利用Midas GTS NX建立三维数值分析模型，计算不同围岩渗透系数下隧道涌水量的变化规律，为规划的拟建隧道涌水量预测提供理论支持。

目录

1 绪 论

1.1 国内外研究现状

1.2 选题的学术和实用意义

1.3 主要研究内容

1.4 技术路线

1.5 创新之处与拟解决的关键问题

2 研究区工程概况

2.1 隧址区概况

2.2 隧址区工程地质条件

2.3 隧址区水文地质条件

2.4 本章小结

3 运营隧道排水量预测研究

3.1 南山隧道贯通前突水点涌水统计

3.2 南山隧道贯通后洞口出水量监测

3.3 南山隧道运营期涌水量

3.4 本章小结

4 拟建隧道涌水量计算

4.1 水文地质类比法

4.2 地下水径流模数法

4.3 大气降雨渗入量法

4.4 地下水动力学法

4.5 本章小结

5 拟建隧道渗流特征和涌水量预测研究

5.1 模型的建立

5.2 数值模拟结果分析

5.3 渗透系数对隧址区渗流场的影响

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目