高楼山特长隧道水文地质评估与涌水量预测

2.3.7.1　隧道水文地质评价

工程地质条件是隧道水文地质结构及形成涌水、突泥灾害的控制因素，其中岩石的构造特征是其重要的物质基础，地质构造特征是水文地质结构空间展布及富水程度的决定因素。

隧道段内主要为构造裂隙水，水源补给可分两种类型：

（1）浅层地表水（位于区域性水位线以上），其主要水源为大气降水，受季节性影响因素较大，一般对隧道施工不会产生太大的影响，其表现形式主要是渗滴状及串珠状。

（2）深层地下水（位于区域性水位线以下），常与区域性水位线贯通，对隧道施工安全影响较大并具有一定的威胁性，其表现形式主要为“股状”及“涌泉状”，常因隧道涌水量大且源源不断而造成区域水位下降、地表水井干涸、生活用水困难等诸多不利因素，因此在隧道施工过程中要引起高度重视。

2.3.7.2　隧道涌水量预测

采用大气降水入渗法和地下径流模数法对隧道右线单洞涌水进行计算预测。

（1）大气降水入渗法

大气降水入渗法采用公式2-6进行计算：

式中：QS——隧道通过含水体的正常涌水量（m3/d）；

　　　2.74——换算系数；

　　　α——降水入渗系数，根据经验或试验数据确定（隧道通过岩体主要为板岩、砂岩及少量灰岩，风化裂隙和层理发育，取值0.16）；

　　　W——年降水量（根据气象资料取值：850 mm）；

　　　A——隧道通过含水体的集水面积（km2）；

　　　L——隧道通过含水体的长度（隧道长度：12.269 km）；

　　　B——隧道涌水地段长度内对两侧的影响宽度（1.5 km）。(www.xing528.com)

隧道两侧的影响宽度结合岩性、构造、节理裂隙发育情况、隧道区的植被，以及地形地貌、气象等的综合因素进行取值，本区取值平均宽度为1.5 km。

根据上述公式（2-6）及参数计算隧道正常涌水量为6875（m3/d），隧道开挖时最多涌水量取正常涌水量的2倍，即13750（m3/d）。

（2）地下径流模数法

地下径流模数法是指单位时间内单位流域面积上的地下水流量，根据预测各富水性分区可能跨越的流域不同，隧道涌水形式的涌水宽度也不尽相同。因此，不同富水性分区中隧道单位涌水量的计算采用加权平均法来计算，如公式（2-7）所示。

式中：

q——某富水性分区中隧道的单位涌水量［m3/（d·km）］；

Bi——不同富水性分区中隧道两侧影响宽度（km）；

Li——某富水性分区中，隧道在第i个流域中的长度（km）；

Mi——某富水性分区（段）的地下径流模数［m3/（d·km2）］。

隧址区属地下水排泄区，冲沟发育，但多为季节性流水沟道，因此利用地表测流计算的径流模数偏小，结合区域水文地质资料及隧道岩性、构造情况，径流模数在贫水区取100 m3/（d·km2），弱富水区取450 m3/（d·km2），中等富水区取1200～1500 m3/（d·km2）。贫水区主要位于隧道进出口浅埋段，岩层单倾，地下水主要受风化裂隙控制，地下水短距离运移，接受大气降水补给，径流排泄条件一般，动态变化大，一般水量较小；弱富水区主要位于洞身深埋段褶皱背斜侧翼，岩层单倾，地下水主要受构造裂隙控制，接受大气降水、地表沟流水、洼地积水补给，一般水量较大；中等富水区主要位于洞身深埋段褶皱核部与断层破碎带，岩体相对破碎，受褶皱挤压影响，节理裂隙很发育，为地下水提供了良好的储存空间，地下水主要受构造裂隙控制，水量大。

表2-9　地下径流模数法预测隧道正常涌水量

续表

根据前述方法计算的涌水量，考虑隧道涌水的不可预见性，在设计中以地下径流模数预测涌水量为主参考大气降水法，即预测隧道正常涌水量为17736 m3/d，最大涌水量为正常涌水量的2倍计算，即35472 m3/d。