隧道工程中的水文地質勘察探析

晏令

（重慶長江工程勘察設計院有限公司 重慶市渝北區(qū) 401147）

隧道工程中的水文地質勘察探析

晏令

（重慶長江工程勘察設計院有限公司 重慶市渝北區(qū) 401147）

在隧道的建設過程當中，經常會出現涌水、突水等現象，在給工程的實施帶來一定難度的同時，也帶來了巨大的財產損失和人員傷亡。在工程建設當中，不僅要對工程進行合理設計科學施工，還要重視工程當中的水文地質勘察工作。本文首先對隧道工程當中的綜合勘察技術進行了概述；其次，針對水文地質勘察當中的技術方式進行了分析；而后，對地下水涌水量的計算以及預測進行了概述；最后，以某工程為例，解析了水文地質勘察技術的具體運用。

水文地質勘察；隧道工程；涌水量

近些年，隨著我國經濟的快速發(fā)展，隧道建設越來越受到社會各界的重視。隧道建設是需要穿越不同的地質單元的，尤其是在穿越富水深層地區(qū)的時候，都會存在滲水、涌水、突水以及水壓高等現象。在施工過程中，如果出現涌水的現象，會造成儀器方面的損失，增加建設成本，給施工造成困難。在運營期間，由于漏水的長期作用，也會對隧道造成侵蝕的危害，對隧道的結構造成威脅。因此，需要對隧道工程當中的滲水問題進行不斷研究。

1 隧道工程當中的綜合勘察技術

在傳統(tǒng)的工程地質勘查當中，可以通過地表測繪以及觀察來對地質特征進行勘察，但是對于隧道建設就需要運用多種勘察方式，根據當地的地形、地質條件、勘察階段以及工程類型來對當地的實際情況進行精確勘察，比如遙感技術、大面積的地質調繪、綜合物探、地質鉆探、綜合測井以及試驗等綜合性的水文地質勘察技術。遙感技術，即通過遙感影像來對地面物體的各種屬性進行客觀真實的記錄，包括地層、巖石、構造、地貌、植被以及人文活動等信息。大面積地質調繪，即屬于工程地質測繪當中的前提基礎，從宏觀到微觀、從現象到本質以及從定性到定量觀察來進行分析。主要是在實際的地質現象的基礎上，在地質理論的支持下，對現場的各種地質現象進行分析研究。綜合物探，即通過一種地質體的物性來對未知的地質問題進行分析，其中的數據采集會因為地形、地質以及物性不均等多種自然因素和人文因素的影響而產生變化。物探具有輕便、快捷以及成本低廉的特點，但是對于探測成果的精度卻不怎么高。在勘測的過程當中，通常有地震折射波法、地震反射波法、瞬變電磁法、高密度電法、音頻大地電磁法以及高頻大地電磁測深等方式[1]。

2 水文地質勘察中的技術方式

2.1 地下水的分類

在進行水文地質研究當中，地下水的分類如表1。

表1 地下水分類表

2.2 水文地質勘察技術方法

在水文地質勘察技術方面，包括對地貌、地表水、水井、地層、地質構造、泉水以及水質的調查，主要方法為水文地質測繪、水文地質物探、水文地質鉆探以及水文地質測繪等。在對隧址區(qū)的水體進行探測的時候，常用的方式有水文地質法、地質雷達技術以及紅外線技術。水文地質法即從地下水的補給、徑流以及排泄通道等方面，對褶皺、斷層破裂帶、裂隙密集帶以及燕巖溶發(fā)育通道來進行地質涌水方面的勘探。地質雷達，即對地下水進行有效的探測，目前新型的探測手段分為瞬變電磁法和激發(fā)極化法兩種，不同的是前者是用來探測淺水區(qū)，后者是用來探測深水區(qū)的。

3 地下水涌水量的計算與預測

3.1 涌水機理

在隧道工程建設當中，如果其中的巖土體屬于含水段的時候。在隧道的開挖過程當中，會破壞原有的汗水巖體層，使得地下水滲流場與地應力長的動態(tài)平衡體系被打破。在這個時候，含水的巖土體會為了自身的穩(wěn)定性，最大限度的讓雙場產生新的動態(tài)平衡體系。在這種情況下，就會使得地下水出現不同形式，比如深處、堵水、淋雨、涌水以及突水等，來通過隧道向外部環(huán)境進行排泄，這樣就會形成涌水現象。

3.2 涌水現象出現地區(qū)的地質條件以及特征

隧道涌水和突水現象與含水層的地下水水頭壓力、相對隔水層、斷層、裂隙結構面以及隧道工程對圍巖的破壞程度等外部因素是息息相關的，如表2所示。

表2 涌水突水區(qū)域的地質條件以及特征

3.3 隧道涌水量分類和時間的關系

隧道當中的涌水量包括施工中最大涌水量、遞減涌水量以及運用中的經常涌水量這三個部分。其中的關系如圖1所示。

圖1 涌水量和時間的關系

3.4 涌水量的計算和預測

在隧道建設當中其涌水量是隨著季節(jié)的變化而變化的，其中的影響因素包括氣象、地質、含水層、地形地貌以及河流水文等多種外部因素。現階段對于涌水量的預測方式是比較多的，分為地下徑流模數法、地下水動力學法、降水入滲法、經驗解析法以及模糊數學法等幾種[2]。根據實際情況，需要綜合成整體隧道正常涌水量和可能最大涌水量的方法如表3所示。

4 工程實例

在某隧道工程當中，隧道全長5658m，最大埋深為280m，隧道入口的標高為144m，出口的標高為165m，位于線路里程DK1011+320到DK1016+978。在隧道的建設工程當中，DK1013+250到300段是處于一山間谷地當中，經過調查發(fā)現該地段長年流水，在此隧道當中的中心低速異常帶有巖性破裂的現象，同時也是隧道的地埋處。因此，在此地段當中存在地下水通道。而在DK1016+435到455的地段，發(fā)現水流溝，并且在節(jié)理裂隙上面出現少量基巖裂隙水滲出現象，此處地段也是隧道的地埋處，因此這段存在構造成因的地下水通道。

為了確定地下水的發(fā)育情況和地下水通道的涌水情況，需要在預測到的地下水通道段進行鉆孔，并且進行單孔抽水試探，可以對出水量Q和滲透系數K來進行精準計算。兩個孔的初始位置為3.24m，靜水止為分別為3.23m和0.86m，利用Q=QM/t來計算，Qm為抽水的總水量，t為水位恢復靜止的水位總時間，其中空的出水量分別是0.3m3和0.08m3，可以算出兩個孔的出水量為1.309m3/d和0.350m3/d。在隧道涌水量的預測過程當中，采用徑流數模法來進行對正常涌水量和最大涌水量的預測，如果平均地下徑流模數為120.9m3/d，在平水期和豐水期的地下徑流模數為151.88m3/d和226.52m3/d，因此根據表3中的公式可以算出積水面積A為5066km2。

因此，而已計算出某隧道工程的正常涌水量Q為860m3/d，最大的涌水量為1283m3/d，可以推斷出涌水量和滲透系數都不是特別大，此段是屬于弱富水區(qū)段[3]。

表3 隧道涌水量計算方法

5 結語

綜上所述，可以得出在隧道工程建設之前，應該提前做好勘察工作，隧道的方位需要盡量選擇在水文地質條件相對比較好的地段進行建設；為了防止在隧道建設過程當中，需要對隧道涌水、突水等現象采取相關措施，加強水文地質的勘察力度，運用最新的勘察技術，要對涌水量進行嚴格設計，運用多種方式對隧道的涌水量進行驗證，保證隧道工程的整體質量。

[1]譚遠發(fā).長大深埋隧道工程地質綜合勘察技術應用研究[J].鐵道工程學報，2012（4）：24～31.

[2]王輝，高福華.隧道工程中的水文地質勘察與預測[J].交通標準化，2010（13）：213～216.

[3]任佳，胡國忠，職曉陽，賀建明，王宏圖.雞公山隧道水文地質勘察分析及涌水量預測[J].重慶大學學報（自然科學版），2007（4）：52～55.

U452.1+1

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2016-1-20