巖溶隧道涌水量數(shù)學(xué)物理模擬研究.pdf

1、中國巖溶分布面積廣，約占中國國土總面積的1/3。巖溶地區(qū)因受其特殊的地質(zhì)構(gòu)造影響，往往具有高水壓、富水、溶洞及斷層的特征，因而，在巖溶地區(qū)修建地下隧道工程，施工中一旦不慎，極易誘導(dǎo)突發(fā)大規(guī)模的涌水、涌泥、涌砂等工程災(zāi)害。災(zāi)害一旦發(fā)生，輕則沖毀機(jī)具，淹沒隧道，使工程的正常施工被迫中斷，重則會(huì)造成重大的人員傷亡，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至有些地下工程會(huì)因此而被迫停建或改線。同時(shí)，巖溶隧道內(nèi)大量的涌水、涌砂和涌泥，會(huì)使地層內(nèi)有效應(yīng)力改變，以及地

2、下水滲流場(chǎng)和補(bǔ)排關(guān)系發(fā)生變化，繼而造成地下水資源的減少和枯竭，引起巖溶地區(qū)地表產(chǎn)生塌陷和沉降，導(dǎo)致地下水質(zhì)的污染和破壞，從而使地表環(huán)境不斷惡化，給巖溶隧道修建區(qū)域居民的正常生活帶來嚴(yán)重的不利影響。因此，研究和預(yù)測(cè)巖溶隧道的涌水具有很大的實(shí)際意義。 本文研究區(qū)為滬蓉西高速公路朱家?guī)r隧道，利用在研究過程中所收集到的研究區(qū)現(xiàn)有水文地質(zhì)圖件、中國地質(zhì)科學(xué)院巖溶地質(zhì)研究所韓行瑞研究員所提供的日降雨量和涌水量等有關(guān)資料，對(duì)朱家?guī)r隧道巖溶包氣

3、帶涌水機(jī)理進(jìn)行數(shù)學(xué)物理模擬，并預(yù)測(cè)涌水量。 在本文的研究過程中，首先，利用實(shí)測(cè)涌水量資料進(jìn)行流量衰減分析，初步確定包氣帶管道結(jié)構(gòu)；其次，根據(jù)降雨涌水資料，結(jié)合衰減分析結(jié)果，建立箱一管等效實(shí)體物理模型，反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出最接近實(shí)際的管道組合方式，并根據(jù)最大降雨量和該管道組合方式進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，預(yù)測(cè)最大涌水量。再次，以流量衰減分析的結(jié)果為指導(dǎo)，建立朱家?guī)r隧道巖溶涌水過程的BP網(wǎng)絡(luò)模型，進(jìn)行涌水量的預(yù)測(cè)。最后，三種方法所得的結(jié)果相比較，結(jié)合巖