隧道地下水滲流特性分析及環(huán)境影響研究.pdf

1、隨著我國(guó)的交通事業(yè)飛速發(fā)展，隧道建設(shè)越來(lái)越多，越建越長(zhǎng)，穿越的地層復(fù)雜多變，隧道工程作為地下構(gòu)筑物不可避免對(duì)地下水?dāng)_動(dòng)和破壞，為施工帶來(lái)很多難題。隧道涌突水越來(lái)越明顯，大量輸排地下水引發(fā)一系列的地質(zhì)災(zāi)害，如地表水枯竭、地面塌陷、地表沉降等。一味的排水已經(jīng)不能滿足隧道施工和環(huán)境保護(hù)要求，因此無(wú)論是從環(huán)境保護(hù)還是從施工安全角度對(duì)地下水的滲流場(chǎng)研究都是很有必要。
　　論文以重慶軌道交通六號(hào)線二期中梁山隧道為工程背景，在調(diào)查和分析隧址區(qū)工

2、程地質(zhì)基礎(chǔ)上，采用Vis ua l Mod flo w數(shù)值模擬軟件，遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等手段對(duì)隧址區(qū)地下水滲流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬和理論分析。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論包括以下方面：
　　①根據(jù)調(diào)查資料，對(duì)地質(zhì)模型進(jìn)行概化。隧址區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道穿越背斜、斷層等地帶。地質(zhì)模型可概化為非勻質(zhì)等效連續(xù)介質(zhì)模型；斷層屬于壓扭性斷層，導(dǎo)水性較弱，概化成隔水墻體；邊界條件盡量選取天然邊界，避免人為邊界的隨意性。概化的地質(zhì)模型與實(shí)際地

3、形相符。
　　②采用遺傳算法對(duì)含水層滲透系數(shù)進(jìn)行參數(shù)反演，用Mod flow模擬的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，觀測(cè)水頭作為預(yù)測(cè)值。反演結(jié)果顯示計(jì)算水頭和觀測(cè)水頭誤差較小在容許范圍內(nèi)，概化模型較準(zhǔn)確，可用來(lái)模擬地下水滲流場(chǎng)。
　?、蹖?duì)隧道開挖進(jìn)行2年地下水滲流場(chǎng)模擬，結(jié)果表明降落漏斗在建設(shè)初期就以初步形成。隧道開挖排水量較大，地下水降雨補(bǔ)給和越流補(bǔ)給跟不上，前期水力梯度較大，隨著時(shí)間推移由于補(bǔ)給使降落漏斗變化較慢。隧道完工后降深達(dá)到63

4、m，影響范圍沿隧道軸線兩側(cè)擴(kuò)展到2.5km。
　　④隧道不同高程施工對(duì)地下水滲流有明顯影響。高程越高埋深越小對(duì)地下水環(huán)境破壞越小，流失的地下水能在短期恢復(fù)。高程越低埋深越大，圍巖水頭和孔隙水壓力也就越大，地下水輸降范圍越廣，因此建議隧道位置選取應(yīng)選在含水較弱的地層，當(dāng)無(wú)法避免時(shí)，可減小隧道埋深。
　?、菟淼肋\(yùn)營(yíng)期分別計(jì)算分析0.5年、1年、2年、3年、5年、10年、20年時(shí)地下水滲流場(chǎng)。結(jié)果顯示地下水位在半年內(nèi)恢復(fù)較快，2年

5、后基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，降深從63m減小到38 m。運(yùn)營(yíng)初期降落漏斗與含水層周圍水力梯度較大，越流補(bǔ)給強(qiáng)度大使得地下水位恢復(fù)較快。而隧道兩側(cè)的水流向漏斗中心移動(dòng)，致使影響范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。隧道完工影響范圍2.5k m，到穩(wěn)定后擴(kuò)大到4.1k m。隧道開挖使地下水含水層與隔水層導(dǎo)通，破壞隧址區(qū)滲流系統(tǒng)，使原來(lái)的滲流場(chǎng)發(fā)生變化，在隧道地表和周圍形成排泄通道，到滲流場(chǎng)穩(wěn)定后，地下水也難以恢復(fù)到初始水平。
　?、迣?duì)不同排水量地下水位恢復(fù)時(shí)間進(jìn)行