基于生態(tài)平衡的隧道地下水滲控方法及限排水標(biāo)準(zhǔn)研究.pdf

1、隧道埋設(shè)于地下，往往被地下水所包圍，對(duì)地下水的控制尤為重要。過(guò)量排放地下水易造成地下水位下降，生態(tài)環(huán)境破壞等危害，而對(duì)于地下水位較高的隧道，全封堵地下水襯砌無(wú)法承受過(guò)大水壓力，如何確定一個(gè)合理的既能保護(hù)生態(tài)環(huán)境免遭破壞又使襯砌承受合理水壓的地下水排放量是一直未能很好解決的問(wèn)題。
　　為此，本文以地下水動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，對(duì)隧道圍巖涌水量計(jì)算方法進(jìn)行研究;在考慮滲透系數(shù)隨深度非線性變化的基礎(chǔ)上，對(duì)非均質(zhì)各向同性圍巖涌水量計(jì)算方法進(jìn)行了

2、分析，并考慮了注漿圈及襯砌的影響;引入生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)中有關(guān)植被生態(tài)需水的概念，采用井流理論、面井法等方法對(duì)維持生態(tài)平衡條件下地下水的限排量計(jì)算方法及隧道的限排水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。通過(guò)以上理論推導(dǎo)及實(shí)例分析，主要取得了如下研究成果:
　　(1)采用地下水動(dòng)力學(xué)中的井流理論，基于地下水運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量守恒、能量守恒定律，推導(dǎo)考慮流速的涌水量計(jì)算公式，并進(jìn)一步得出了隧道施作注漿圈及襯砌后的涌水量計(jì)算公式。通過(guò)分析得出考慮流速涌水量小于不考慮流速情況

3、下涌水量，但流速效應(yīng)對(duì)涌水量影響不顯著，而考慮流速的襯砌水壓力則大于不考慮流速情況下襯砌水壓力。通過(guò)參數(shù)分析得出能經(jīng)濟(jì)有效降低隧道涌水量的注漿圈滲透系數(shù)及厚度的范圍值。分析了襯砌外水壓力與地下水排放量大小之間的關(guān)系。
　　(2)考慮滲透系數(shù)隨深度非線性變化，推導(dǎo)了非均質(zhì)各向同性圍巖涌水量計(jì)算公式，與已有計(jì)算方法結(jié)果較接近。通過(guò)分析得到考慮巖體滲透系數(shù)隨深度非線性變化后涌水量的變化趨勢(shì)及變化規(guī)律，所獲成果可以對(duì)隧道的選址提供依據(jù)。得

4、出考慮圍巖滲透系數(shù)非線性變化情況下注漿堵水參數(shù)計(jì)算公式，由于滲透系數(shù)一般隨隧道埋深增大而減小，在進(jìn)行注漿堵水時(shí)應(yīng)考慮到這種變化，以避免設(shè)計(jì)的注漿圈滲透系數(shù)大于圍巖滲透系數(shù)而不能達(dá)到堵水的目的。
　　(3)從地下水平衡的角度出發(fā)，引入生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)中植被生態(tài)需水的概念，控制地下水位最大降深在植被正常生長(zhǎng)所允許范圍內(nèi)，推導(dǎo)出地下水降水漏斗體積計(jì)算公式，結(jié)合隧道圍巖參數(shù)得出地下水總排放量，與降雨補(bǔ)給量進(jìn)行比較，得到恢復(fù)隧址區(qū)原始地下水位所

5、允許的排放量。對(duì)于運(yùn)營(yíng)期隧道，推導(dǎo)了隧址區(qū)地下水位動(dòng)態(tài)變化反分析公式，通過(guò)對(duì)堵水限排隧道排水量的監(jiān)測(cè)，結(jié)合隧道圍巖與初襯滲透系數(shù)等參數(shù)，可反分析得出地下水位，為地下水位的實(shí)時(shí)監(jiān)控提供依據(jù)。
　　(4)將井流理論中面井法引入到隧道地下水位降深計(jì)算中，得到隧道影響范圍內(nèi)任一點(diǎn)地下水位降深計(jì)算公式。提出了保持地下水平衡條件下地下水排放量確定方法。在考慮隧道雙孔地下水位降深疊加的基礎(chǔ)上得到分離式隧道限排量計(jì)算方法，對(duì)比分析了單孔隧道與分離