基于生態(tài)平衡的隧道地下水滲控方法及限排水標準研究.pdf

1、隧道埋設于地下，往往被地下水所包圍，對地下水的控制尤為重要。過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，而對于地下水位較高的隧道，全封堵地下水襯砌無法承受過大水壓力，如何確定一個合理的既能保護生態(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題。
　　為此，本文以地下水動力學理論為基礎，對隧道圍巖涌水量計算方法進行研究;在考慮滲透系數(shù)隨深度非線性變化的基礎上，對非均質(zhì)各向同性圍巖涌水量計算方法進行了

2、分析，并考慮了注漿圈及襯砌的影響;引入生態(tài)學、農(nóng)學中有關植被生態(tài)需水的概念，采用井流理論、面井法等方法對維持生態(tài)平衡條件下地下水的限排量計算方法及隧道的限排水標準進行研究。通過以上理論推導及實例分析，主要取得了如下研究成果:
　　(1)采用地下水動力學中的井流理論，基于地下水運動的質(zhì)量守恒、能量守恒定律，推導考慮流速的涌水量計算公式，并進一步得出了隧道施作注漿圈及襯砌后的涌水量計算公式。通過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，但流速效應對涌水量影響不顯著，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。通過參數(shù)分析得出能經(jīng)濟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系。
　　(2)考慮滲透系數(shù)隨深度非線性變化，推導了非均質(zhì)各向同性圍巖涌水量計算公式，與已有計算方法結(jié)果較接近。通過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及變化規(guī)律，所獲成果可以對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)計算公式，由于滲透系數(shù)一般隨隧道埋深增大而減小，在進行注漿堵水時應考慮到這種變化，以避免設計的注漿圈滲透系數(shù)大于圍巖滲透系數(shù)而不能達到堵水的目的。
　　(3)從地下水平衡的角度出發(fā)，引入生態(tài)學、農(nóng)學中植被生態(tài)需水的概念，控制地下水位最大降深在植被正常生長所允許范圍內(nèi)，推導出地下水降水漏斗體積計算公式，結(jié)合隧道圍巖參數(shù)得出地下水總排放量，與降雨補給量進行比較，得到恢復隧址區(qū)原始地下水位所

5、允許的排放量。對于運營期隧道，推導了隧址區(qū)地下水位動態(tài)變化反分析公式，通過對堵水限排隧道排水量的監(jiān)測，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，為地下水位的實時監(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算中，得到隧道影響范圍內(nèi)任一點地下水位降深計算公式。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上得到分離式隧道限排量計算方法，對比分析了單孔隧道與分離