涌水量 计算 案例
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一、基坑总涌水量计算按井管(筒)是否穿透整个含水层分为完整井和非完整井。
按井深分为浅井、中深井和深井。
当水井开凿在承压含水层中,而承压水头又高于地面时称承压井或自流井。
(一)、均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算:1、基坑远离水源时:如图1(a )图1符号 意义 单位 k 土的渗透系数 m/d H潜水含水层厚度 m S基坑水位降深 m R降水影响半径 m γ0基坑等效半径 m Q 基坑总涌水量 m 3/d注:(1)、降水影响半径宜根据试验确定,当基坑安全等级为二、三级时,当为潜水含水层时: 当为承压水时: (2)、基坑等效半径当基坑为圆形时就是基坑半径,当基坑为矩形时如下计算:γ0=0.29(a+b)当基坑为不规则形状时:)1lg()2(366.10r R S S H K Q +-=kHS R 2=kS R 10=πA r =02、基坑近河岸:符号意义单位b 基坑中心到河岸的距离mQ 基坑总涌水量m3/d(二)、均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算:1、基坑远离地面水源:如图2(a)符号意义单位hm(H+h)/2 ml过滤器长度mR 降水影响半径γ基坑等效半径S 基坑水位降深Q 基坑总涌水量m3/d2lg)2(366.1rbSSHkQ-=)2.01lg()1lg(366.122rhllhrRhHkQmmm+-++-=)2(hHhm+=2、基坑近河岸:(含水层厚度不大时)b>M/2 如图2(b ) 式中:b为基坑中心至河岸的距离,M 为过滤器向下至不透水土层的深度 符号 意义 单位 M见表格上说明 m Q 基坑总涌水量 m 3/d1、基坑远离水源时:如图3-a符号意义 单位 M承压水厚度 m S基坑水位降深 m k土的渗透系数 m/d R降水影响半径 m γ0基坑等效半径 m Q基坑总涌水量 m 3/d]14.0lg 25.066.0lg 2lg [366.122200lM b M l r l l r b s l ks Q -+++=)1lg(73.20r R MS k Q +=2、基坑近河岸:b<0.5γ0 如图3-b b 为基坑中心至河岸的距离 符号意义 单位 b见表上说明 m Q 基坑总涌水量 m 3/d(四)、均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算 如图4符号意义 单位 l过滤器长度 m M承压水厚度 S基坑水位降深 R降水影响半径 γ0基坑等效半径 Q基坑总涌水量 m3/d)2lg(73.20r b MS k Q =)2.01lg()1lg(73.200r M l l M r R MS k Q +-++=(五)、均质含水层承压-潜水非完整井基坑涌水量计算如图5图5符号意义单位R 降水影响半径m M 承压水厚度Hhγ基坑等效半径Q 基坑总涌水量m3/d)1lg()2(366.12rRhMMHkQ+--=。
基坑涌水量
基坑涌水量的计算
1、基坑承压水涌水量按下式估算:
Q =2πk M S 0
r 0=0. 29(a +b ) ) r 0
, R =10S H
式中:Q ——基坑涌水量(m 3/d);
k ——渗透系数,按0.30m/d取值;
S 0——水位降深(m ),按3.90m 考虑;
R ——影响半径(m ),经计算得21.36m ;
r 0——基坑等效半径(m ),经计算得32.04m ;
M 、H ──承压含水层厚度(m),按2.00m ;
a 、
b —分别为基坑的长、短边,按a=60.40m、b=50.00m考虑。
拟开挖基坑计算承压水涌水量Q 1为28.8m 3/d。
2、基坑潜水涌水量按下式估算:
(2H -S ) S Q =1. 366k R lg (1+) r 0
r 0=0. 29(a +b ) , R =2S kH
式中:Q ——基坑涌水量(m 3/d);
k ——渗透系数,按0.002m/d取值;
S ——水位降深(m ),按2.40m 考虑;
R ——影响半径(m ),经计算得0.33m ;
r 0——基坑等效半径(m ),经计算得32.04m ;
H ——含水层厚度(m ),按1.40m ;
a 、
b —分别为基坑的长、短边,按a=60.40m、b=50.00m考虑。
计算基坑潜水涌水量Q 2为3.50m 3/d。
拟开挖基坑计算总涌水量Q 为32.3m 3/d。
矿井地层袁店一井煤矿及其邻近煤矿均未见基岩裸露。
经钻探揭露,新生界松散层下伏地层自下而上分别为奥陶系的马家沟组、老虎山组,石炭系的本溪组、太原组,二叠系的山西组、下石盒子组、上石盒子组。
石炭系、二叠系皆为含煤地层,本矿仅以二叠系煤系地层为主要勘查对象。
自下而上叙述如下:(一)奥陶系(O2l~O1m)矿内213、173、243、04-80、04-74、04-82等孔揭露,揭露厚度2.54~13.16m。
岩性为灰褐色、灰棕色、淡肉红色厚层状石灰岩,微晶结构,致密性脆,裂隙发育,质不纯,具豹皮状构造,顶部见少量黄铁矿结核。
(二)石炭系(C)1、中统本溪组(C2b)本矿内无钻孔揭露。
据相邻的五沟煤矿资料,揭露最大厚度23.83m,岩性为:灰白色、紫红色铝质泥岩,富含铝质,致密性脆,含少量菱铁鲕粒;灰到深灰色细粉砂岩,含较多泥质,见黄铁矿结核分布不均,顶部含细砂质,具明显的薄层理。
与下伏奥陶系呈假整合接触。
2、上统太原组(C3t)本矿内无钻孔系统揭露,06-08、06-19、06-17、04-46等孔分别揭露到3-4灰,揭露最大厚度38.99m;06-13、06-26、06-13等孔穿过断层揭露太原组中下部地层分别为46.03m、58.43m、46.33m。
据区域资料太原组厚度约为130m左右。
岩性以浅灰色石灰岩为主,次为深灰色泥岩、粉砂岩和少量砂岩。
石灰岩总厚约70m左右,占本组地层总厚度的53%。
石灰岩大多富含动物化石,其中二~四灰含燧石结核。
本组地层含石灰岩12层,中下部各层石灰岩之下发育有薄煤层,含煤6~10层,总厚3.12m。
煤层薄而不可采。
顶部一灰,浅灰色,方解石晶体粗大,富含动物化石,薄而稳定,是本矿重要的对比标志层。
与下伏本溪组呈整合接触。
本组含化石:Quasifusulina sp. (似纺锤蜓)Rugosofusulina sp. (皱壁蜓)Schubertella sp.(苏伯特蜓)Boultonia sp. (布尔顿蜓)Schwagerina sp. (希瓦格蜓)Triticites sp. (麦粒蜓)(三)二叠系(P)二叠系地层为本矿主要勘查对象,虽然各岩层相变频繁,岩层厚度变化较大,但全系总厚度变化不大,在物质沉积速度上表现出互为补偿。
某煤矿井下探放水设计一、矿区水文地质情况1.矿井水文地质类型及变化规律*****2、矿井充水因素分析*****3、老窑积水矿区内老窑众多,其废弃采面或巷道会成为老窑水、采空区积水,因其采空区已被膨胀的泥岩填满,故积水量不大。
但其将成为地表水进入矿井的通道。
值得充分重视的是:极大部分小窑都为浅部开采,其大部分采空塌陷都与地面连通,大气降水可通过山洪形式从其采空区塌陷直接溃入井下,对矿井构成极大的威胁。
4、地表水体*****二、水患类型及威胁程度1、水患类型造成矿井水害的水源有大气降水、地表水、地下水和老空水。
其中地下水按其储水空隙特征又分为孔隙水、裂隙水和岩溶水等。
根据水源分类,矿井水害分为:地表水水害、老空水水害、孔隙水水害、裂隙水水害和岩溶水水害等。
根据该矿井的具体实际,对其可能形成的水害类型分析如下:(1)大气降水:是主要的充水水源。
主要通过顶板中所含裂隙水向巷道内渗漏,其直接充水强度和降水的强度及持续时间有着密切的联系。
(2)老窑水:区内老窑开采历史悠久,老窑采空冒落造成地表开裂、塌陷,导致地表水由裂隙渗入蓄积。
经调查,老窑内有积水。
矿井浅部开采时,应预防老窑水涌入。
2、主要含水层富水性和突水点水量的预计矿井含水层为岩性为中厚-厚层燧石灰岩,岩溶化作用强烈,地下水均一性较差,排泄集中,富水性较强。
地下水化学类型为HCO3-Ca.型水。
井田地下水以大气降水为主,通过裂隙、岩溶管道下渗补给地下水。
另外造成突水的一个因素是在浅部采掘时老窑积水,目前由于老窑积水范围及水量探明不清,故突水量无法预计,有待于进一步工作。
三、矿井涌水量采用水文地质比拟法进行计算:现行矿井涌水量为:Q最大=120 m3/h;Q正常=48m3/h。
同期采矿面积为S=0.49Km2;,故单位(采矿)面积(本井田矿井涌水量与采矿面积发生关系较大,而与采出量关系较小)涌水量系数Kf:Kf大=Q大/S=120÷(0.49×1000000)=0.000245 m3/m2;Kf小= Q小/S= 20÷(0.49×1000000)=0.00004 m3/m2;;Kf常= Q常/S=30÷(0.49×1000000)=0.00006m3/m2,式中:Kf常-----单位采矿面积涌水量系数(采场富水系数)Q常-----矿井涌水量(m3/ h)S ------同期采矿面积(Km2)矿井涌水量深部递增系数:Kh=(Q2/S2-Q1/S1)÷Q2/S2÷h×100%式中:Kh——深部递增系数(10.5%〃100米)Q1——一水平涌水量(m3/ h)Q2——二水平涌水量(m3/ h)S1——一水平采空面积(Km2)S2——一、二水平采空总面积(Km2)h——一、二水平高差(m)求出已开采矿井的富水系Kf数和矿井涌水量深部递增系数Kh=后,再用下式进行计算,即得矿井未来开采的+600米标高的涌水量:Q=Kf〃 S〃Kh式中:Q——矿井预测涌水量(m3/ h);Kf——含义和数据同前;S——待开采矿体面积,采用(+600米标高以上)的可采面积0.71Km2)参加计算。
二、涌水量的预测拟采用大气降水渗入量法对隧道进行涌水量计算1.大气降水渗入法(DK291+028-DK292+150段)Q = 2.74*α*W*AQ—采用大气降水渗入法计算的隧道涌水量(m3/d)α—入渗系数W—年降雨量(mm)A—集水面积(km2)参数的选用:α—入渗系数选用0.16;W—隧址多年平均降雨量为508.7m,最大年降雨量为1496.88mm(月平均最大降雨量×12)。
A—集水面积:根据1:10000地形平面图,含水岩组分布面积圈定为0.33km2最大涌水量为:Q= 2.74*α*W*A = 2.74*0.16*1496.88*0.33= 216.56(m3/d),平均每延米每天涌水量为:0.19(m3/m.d)。
正常涌水量为:Q= 2.74*α*W*A= 2.74*0.16*508.7*0.33=73.59(m3/d),平均每延米每天涌水量为:0.07(m3/m.d)。
2. 大气降水渗入法(DK292+150-DK293+440段)Q = 2.74*α*W*AQ—采用大气降水渗入法计算的隧道涌水量(m3/d)α—入渗系数W—年降雨量(mm)A—集水面积(km2)参数的选用:α—入渗系数选用0.18;W—隧址多年平均降雨量为508.7m,最大年降雨量为1496.88mm(月平均最大降雨量×12)。
A—集水面积:根据1:10000地形平面图,含水岩组分布面积圈定为0.79km2最大涌水量为:Q= 2.74*α*W*A = 2.74*0.18*1496.88*0.79= 583.23(m3/d),平均每延米每天涌水量为:0.45(m3/m.d)。
正常涌水量为:Q= 2.74*α*W*A = 2.74*0.18*508.7*0.79= 198.2(m3/d),平均每延米每天涌水量为:0.15(m3/m.d)。
3.大气降水渗入法(DK293+440- DK293+870段)Q = 2.74*α*W*AQ—采用大气降水渗入法计算的隧道涌水量(m3/d)α—入渗系数W—年降雨量(mm)A—集水面积(km2)参数的选用:α—入渗系数选用0.12;W—隧址多年平均降雨量为508.7mm,最大年降雨量为1496.88mm(月平均最大降雨量×12)。
集水面积集水面积是指流域分水线所包围的面积。
集水面积大都先从地形图上定出分水线用求积仪或其它方法量算求得,计算单位为平方公里。
如长江集水面积180万平方公里,黄河集水面积约75万平方公里。
花椒坪隧道集水隧道涌水量(Q)(m3/d)面积(km2)地下径流模数法大气降水入渗法F径流模数MQ=M·F入渗系数аXmax(mm)Xcp(mm)Xdcp(mm)Q=2.74а·F·XmaxQ=2.74а·F·XcpQ=1000а·F·Xdcp涌水系数Q=1000а·η·F·Xdcp (m3/d·km2) ηCK305+400~CK307+330 1.7 848.45 1442 0.2 1962.2 1439.4 20.14 1828 1341 6848 0.4 2739计算:复核:引文一:4.3 隧道涌水量预测隧道区以根据地质调查结果分析,目前隧道涌水量暂按降水入渗法和地下径流模数法进行预测计算。
等深孔水文地质试验参数出来后再按地下水动力法核算。
(1)大气降水入渗法采用公式:Q=2.74 ⨯ a ⨯W ⨯A(m3/d)采用公式:Q=2.74 ⨯ a ⨯W ⨯A(m3/d)a: 降水入渗系数。
全隧道地表为可溶岩,裂隙发育、岩溶化程度高。
DK63+165至DK64+600段洞身大部处于石英砂页岩、炭质页岩夹煤系下,考虑到断层构造影响严重,降水入渗系数a取值0.25;DK64+600至DK67+651隧道处岩溶强烈发育的可溶岩中,降水入渗系数a取值0.5。
W:年平均降水量,本测区取1448mmA: 集水面积。
DK63+165~DK64+600段:计算集水面积2.79km2;DK64+600~DK67+651段;计算集水面积7.32 km2;涌水量分别计算如下:Q1=2.74 ⨯0.25⨯1448⨯2.79 =2767(m3/d) ≈2800 (m3/d)Q2=2.74 ⨯0.5⨯1448⨯7.32 =14521(m3/d)≈14500 (m3/d)两项合计Q平常=2800+14500=17300(m3/d)考虑到岩溶区有暗河发育并构造发育,影响入渗系数的因素可能要大,DK64+600~DK67+651段雨季涌水量期倍增系数按3考虑,DK63+165~DK64+600段按系数2考虑;隧道雨季涌水量Q洪=2800×2+14500×3=5600+43500≈49100(m3/d)(2)地下径流模数法Q=86.4×M×AM—地下径流模数(m3/d·Km2)A—为隧道通过含水体的地下集水面积(Km2)测区集水面积A=10.11(Km2)(大致估算),地下水径流模数M枯=10.3(升/秒·平方公里)(依据都匀幅《区域水文地质普查报告》)则:Q枯= M枯×A=86.4×10.3×10.11=9000(m3/d)考虑到岩溶区有暗河发育并构造发育,其雨季涌水量期倍增系数按3考虑隧道雨季涌水量Q洪=9000×3=27000(m3/d)(3)推荐涌水量上述两种方案计算的平常期涌水量有一定出入,考虑到隧道地表岩溶发育程度强烈, 岩溶洼地、落水洞、漏斗极发育,本次推荐采用大值,推荐全隧道平常期涌水量Q17300m3/d 推荐本隧道雨洪期涌水量Q雨=49100m3/d。
单位涌水量计算公式矩形断面是河流中最常见的断面类型,其形状为矩形。
单位涌水量的计算公式可以表示为:Q=b*h*v,其中Q为流量(单位时间内流过的水量),b为矩形断面的宽度,h为矩形断面的高度,v为水流速度。
根据实际情况,可以采用流速仪器或古老的加权平均数方法来测量水流速度,然后将其代入公式计算得到单位涌水量。
梯形断面是河流中常见的另一种断面类型,其形状类似梯形。
单位涌水量的计算公式可以表示为:Q=(a+b)/2*h*v,其中Q为流量,a和b分别为梯形的上底和下底的长度,h为梯形断面的高度,v为水流速度。
与矩形断面相似,可以通过测量水流速度并代入公式计算得到单位涌水量。
圆形断面是河流中的一个特殊断面类型,其形状为圆形。
单位涌水量的计算公式可以表示为:Q=π*r^2*v,其中Q为流量,r为圆形断面的半径,v为水流速度。
由于圆形断面的特殊性,可以通过激光测距仪、超声波测距仪等设备测量出水流速度,并将其代入公式计算得到单位涌水量。
自然断面是指不规则形状的河流断面,通常由测量断面的水深和流速,通过测流建立流量与不同水位的关系曲线来计算涌水量。
在野外实测过程中,通过测量不同水位下的水深,并结合流速测量仪器,得到流速与水深的关系曲线。
然后,通过测量水位并代入关系曲线,得到不同水位下的流速,进而计算出单位涌水量。
综上所述,单位涌水量计算公式可以根据河流断面的形状和测量条件的不同而有所差异。
无论是矩形、梯形、圆形还是自然断面,关键在于准确测量水流速度,并结合断面的形状进行计算。
进行合理的单位涌水量计算对于水资源管理、防洪抗旱等方面具有重要意义。
(1)解析法根据井田水文地质条件和矿井主要充水因素,利用解析法进行矿坑涌水量预测时,直接充水含水层太原组灰岩岩溶水。
1)太原组灰岩岩溶水预测20(2)5-1S M M h Q B K R--= ()105-2R S K = () 式中:Q ——预测矿坑涌水量,m 3/h ;B (m) K (m/d) M (m) S (m) R (m) Q (m 3/h) 32000.44279.51691124.45163.82S ——水位降低值,m ; KK——渗透系数,m/d ;M ——含水层厚度,m ; B ——进水廊道长度,m ; R ——影响半径,m ;K 取抽水实验资料0.44272、10+11号煤层矿井涌水量预算(大井法)开采10+11号煤层布置一个工作面,工作面宽180 m ,推进长度1200m ,因此,将矩形工作面(长a=1200m,宽b=180m )看做一个大井,使用大井法预算矿井涌水量:计算公式为:(2)1.366H M M Q K LgR Lgr-=-式中:Q%~矿井涌水量(m 3/d) K%~渗透系数(m/d) H%~水头高度(m) M%~含水层厚度(m)r%~大井半径(m),r=η4a b+R 0%~引用半径(m),R 0=10S K (S=H) R%~影响半径(m),R=R 0+ r 0根据ZK504号孔资料,太原组含水层水位标高1120.58m ,渗透系数(K )0.4427m/d,含水层厚度(M )约9.5m,先期开采地段10+11号煤层底板标高最低为884m,由此确定水头高度:(H=S )=1120.58-884=236.58(m)r=η4a b +=379.5mR 0=10S K =1574.1m R = R 0+ r 0=1953.6m将上述参数代入上述公式得开采10+11号煤层矿井正常涌水量Q=3743m 3/d (156m 3/h )最大涌水量Qmax=δQ 正,δ: 季节影响比值系数 开采2号煤层时,季节影响比值系数δ=1.2故最大涌水量Qmax=3743×1.2=4492 m 3/d (187.2m 3/h ) 2号煤层与10+11号煤层联合开采,矿井正常涌水量为上述涌水量之和,即矿井正常涌水量:Q 正=355+3743=4098 m 3/d(170.75 m 3/h)最大涌水量Qmax=425+4492 =4917 m 3/d(204.88m 3/h)3 狭长水平坑道法 采用承压——无压公式:(2-)5-5S M M Q BKL= ()式中:Q ——为预测的矿坑涌水量(m 3/d );K ——为渗透系数(m/d ); S ——为最大水位降深(m ); M ——为含水层厚度(m );L——为水平坑道影响宽度(m ),采用奚哈尔德公式10R =; B ——进水廊道长度,主采煤层工作面年推进度,即B =2500m 。
采区涌水量计算编制:日期:根据21采区实际情况,我矿对21采区排水系统所承担的涌水量进行了重新计算,二1煤顶板涌水量采用比拟法进行计算,二1煤底板L 7-8灰岩水采用大井法进行计算,另外,根据告成矿总体规划,21采区排水系统还要承担23、22采区前期部分开拓巷道涌水的排水任务,同时还要考虑21采区二1煤在开采过程可能出现的灾害水量及其他水量,因此,此次对21采区二1煤开采过程中21采区排水系统所承担的涌水量进行重新核算包括了上述四部分。
各部分涌水量详细计算步骤及过程如下: 一、21采区二1煤层顶板涌水量计算根据21采区二1煤顶板强含水层T 11和T 12分布情况,21采区二1煤开采时受顶板水影响的区域主要为该采区中下部,采用比拟法进行计算。
21采区二1煤开采过程中顶板涌水量计算采用公式如下:132113211321H H F F Q Q ⨯⨯=(顶)(顶)式中:Q 21(顶)------21采区顶板涌水量,m 3/h ;Q 13(顶)------13采区顶板涌水量:正常涌水量取480m 3/h ,最大涌水量取720m 3/h ; F 21------------21采区顶板含水层水位降低值。
受顶板水影响区域最低煤底板标高-220,13采区回采结束后水位降深至-70m ,得F 21=-70-(-220)=150m ;F 13------------13采区顶板含水层水位降低值。
目前13采区回采已基本结束,按其二1煤底板取水位标高为-70m ,13采区回采前顶板水水位标高取长观3#孔水位标高292m ,得F 13=292-(-70)=362m ;H 21------------21采区二1煤采动后形成冒裂带范围内揭露T 11—T 12面积,取609284m 2; H 13------------13采区二1煤采动后形成冒裂带范围内揭露T 11—T 12面积,取1203701m 2。
代入公式132113211321H H F F Q Q ⨯⨯=得:hm Q hm Q /8.3291203701609284362150720/8.21912037016092843621504803)(21321=⨯⨯==⨯⨯=顶最大正常(顶)二、21采区二1煤开采过程中L 7-8灰岩含水层涌水量计算:采用大井法承压—无压公式:r R M M H K Q lg lg )2(366.12--⨯⨯⨯⨯=K S r R ⨯⨯+=10式中:Q------21采区L 7-8含水层涌水量,m 3 /h ;H------承压含水层底板以上水头高度。
集水面积集水面积是指流域分水线所包围的面积。
集水面积大都先从地形图上定出分水线用求积仪或其它方法量算求得,计算单位为平方公里。
如长江集水面积180万平方公里,黄河集水面积约75万平方公里。
计算:复核:引文一:4.3 隧道涌水量预测隧道区以根据地质调查结果分析,目前隧道涌水量暂按降水入渗法和地下径流模数法进行预测计算。
等深孔水文地质试验参数出来后再按地下水动力法核算。
(1)大气降水入渗法采用公式:Q=2.74 ⨯ a ⨯W ⨯A(m3/d)采用公式:Q=2.74 ⨯ a ⨯W ⨯A(m3/d)a: 降水入渗系数。
全隧道地表为可溶岩,裂隙发育、岩溶化程度高。
DK63+165至DK64+600段洞身大部处于石英砂页岩、炭质页岩夹煤系下,考虑到断层构造影响严重,降水入渗系数a取值0.25;DK64+600至DK67+651隧道处岩溶强烈发育的可溶岩中,降水入渗系数a取值0.5。
W:年平均降水量,本测区取1448mmA: 集水面积。
DK63+165~DK64+600段:计算集水面积2.79km2;DK64+600~DK67+651段;计算集水面积7.32 km2;涌水量分别计算如下:Q1=2.74 ⨯0.25⨯1448⨯2.79 =2767(m3/d) ≈2800 (m3/d)Q2=2.74 ⨯0.5⨯1448⨯7.32 =14521(m3/d)≈14500 (m3/d)两项合计Q平常=2800+14500=17300(m3/d)考虑到岩溶区有暗河发育并构造发育,影响入渗系数的因素可能要大,DK64+600~DK67+651段雨季涌水量期倍增系数按3考虑,DK63+165~DK64+600段按系数2考虑;隧道雨季涌水量Q洪=2800×2+14500×3=5600+43500≈49100(m3/d)(2)地下径流模数法Q=86.4×M×AM—地下径流模数(m3/d·Km2)A—为隧道通过含水体的地下集水面积(Km2)测区集水面积A=10.11(Km2)(大致估算),地下水径流模数M枯=10.3(升/秒·平方公里)(依据都匀幅《区域水文地质普查报告》)则:Q枯= M枯×A=86.4×10.3×10.11=9000(m3/d)考虑到岩溶区有暗河发育并构造发育,其雨季涌水量期倍增系数按3考虑隧道雨季涌水量Q洪=9000×3=27000(m3/d)(3)推荐涌水量上述两种方案计算的平常期涌水量有一定出入,考虑到隧道地表岩溶发育程度强烈, 岩溶洼地、落水洞、漏斗极发育,本次推荐采用大值,推荐全隧道平常期涌水量Q17300m3/d 推荐本隧道雨洪期涌水量Q雨=49100m3/d。
平常≈当然,以上计算是基于隧道洞身地下水补给以垂直向补给为主这一地质条件,若洞身遇水平向的暗河流水,则其涌水量会成倍增加。
隧道涌水量计算是基于含水岩层是均质体这一概念的,但实际上含水岩层并非均质体,特别是断层水会发生异常突变,如果采用了封堵措施后,将使地下水径流更趋复杂化,而且雨后涌水量显著增大必须加以重视。
因此,在施工中遇突发涌水、大涌水等特别情况时其设计封堵措施不受上述计算的限制。
引文二:K55+580~K58+076段厚层砂岩体涌水量计算成果表某某某特长隧道K58+630~K61+100段可溶岩地段巷道涌水量计算结果详见表5-4,该段隧道的总涌水量为201086.1m3/d。
K58+630~K61+100段可溶岩地段巷道涌水量计算成果表1、地下水涌、突水水量概算某某某特长隧道隧址区区域水文地质条件复杂,同时地下水的赋存量也十分丰富。
因此,由地下水涌、突水现象导致的环境工程地质问题对隧道施工、运营的影响和危害也很突出。
为了进行地下水涌、突水危害的影响评价,此次勘察评价选用了大气降水渗入法、地下水迳流模数法、泉域汇总法、水平巷道地下水动力学法和地下水疏干流量计算法等多种方法进行概算。
其中大气降水渗入法、地下水迳流模数法和泉域汇总法计算的地下水水量在一定程度上代表了地下水常年的补给量或排泄量,而地下水动力学法和疏干量计算法结果则代表隧道施工阶段发生于水平巷道中地下水涌、突水量和隧道对地下水的疏干量。
鉴于隧道西段K61+100~K63+300m为近现代煤矿开采的地下水疏干区,此次进行涌、突水概算主要针对K55+250~K61+100m展开。
(1)大气降水渗入法概算及结果此次进行大气降水渗入法计算的公式为:Q=2.74λ·h·F式中:λ—降雨渗入系数(L/s·km2)h—区域多年最大年降雨量(1701.2mm/a)F—计算单元的面积(km2)①大气降雨入渗系数(λ)的确定根据某某某特长隧道隧址区的地形地貌特征、各类含水岩组的裂隙发育特征、岩溶化程度以及地表水系发育密度等水文地质条件,并结合重庆地区平行岭谷地形地貌区降雨的入渗特点确定区内不同地貌单元降雨的入渗系数。
大气降雨的入渗系数值(λ)受降雨过程的影响较大。
冬季等降雨的贫水期降雨总量有限,但降雨过程较长,出露于各类地形地貌单元中的含水层中的地下水一般都同时接受到降水的渗入式补给,大气降水的入渗系数值(λ)几乎相差无几。
而雨季等丰水期,降水总量丰富,但过程不长,因此不同地形地貌区就会因为岩体裂隙发育密度,张闭特征以及可溶岩类的岩溶化程度而造成大气降水的入渗系数发生显著差异。
结合隧址区可溶岩类出露的溶蚀槽谷地段在雨季或强降雨过程中,除少量降雨渗入地下补给地下水外,绝大多数降水会汇入溶蚀槽谷直接注入落水洞、竖井等岩溶形态补给地下水;而可溶岩出露的斜坡地段,降雨仅会通过溶蚀裂隙和零星分布的落水洞、溶蚀洼地汇入地下补给地下水,其中有相当多的降水会沿地表溪沟流向坡脚迳流,因此降雨入渗地下的水量受到了限制,降雨入渗系数相对较小;在碎屑岩类含水岩组出露的低山丘陵区,降雨入渗则主要依赖部分张口裂隙,降雨入渗系数往往很小。
结合某某某特长隧道隧址区的地形地貌特征,含水层接受降雨入渗的方式,将某某某特长隧道隧址区不同地段降雨入渗系数分别选用0.05、0.2、0.30、0.50等(表5-1)。
②计算单元面积(F)的确定按降雨过程在不同地貌单元和各类含水岩组中大气降水入渗的差异,确定计算单元,且在1:25000区域水文地质图中具体量测各计算单元面积(表5-1)。
③多年最大量降雨量(h)的确定此次勘察在石柱县气象站收集的1993年至2003年约10年的多年最大年降雨量为1701.2mm,该降雨量具有较广泛的代表性,此次直接用于大气降雨渗入法的计算。
某某某特长隧道隧址区各地貌单元面积及降雨入渗系数及渗入量一览表经Q=∑2.74·λi·h·F i=114784.22m3/d鉴于全球气候变温等原因,区域降水量也会随之增加等原因,渗入法计算结果应按现在的三倍左右考虑。
(2)地下水迳流模数法概算及结果此次采用地下水迳流模数法进行隧道地下水涌水量预测的计算公式为:Q=86.4M·F式中:F=L·BM—地下水迳流模数(L/s·km2)F—含水层出露面积(km2)B—含水层在相应的水文地质单元中的出露长度(km)L—地下水流域范围的含水层上、下界面间的宽度(km)①地下水迳流模数的确定此次地下水迳流模数除参考1:200000忠县幅、垫江幅等的区域水文地质普查资料外,主要根据此次1:25000专门水文地质测绘中收集到的岩溶大泉以及部分代表性冲沟截流资料进行具体测算、分析后提取和确定,各主要含水岩组的地下水迳流模数值分别取18L/s·km2、9L/s·km2和4.5L/s·km2。
(表5-2)②含水层出露面积(F)的确定含水层出露面积的确定主要是根据1:25000专门水文地质测绘成果和钻探等工程揭露到的断裂带宽度、强岩溶化岩体的厚度等进行具体量测提取含水岩组出露面积。
某某某特长隧道区主要含水岩组按迳流模数法计算地下水溢出量的结果列表于后(表5-2)。
某某某特长隧道隧址区主要含水岩组地下水迳流模数值及地下水溢出量表表5-2经Q=86.4∑M i·F i=70128.77m3/d(3)泉流量汇总法此次在某某某特长隧道勘察的1:25000专门水文地质测绘中,我们有效地对隧道水文地质条件关系密切的水文地质单元进行全面、有效的控制,实测了该水文地质单元内几乎所有的人工和天然地下水露头的地下水涌水量(其中大、中型采矿坑口测流3个,岩溶大泉20余处),上述地下水露头涌水量的总和,在很大程度上代表了当时的地下水总排泄量。
即Q汇=86.4∑Q i=96887.38m3/d(4)水平巷道地下水动力学法概算及结果某某某特长隧道区经野外调查和判断,在地下水分水岭以西地区,地下水基本已为人为疏干,此次水平巷道地下水动力学法主要用于东段仍处于自然状态的地下水涌水量计算。
鉴于地下水水位在区内一般均低于含水层顶板,地下水的水动力特征具有潜水——承压型特征,此次计算选用:R HBK Q2∙=公式式中:B——隧道穿过含水层的长度(m)K——岩层中的地下水渗透系数(m/d)H——含水层的厚度(m)R——坑道影响宽度(m)①隧道穿过含水层长度的确定隧道穿过含水层长度的确定是从1:10000隧道轴线的环境工程地质纵断面图上直接量取。
②各含水岩组地下水渗透系数的确定此次勘察由于受到了水文地质试验数量的限制,此次除直接根据本次勘察提取的地下水渗透系数参与涌水量预测计算外,还不能不结合区域内强岩溶化可溶岩的水文地质特征提取部分地下水渗透系数参与计算。
③含水层厚度的确定此次勘察受勘探试验钻孔数量的制约,不可能对含水层的水文地质参数进行逐层提取,只能用少数实测钻孔静水位进行连线,推测区内地下水水头线进行含水层厚度的确定,即地下水位至隧道底板设计高程之间的高程差作为含水层厚度。
同时,由于K55+580~K58+100段隧道左侧30~100m平行发育了碑记沟,该沟常年流水。
隧道施工后,该沟沟水涌入隧道的可能性极大,此次在确定该段含水层厚度时考虑了沟水水位的影响。
④隧道影响宽度的确定隧道影响宽度一般用水文地质试验获得的影响半径R,计算采用公式潜水用R=2S KH、承压水用R=10S K确定隧道的影响宽度。
但在使用上述公式计算某某某隧道隧址区影响宽度时,发现与断裂构造发育、岩体岩溶化程度很高的隧址区的实际相距甚远,特别是结合某某某西麓诸煤矿主坑的地下水疏干情况对比,在忠县一矿、茶园煤矿之间岩溶化程度较高的P3c l、T1d2、T1j2、T1j4等岩溶化岩体中的地下水基本疏干的现状衡量,影响宽度已达2500至3000m,而岩溶化程度较低的可溶岩体的影响半径在早期一般也可达500至1000m。