第十四讲-铁路隧道涌水量计算..
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涌水量计算方法:类比法;解析法;数值法;统计学方法
1.潜水完整井涌水量计算
潜水完整井是指井筒揭露了整个潜水含水层,并一直打到含水层隔水底板(图10-33)。其涌水量计算
公式为:
式中Q——井筒涌水量,m3/d;
K——含水层渗透系数,m/d;
H——静止水位高度(对潜水完整井即潜水含水层厚度),m;
h——动水位至含水层底面的距离为动水位高度(h=H-s),m;
s——水位降低值,m;
R——地下水降落范围,即影响半径,m;
r——井筒半径,m。
2.自流水完整井涌水量计算
自流水完整井是指井筒揭露了整个承压水含水层,并一直打到含水层底板隔水层(图10-34)。其涌水
量计算公式为:
式中M——自流水含水层厚度,m。
井筒涌水量计算公式中参数 R 的确定
计算影响半径R的公式有理论公式和经验公式两种
理论公式为:
潜水
承压水
经验公式
潜水——承压水
自流水
水平巷道涌水量的预测方法
通常水平巷道在排水初期,统一的降落漏斗未形成之前,可用下列公式计算其用水量。
(1)潜水完整水平巷道涌水量计算公式
式中 K——渗透系数,m/d B——巷道长度,m。
自流水完整水平巷道涌水量计算公式
采区或采面涌水量计算
例如,某一采区在承压含水层之下开拓,其平面形状近似正方形(图 10-39)。由于在煤层开采过程中,水位降低到隔水
顶以下,所以涌水量计算公式为:
(计算影响半径的经验公式,K单位为 m/d);M、H、K 可在勘探报告中查找到;h 值取零。
隧道涌水量预测计算方法探讨
[摘要]从2种隧道涌水量计算方法的基本原理出发,讨论了其计算步骤、公式及适用条件。选择合适的计算方法预测涌水量,有助于预警和制定施工对策。以杭长铁路高岭隧道工程为例,采用水均衡法对隧道进行涌水量预测,然后对其涌水量进行评价和提出相应的工程建议,为工程的顺利实施提供了技术支持。
【关键字】高岭隧道;涌水量;预测;水均衡法
1.引言
有关隧道涌水量预测的研究已有近半个世纪,提出和发展了很多方法,但迄今为止无论是隧道正常涌水量,还是最大涌水量,都是依季节变化的,预测时误差较大,尚无成熟的理论和公认的准确计算方法。隧道涌水量预测方法归纳起来主要有:(1)水均衡法;(2)水文地质比拟法。本文详细介绍了上述2种隧道涌水量预测方法的基本原理、计算步骤和计算公式,并以杭长铁路高岭隧道为例,对隧道的涌水量进行了预测,然后对其涌水量进行评价和提出相应的工程建议,为今后深入研究打下基础。
2.水均衡法
水均衡法指在一定范围内,水在循环过程中保持平衡状态,收入和支出相等,查明隧道施工段水的补给、排泄之间的关系,从而获得施工段的涌水量。水均衡法适用于地下水的形成条件较简单的施工地段,可宏观地、近似地预测隧道的正常涌水量和最大涌水量;水均衡法预测涌水量时,常分为地下径流模数法和大气降雨入渗法。
2.1地下径流模数法
概念:指利用一个流域岩溶区内地下径流模数和补给面积,推求出该流域暗河径流总量,或以此评价地质与水文地质条件相似的邻区暗河流域暗河径流量的方法。计算公式如下:
(1)
式中,Q为隧道通过含水体地段的涌水量(m3/d);M为地下径流模数(L/s·km2);F为隧道通过含水体地段集水面积(km2)。
2.2大气降雨入渗法
概念:通过大气降雨与地下水的关系,来反映最终下渗到达地下水的水量的方法。计算公式如下:
(2)
式中,Q为隧道通过含水体地段的涌水量(m3/d);η为岩溶水滞后系数,一般取0.15~0.60;α为降雨入渗系数,碳酸盐岩取0.307;X为日降雨量(mm);F为隧道通过含水体地段集水面积(km2)。
附录C 预测隧道涌水量的方法
C.1 简易水均衡法
C.1.1 当越岭隧道通过一个或多个地表水流域时,预测隧道正常涌水量可采用下列方法:
1 地下径流深度法
AhQS74.2(C.1.1-1)
SSEHWh(C.1.1-2)
BLA1(C.1.1-3)
式中:QS——隧道通过含水体地段的正常涌水量(m3/d);
h′——年地下径流深度(mm);
A——隧道通过含水体地段的集水面积(km2);
W——年降水量(mm);
H′——年地表径流深度(mm);
E——某流域年蒸发蒸散量(mm);
SS——年地表滞水深度(mm);
L1——隧道通过含水体地段的长度(km);
B——隧道涌水地段L长度内对两侧的影响宽度(km)。
2 地下径流模数法
AQSM(C.1.1-4)
FQ/M(C.1.1-5)
式中:M——地下径流模数[m3/(4·km2)];
Q′——地下水补给的河流的流量或下降泉流量(m3/d),采用枯水期流量计算;
F——与Q′的地表水或下降泉流量相当的地表流域面积(km2);
其他符号意义同式(C.1.1-1)。
C.1.2当隧道通过潜水含水体且埋藏深度较浅时,可采用降水入渗法预测隧道正常涌水量。
AWQS74.2(C.1.2)
式中:α——降水入渗系数;
其他符号意义同式(C.1.1-1~C.1.1-3)。
C.2 地下水动力学法
C.2.1当隧道通过潜水含水体时,可用下列公式预测隧道最大涌水量:
1 古德曼经验式
dHHMLQ4ln220(C.2.1-1)
式中:Q0——隧道通过含水体地段的最大涌水量(m3/d);
K——含水体渗透系数(m/d);
H——静止水位至洞身横断面等价圆中心的距离(m);
d——洞身横断面等价圆直径(m);
L2——隧道通过含水体的长度(m)。
2 佐藤邦明非稳定流式
cchrhrhHKmq4cot4)2(tanln20020(C.2.1-2)
项目
单位
L(m)H(m)K(m/d)R(m)hc(m)q0[m3/(s.m)]1DK65+240DK65+510270100.0514.14214170.762DK65+510DK65+700190400.0387.63561470.663DK65+700DK65+800100550.05182.4144620.944DK65+800DK66+250450650.03181.5351720.785DK66+250DK66+430180710.05267.5485781.036DK66+430DK66+8203901000.03346.41021070.937DK66+820DK66+9901701400.05740.81041471.398DK66+990DK67+2102201250.03484.12291321.029DK67+210DK67+3341241800.0510801871.5510DK67+334DK67+383491600.03701.08491671.1411DK67+383DK68+2909072050.015718.96282120.9112DK68+290DK68+4201301850.051125.3111921.5713DK68+420DK68+6832632230.031153.5812301.3314DK68+683DK68+8561732400.051662.7692471.7815DK68+856DK68+9561001850.03871.66221921.2216DK68+956DK69+5706141300.015363.07021370.7417DK69+570DK69+620501800.03836.56441871.2118DK69+620DK70+2005801200.05587.87751271.2919DK70+200DK70+3651651680.03754.31811751.1720DK70+365DK70+4821171630.05930.67151701.4921DK70+482DK70+5821001860.03878.73931931.2222DK70+582DK70+8802981400.015405.75851470.7623DK70+880DK71+0701901150.05551.52061221.2724DK71+070DK71+4904201800.015591.54041870.8525DK71+490DK71+8003101300.05662.87251371.34编号静止水位至隧道等价圆中心的距离渗透系数大尖