岩溶隧道涌突水量计算方法深化与应用适宜性研究

Tunnel gushing water is one of the main geological hazards of underground engineering in karst region, the gushing water prediction method developed along with the increasing tunnel construction, but the commonly used forecasting theory and the analytical formulas still have many deficiencies and errors, as the analysis method is based on the ideal concept model and the mathematical methods has harsh applicable conditions. This research is based on a large number of studies of the karst tunnel that has been construction, reviewed the studies about the tunnel gushing water problem, summarized various calculation method and their application suitability, combined with the evolution model of karst water in tunnel project site, suggested a computation method and formula suitable to geology conditions ( karst water system ) with appropriate means to determine primary parameters, modified the calculating formula for more reliability and universality, and improved the karst tunnel gushing water prediction accuracy. The research results has important significance for the tunnel construction in karst area. Through the tracking survey and the physical simulation of the tunnels under construction, compared and analyses the controlling factors of gushing water, discussed water outburst process during tunnel construction process.

隧道涌突水是岩溶地区地下工程主要的地质灾害。随着我国隧道工程建设增多，涌水量预测方法也有了很大的扩展，取得了一定的成效，但目前常用的理论解析公式在涌水量预测仍然存在许多不足和较大误差，分析原因主要为建立在理想概念模型的基础上建立的数学方法，其适用条件十分苛刻。本课题研究基于已经完成、在建的大量岩溶隧道工程的相关研究实例、总结已有隧道涌突水研究成果，归纳总结各类计算方法、理论的适用性，进一步结合隧道工程区岩溶水循环径流模式，拟定相关地质条件（或岩溶水径流系统）适宜的计算方法、公式，及其主要计算参数的合理获取路径；并通过在建隧道工程的跟踪调查、物理模拟，深入对比分析地下水涌出的各种受控因素，探讨隧道施工过程的涌突水量过程机制；进而修正既有相关公式，进一步提高计算公式的可靠性和普适性，提高岩溶隧道涌突水量预测精度。研究成果对于指导岩溶地区隧道工程施工具有重要的意义。

通过对大量工程实例的综合分析，理论探讨并深化常用隧道涌水量解析解公式（算法）的数学模型、理论假设、使用限制及其适用条件等。.研究通过已有工程实例的对比分析，总结探讨常用的动力学法计算公式的理论推导、涌水模式、适用条件，目前针对均质型涌水模式（Ⅰ）、水平层状涌水模式（Ⅱ）、垂直层状涌水模式（Ⅲ）的常用计算法、边界条件进行了讨论；通过在建隧道工程的跟踪调查、物理模拟，分析施工过程中地下水头边界变动、水量衰减及其与地下水静、动储量的关系，探讨不同循环模式下的隧道施工过程中涌突水量过程机制；完成对均质含水层、向斜构造的互层状含水层的物理模型试验、数据进行统计分析与整理，并针对水位降深S与渗透系数K的关系、涌水量Q、水位降深S与时间T这三者的试验数据进行拟合，从而获得这三者的相关性，对现有的经验公式进行算法改进。