隧道涌水量计算单-地下水动力学法
隧道涌水量预测方法及其分析
承压或潜 水含水 层 无 5 限深掌子面涌水量 (平 Q = 4 Krs 面) 承压或潜 水含水 层 无 πKrs 6 限深时掌 子面涌 水 量 Q = 2 (半圆形 ) πKM s 承压含水 层有限 降 深 4 Q = 7 ( 15 ～ 20m ) 时掌子面 π M - 1 + 2 ln 3 R r 2 M 涌水量 (平面 ) πKM sr 承压含水 层有限 降 深 2 Q = 8 ( 15 ～ 20m ) 时掌子面 3 R M + r ln - 1 2 M 涌水量 (半圆形 ) 承压或潜 水含水 层 隧 KH2 gL 9 道两侧边 墙单位 长 度 q = R 进水 说明 : q为两侧隧道单位长度涌水量 ; H g、 h s、 h g 分别为隧道以及 潜水位高度 ; R、 R s、 R g分别为影响半径 ; H为隧道顶板至河水面高度 ;
式中 : Q t 为隧道掌子面非稳定流涌水量 ; T 为导水系数 ; R 为距开挖面的距离 ;ξ 为 ( r处 ) 水位降深 ; P 为开挖面上水 的自喷压力 ; W 为水的比重 ; S 为储水系数 ; t为涌水经历的时
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四川建筑 第 27 卷 6 期 200 7 1 12
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9H 9n
r2
= Q ( t > 0)
( 7)
= z ( Βιβλιοθήκη > 0) = H2 ( r, z) ∈Ω
Γ =0
[收稿日期 ] 2007 - 01 - 19 [作者简介 ] 陶玉敬 ( 1982 ～ ) , 男 , 河南信阳人 , 硕士研
涌水量计算
第三节、隧道洞室涌水量预测一、水文地质参数计算为取得计算洞室涌水量的水文地质参数，进行钻孔提（抽）水试验，利用提水试验和抽水试验结果，采用地下水动力学方法及相关计算公式，大部分按潜水非完整井计算出提水的渗透系数K 抽水，另外根据提水后的恢复水位与时间的关系，即s~t 关系计算出恢复的渗透系数K恢复，并参照当地岩性的渗透系数K ，将该三种方法求得的渗透系数K 值并结合钻探过程中冲洗液的消耗量，岩体的破碎性、岩性的矿物组成及充填胶结情况，给定一个建议的渗透系数K 值。
求得水文地质参数，其提水时K 值计算公式如下：K=22)lg (lg 733.0hH r R Q --ω 其中：K ——渗透系数（m/d ）。
Q ——出水量（m 3/d ）。
R ——影响半径（此值根据《工程地质手册》第二版表9-3-12查得） r ω——钻孔半径（m ）。
H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。
h ——抽水稳定时含水层的厚度（m ）。
恢复水位计算渗透系数K 值公式如下：()212ln 25.3S St r H r K ωω+=（完整井）其中：K ——渗透系数（m/d ）。
r ω——钻孔半径（m ）。
H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。
S 1——抽水稳定时的水位降深（m ）。
S 2——地下水恢复时间t 后水位距离静止水位的深度（m ）。
t ——水位从S 1恢复到S 2的时间（d ）。
具体计算过程及计算结果见附表5：钻孔提（抽）水试验渗透系数（恢复水位）计算成果表。
二、洞室涌水量的估算方法 （一）、洞室涌水量的补给来源为了更准确预测隧道洞室涌水量，通过野外水文地质调绘，并分析洞室地下水的补给来源，含水岩性的空间分布、富水性，结合钻孔对地下深处地质情况的揭露，参考物探测井成果，我们认为隧道洞室涌水量的补给来源由以下几部分组成：a ．洞室影响范围内汇集的大气降水渗漏补给量；b ．洞室附近地下水的补给量（包含隧道上行线、下行线间含水层的静储量及洞室两侧地下水的侧向补给量）；c ．地表水流过洞室上方时的渗入补给量；d ．地表水通过节理裂隙、断层破碎带给洞室的侧向补给量；e ．断层破碎带导入洞室的地下水量。
隧道涌水量的预测
隧道涌水量的预测摘要：通过对隧道工程地质勘察，以不同方法计算的隧道涌水量，经分析对比，确定隧道最大涌水量，对隧道的设计、施工起到超前预防作用。
关键词：隧道涌水量，水文地质试验，渗透系数，汇水面积，降水入渗系数1前言隧道涌水量的计算，是工程地质勘察过程中非常重要的一环，尤其对于长-特长隧道，其数值的大小，直接关系到设计、施工所采取的涌、排水措施。
本文通过工程地质勘察过程中不同隧道涌水量计算的实例，讨论了隧道涌水量预测过程中需要注意的几个问题。
2水文地质试验水文地质试验是隧道涌水量计算的关键一环，应根据水文地质条件和场地条件，选用抽水、压水、注水及提水试验等方法。
下面仅就各种试验时应注意的问题介绍如下：2.1抽水试验1、稳定流抽水试验的水位降深次数，一般进行3次，当勘探孔的出水量较小或试验时出水量已达到极限时，水位降深可适当减少，但不得少于2次。
2、当出水量和动水位与时间关系曲线只在一定范围内波动，且没有持续上升或下降趋势时，判断为抽水试验稳定。
2.2压水试验1、压水试验宜采用自上而下的分段压水方法，同一工程中试验段长度应保持一致。
2、试验段长度一般为5m，最长不得超过10m。
3、压水试验宜采用3个压力阶段，一般采用0.3Mpa、0.6 Mpa、1.0 Mpa。
4、压水试验中，每10min宜观测一次压水流量，每一压力阶段在流量达到稳定后延续1.5-2.0h即可结束。
2.3注水试验注水试验一般采用钻孔常水头注水法。
1、采用清水向孔内注水，当水位升高到设计的高度后，控制水头、水量保持稳定。
2、注水试验应进行3次水位升高，每次水位升高宜采用2、4、6m，间距不宜小于1m。
2.4提水试验提水试验采用定水位降深法。
1、单位时间内提水次数应均匀，提出的水量大致相等，并达到水位水量相对稳定。
2、水位水量每隔30min测定一次，计算出出水量，出水量波动值为±10%，水位波动范围10-20cm，即为稳定。
3、提水试验延续时间，应在水位、水量相对稳定后在进行4h即可结束。
隧道涌水量预测的计算方法研究_张雷
隧道涌水量预测的计算方法研究
张 雷1 ,赵 剑2 ,张和平3
(1. 惠州市城乡建筑工程有限公司 ,广东惠州 516001 ;2. 重庆交通大学 ,重庆 400074 ; 3. 珠海市公路局香洲分局 ,广东 珠海 519000)
4 比拟法 比拟法应用类似的隧道水文地质资料来计算 ,
立足于勘探区与借以比拟的施工区条件一致 。因 此 ,这种方法的预测精度取决于试验段和施工段的 相似性 ,两者越相似则精度越高 ,反之则越差 。比拟
收稿日期 :2006 - 08 - 25
12 2 公 路 交 通 技 术 2007 年
洪水期与枯水期的地下径流模数可以 适用 于 岩 溶 区 隧 道 涌
相差数十到百倍 ,季节性要求高 。
水量预测 。
非线性理论方法
首先对隧道标高附近及其以上庞大空
间范围内的水进行系统识别与划分 。
根据各个系统与隧道的空间关系及其
它相关信息 ,确定系统向隧道供水的 可能尚属探索性阶段 。
3 解析法 雅各布和洛曼 (1952) 提出了一种解析法 。解析
法是利用地下水动力学原理计算隧道涌水量 。在地 下水运动学中有以裘布衣公式 (1875) 为代表的稳定 流理论和以泰斯公式 (1935) 为代表的非稳定流理 论 。根据这 2 大理论 ,人们研究出了许多隧道涌水 量预测的经验公式 ,比较常见的有 ,日本的佐藤邦明 公式 、落合敏郎公式 ,前苏联的科斯嘉可夫 (A·H·K. OCTΠ: IKOB) 公式 、吉林斯基 ( H·K·FnpnHcKn) 公式 、 福希海默 ( Forcheimer ·F) 公式以及我国的经验 公 式[6 - 10] 。在基岩地区应多用解析法 ,如秦岭隧道[11] 上就运用了解析法 。该法经过了水文地质模型概 化 ,简化了水文地质条件 ,具有快速实用的特点 。
用经验公式计算隧道涌水量
４８铁道标准设计２０００年６～７月第２０嚣第６～７期用经验公式计算隧道涌水量北方交通大学圭建学浣聂志宏张弥渔李娆摘要利用法圆水力学家计算地下明渠流量的理论，结合隧道工程的特点加以修正，给瘤一个骨算遂道互常滋水量的事经验孚壤论公式，根据王程实践认为是可行的。
关键词隧道燕常漏水蚤半经验半理论公式１概述是，这一方法对勘探试验的要求很高，工作量常瘸计算隧道涌水量豹方法，一般说来有大，因霄露计算成本氇离，失之予经济实蹋。
用经理论公式法、数值计算法和经验公式法三大类。
验公式进行计算，尤其是基于地下水动力学理理论公式往往由水文、水力学原理经严密的数论并结合实际工程总结丙得出的方法和公式，学推导褥毽，然而其适用条件苛刻，实际工程中在其适用范晷内，既简便好用又麓达到一定的很难完众符合这些条件，以至经由此法得到的预测精度，可满足隧道工程勘测、初步设计和施结果与实际相差甚远，缺乏实际应用价值。
数值工的要求。
计算法正得到越来越广泛的应用，其适用性强，２隧道正常涌水量只要地质模型正确就能取得较满意的结果。
但２．１福希海默公式．§。
毒．毒・≈＊・毒・夺・毒・孛・≈，，夺ｔ夺・。
：｝・每・ｗ》・夺・ｔ｝・夺・夺・孛・夺・夺・孛・夺・夺・÷・夺・。
争・夺・—＝§・｛－・夸・．：》・夺・夺・牵・孛・夺・夺ｔ夺・专，专・串・寺一夺・串・加固补强的方法整治。
这里２号框架的拆除是个难点，请教了爆破专家蠢，认为混凝±箱形撵架挢钢麓布置密集，静态爆破效果要较其他建筑物差一些，但仍然是可行的。
考虑到拆除２号框架后，在便梁的终愚下，有霹憝使撼邻ｌ、３号嚣框架产生倾斜，故必须封锁线路，拆除施工便梁。
此时，２号框架可进行原位现浇，同时，１、４号框架可同步进行热匿佟监。
这样虽然在一定程度上影嚷了正常行车，但工期反而会缩短。
如果２号框架必须采用加固的办法，１、４号框染灸有等２号框架麓爨完毕岳，才麓裰继施工，使梁要移动３次，再加上养护期，工期会大大延迟；再说，框架顶面贴枣卜钢板也仍然要影嚷正常行车，否鼷难以完成。
涌水量预测计算方法
涌水量预测计算方法一、前言在隧道建设施工中,涌水灾害是隧道建设中备受关注的问题之一。
它不仅影响隧道建设的正常施工,且会波及到隧道建成后的安全运营。
因此,如何较为准确地预测隧道涌水量的大小,为隧道施工制定合理的防排水措施提供依据,成为众多岩土工程学者日益关注的课题之一。
隧道涌水的预测首先是从定性研究开始的,最早的预测只是通过查明隧道含水围岩中地下水的分布及赋存规律,分析隧道开挖的水文地质及工程地质条件,依据物探、钻探、水化学及同位素分析、水温测定等手段,确定地下水的富集带或富集区以及断裂构造带、裂隙密集带等可能的地下水涌水通道,并且用均衡法估计隧道涌水量的大小。
随着技术水平和施工要求的提高,基于定性分析的隧道涌水预测研究,发展成为隧道涌水的定量评价和计算,主要体现在隧道涌水位置的确定与涌水量预测两个方面。
在隧道涌水位置的确定方面,人们通过隧道围岩水文地质及工程地质条件的定性分析,发展了随机数学方法和模糊数学方法。
在涌水量预测方面,人们根据隧道环境地下水所处地质体的不同性质、水文地质条件的复杂程度、施工的方式及生产的要求等因素,提出了隧道涌水量计算的确定性数学模型和随机性数学模型两大类方法。
岩溶区隧道涌水研究必须要注重水文地质条件的研究, 因为每一种方法、公式的提出都是基于地质条件的研究基础之上的。
岩溶区地质条件一向比较复杂, 从隧道施工期发生的比较严重的涌水事件来看,岩溶区易发生涌水地质条件可以分以下四类:⑴向斜盆地形成的储水构造；⑵断层破碎带、不整合面和侵入岩接触面；⑶岩溶管道、地下河；⑷其他含水构造、含水体。
以上只从宏观上列举了一些可能发生严重涌水的地质条件, 这是远远不够的, 对隧道涌水条件应进行详细研究, 这是其他隧道涌水研究工作的基础,必须予以重视。
[1]二、岩溶区隧道涌水量预测方法目前涌水量预测计算方法很多, 主要有以下几种:1.进似方法这种方法主要包括涌水量曲线方程(一般称Q－S曲线)外推法和水文地质比拟法2 种。
涌水量 计算 案例
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。
隧道涌水量预算
隧道涌水量预测准确预测隧道涌水量一直是国内外隧道建设的难点，目前尚无成熟的方法。
为了使我们的预测尽可能接近实际，进行了大量的水文地质调查与测试，采集了较丰富的数据，拟采用多种方法进行预测。
考虑各段含水带渗透系数的差异，采取分段预测隧道涌水量。
并根据水文地质条件选用三种不同方法（公式）分别计算，以便比较。
8.2.1 竖井比拟法裂隙网络具分段独立性，含水体上、下部均有隔水边界。
设单个竖井居各段裂隙发育系统之中，完全可以达到疏干目的。
又因在不同地段内均有代表性抽水试验孔，按钻孔涌水量曲线方程推求各段隧道底板的涌水量，然后比拟成竖井涌水量，将会较为接近实际。
本次根据ZK28-3、ZK29-1、CZK53-1、CZK53-2抽水试验Q～S曲线曲线方程下推预测涌水量如下表8.2.1：隧道涌水量预测（一）表8.2.18.2.2 地下水动力学法考虑隧道在长期排水的情况下，位于无限厚的潜水含水带中，按有限含水厚度计算涌水量。
采用潜水非完整式水平巷道公式：Q ＝])(2)(4cos )(4ln[kS)(2212121222121R R R R лb R R лb R H R Hkb +-+++式中：H 1=H 2 R 1=R 2Q —预测涌水量（m 3/d ）；H —由隧道路肩起算的含水层厚度（m ）； R —隧道排水影响宽度（m ）； b —隧道宽度（m ）； S —降深（m ）；k —隧道围岩渗透系数（m/d ）。
隧道涌水量预测（二） 表8.2.28.2.3 降水入渗系数法采用的计算公式为：Q＝2.74×α×ω×A其中：Q—计算涌水量（m3/d）；α—入渗系数；ω—年降水量（mm）；A—隧道集水面积（k㎡）。
中条山大部分基岩裸露，地表裂隙发育，有利于大气降水入渗。
但地形陡峭，大气降水易排走不易补给地下水，冲沟地段地势低平有利地下水入渗，根据有关经验数据，中条山混合花岗片麻岩和片岩地区的综合入渗系数取0.20。
隧道涌水量自动计算表
0.44
1
q=
2.51
0.07
0.89
0.38
0.28
0.26
1.18
0.46
2.51
0.13
0.1757 0.3382 0.0728 0.5428 0.3263 1.4558
1.394227969 0.546376227 0.840527594
0.619 2.096 0.342
0.863027113 1.145204572 0.287460437 2.295692122
217.0
13
6.5 1.317 80 6.5 0.125 686 6.5 0.341 48
0.1
225.7
13
6.5 2.229 56
0.1
217.0
13
6.5 0.148 288
0.1
232.3
13
6.5 0.255 61
该段可能涌水 量(m3/d)
75.362 19.290 7.422 23.490 35.503 95.532 105.378 85.980 16.386 124.813 42.482 15.548 647.185
静止水位至洞 底距离H
25 32 48 130 135 160 170 145 95 95 50 10
q=K[(H2-h2)/(Rr)+π(H-
h)/ln(4R/W)]
隧道排水沟深 R（隧道涌水 W隧道断面宽
q(m3/d*k 长度L
度h
影响半径）m 度
r＝W/2 m)
（m）
0.1
225.7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
13
0.1
q=2*α
*K*H/ln(R/r)
预测隧道涌水量的方法
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A h Q S ⋅'=74.2（C.1.1-1） S S E H W h --'-='（C.1.1-2）B L A ⋅=1（C.1.1-3）式中：Q S ——隧道通过含水体地段的正常涌水量（m 3/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（km 2）； 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 ）； S S ——年地表滞水深度（mm ）；L 1——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A Q S ⋅=M （C.1.1-4）F Q /M '=（C.1.1-5）式中：M ——地下径流模数[m 3/(4·km 2)]；Q ′——地下水补给的河流的流量或下降泉流量（m 3/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（km 2）； 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。
A W Q S ⋅⋅=α74.2（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dH HM L Q 4ln 220⋅⋅=π（C.2.1-1） 式中：Q 0——隧道通过含水体地段的最大涌水量（m 3/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 ）； L 2——隧道通过含水体的长度（m ）。
涌水量计算
第三节、隧道洞室涌水量预测一、水文地质参数计算为取得计算洞室涌水量的水文地质参数，进行钻孔提（抽）水试验，利用提水试验和抽水试验结果，采用地下水动力学方法及相关计算公式，大部分按潜水非完整井计算出提水的渗透系数K 抽水，另外根据提水后的恢复水位与时间的关系，即s~t 关系计算出恢复的渗透系数K恢复，并参照当地岩性的渗透系数K ，将该三种方法求得的渗透系数K 值并结合钻探过程中冲洗液的消耗量，岩体的破碎性、岩性的矿物组成及充填胶结情况，给定一个建议的渗透系数K 值。
求得水文地质参数，其提水时K 值计算公式如下：K=22)lg (lg 733.0hH r R Q --ω 其中：K ——渗透系数（m/d ）。
Q ——出水量（m 3/d ）。
R ——影响半径（此值根据《工程地质手册》第二版表9-3-12查得） r ω——钻孔半径（m ）。
H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。
h ——抽水稳定时含水层的厚度（m ）。
恢复水位计算渗透系数K 值公式如下：()212ln 25.3S St r H r K ωω+=（完整井）其中：K ——渗透系数（m/d ）。
r ω——钻孔半径（m ）。
H ——自然情况下潜水含水层的厚度（m ）。
S 1——抽水稳定时的水位降深（m ）。
S 2——地下水恢复时间t 后水位距离静止水位的深度（m ）。
t ——水位从S 1恢复到S 2的时间（d ）。
具体计算过程及计算结果见附表5：钻孔提（抽）水试验渗透系数（恢复水位）计算成果表。
二、洞室涌水量的估算方法 （一）、洞室涌水量的补给来源为了更准确预测隧道洞室涌水量，通过野外水文地质调绘，并分析洞室地下水的补给来源，含水岩性的空间分布、富水性，结合钻孔对地下深处地质情况的揭露，参考物探测井成果，我们认为隧道洞室涌水量的补给来源由以下几部分组成：a ．洞室影响范围内汇集的大气降水渗漏补给量；b ．洞室附近地下水的补给量（包含隧道上行线、下行线间含水层的静储量及洞室两侧地下水的侧向补给量）；c ．地表水流过洞室上方时的渗入补给量；d ．地表水通过节理裂隙、断层破碎带给洞室的侧向补给量；e ．断层破碎带导入洞室的地下水量。
某高速公路浅埋山岭隧道涌水量估算及评价
某高速公路浅埋山岭隧道涌水量估算及评价[摘要]隧道涌水量估算公式有多种，可结合隧道特点及前期收集或通过试验获得的水文地质参数有针对性的选择。
本文笔者以主持的某一浅埋隧道项目为例，分别运用地下水动力学法、降水入渗法、过水断面迳流量法三种方法计算涌水量的过程，供大家参考。
[关键词]公路隧道地下水涌水量0引言涌水量的估算是隧道勘察报告中水文地质条件分析的重要内容，简言之，主要是通过地表观测季节性泉水点和长流水点的流量、钻孔抽（注）水试验、压水、提水试验等方法，运用试验数据分析计算首先求得围岩的渗透系数K值，然后根据隧道的具体特点选用合适的计算公式进行涌水量估算的过程。
进而对隧址区地下水的富水程度进行分析，为隧道掘进施工过程中产生的利害关系提供数据上的预测、提供设计参考依据。
1隧道充水条件分析隧道设计为左右双洞中型分离式岩质隧道，低山丘陵地貌。
隧址区降雨充沛，植被发育，节理、裂隙发育，冲沟较为发育，多为季节性冲沟，进口端东津河支流虽为常年流水河谷，但位于洞底设计标高以下数米，因此大气降水是隧道的主要充水来源。
因山体坡度较陡，大气降水多沿山体表面或冲沟流向坡脚低洼平坦地带，少量沿孔隙、裂隙渗入地下，作为地下水补给来源。
当隧道揭露含水裂隙、孔隙后进入隧道，因此岩土层裂隙、孔隙是隧道充水的主要通道。
因隧道埋深较浅，地下水水头压力小，渗透性较弱，因此充水强度低，雨季大气降水渗入地下，经短距离迳流进入隧道，充水强度有一定增加。
隧道揭露含水层时地下水主要排泄方式为淋水、滴水和渗水，局部沿裂隙有小股状涌水现象。
2隧道涌水量估算《公路工程地质勘察规范》第5.13.10条：隧道的地下水涌水量应根据隧址水文地质条件选择水文地质比拟法、水均衡法、地下水动力学等方法进行综合分析评价。
但是该规范及《公路隧道设计规范》的条文、条文说明及附录都没有相关的具体方法及公式，只能参照相近规范及手册进行估算。
2.1地下水动力学法根据左线勘察施工钻孔注水试验成果，结合隧址区水文地质条件，根据《铁路工程地质手册》表2-4-9，隧道涌水量预测采用地下水动力学法裘布依稳定流理论公式计算如下：裘布依公式法：式中：Q—涌水量（m3/d）；B—隧道通过含水层中的长度（m），右线695m，左线672m；K—含水层渗透系数（m/d），由注水试验求得取K=3.2×10-2；H—含水层的厚度（m）；取平均为100m；h—水位下降曲线在隧道边墙上的高度（m）；（不考虑）R—隧道涌水量的影响半径（m），经计算：隧道右线涌水量Q右=695×0.032×10000/716=311m3/d；隧道左线涌水量Q左=672×0.032×10000/716×2=301m3/d，计算结果表明，隧道通过地段一般涌水量左线为311m3/d，右线为301m3/d。
隧道洞室涌水量预测
隧道洞室涌水量预测隧道洞室涌水量预测：采用大气降水入渗估算法、达西定律计算法、水平廊道集水计算法三种方法计算。
⑴、大气降水入渗法：Q=α?F?P /365式中：α－大气降水入渗系数（取10%）；F－隧道影响带汇水面积（按隧道两侧各400m计）；P－大气降水量（当地年平均降水量上限，查阅资料，计p=610mm）。
⑵、达西定律计算法：Q=K?I?L?B式中：K－渗透系数；I —水力坡降（根据经验，取I=1）；B－计算断面宽度，取洞底以上部分渗水段周长（单洞三车道，计B=35m）。
L－计算断面长度。
⑶、水平廊道集水半经验公式，计算断面如图。
式中：Q－隧道稳定涌水量（m3/d）；L－隧道含水段长度（m）；H－洞底以上含水层厚度（m），取厚度不同段平均值；h0－洞内排水沟设计水深（m），取0.5m；R－影响半径，取200m计；r为隧道宽度的一半（m）地下水迳流模数法Qs=M?AM=Q＇/F式中：Qs——隧道通过含水体地段的正常涌水量（m3/d）；M——地下迳流模数［m3/（d?km2）］；A——隧道通过含水体地段的集水面积。
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）。
水平巷道地下水动力学法公式式中：Q——隧道涌水量，m3/d ；B——隧道含水体长度；K——含水体渗透系数；H（S）——水柱高度（水位降低）；R——隧道含水体降水影响半径（m），勘察区内地下水不具承压性按公式R=2S 进行计算；6、地下水疏干静水量古德曼经验式式中：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；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）；L——隧道通过含水体的长度（m）。
佐藤邦明非稳定流式式中：Q0——隧道通过含水体地段的单位长度最大涌水量［m3/（s?m）］；m——换算系数，一般取0.86；K——含水体渗透系数，h2——静止水位至洞身横断面等价圆中心的距离（m）；r0——洞身横断面等价圆直径（m）；hc——含水体厚度（m）。
预测隧道涌水量的方法
3 ①表 1 中预测的正常涌水量尚待施工后验证; ②本法实例见 《铁路工程水文地质勘测规范》 (TB 10049- 96) 条文说明。
此法适用于越岭隧道通过一个或多个地表水流
域地区, 亦适用于岩溶区。本法采用假设地下迳流模
数等于地表迳流模数的相似原理, 根据大气降水入
渗补给的下降泉流量或由地下水补给的河流流量,
为 1400mm , 年平均气温为 8℃, 进口端 (安康方
向) 汇水面积 7km 2, 年地表排出水量 20×104 m 3, 年
地表迳流深度 28157mm。出口端 (重庆方向) 汇水
面积 24km 2, 年地表排出水量 80×104 m 3, 年地表迳
流 深 度 33133mm。 两 端 平 均 年 地 表 迳 流 深 度
需要注意的, 在预测隧道涌水地段, 特别是突水 地段中, 要反复调查研究, 要根据地下水埋藏、运动、
18 工程勘察 Geotechn ica l Inves tiga tion & Su rvey ing
排泄等条件进行论证, 必要时要到既有类似工程进 行考察, 提取有用信息, 增强结论的可靠性。
本文就预测隧道正常涌水量、 可能最大涌水量 等方面作一阶段性小结, 以抛砖引玉, 取得指正。
预测隧道涌水量的方法
朱大力, 李秋枫
(铁道部第一勘测设计院, 甘肃兰州 730000)
摘要: 在编制《铁路工程水文地质勘察规范》(TB 10049- 96) 中, 我们搜集到一些国家关于预测隧道涌水量方面资
料。经室内研究、现场调查和实际对比, 选择了 9 种比较适合我国情况的方法。在这些方法中, 有的已被规范采纳,
1 前言
目前我国铁路隧道近 5500 座, 约 40% 的隧道存 在着程度不等的涌水或渗漏水, 影响铁路正常运营。 特别是在施工掘进期间, 有时还遇到特大涌水或突 然涌水, 不仅延误工期, 人员也有伤亡。
隧道涌水量计算表
工程名称
分段
起讫里程
降水入渗 多年平均降 隧道通过含水体地段 系数 水量(mm) 的集水面积(km2)
长度(m)
隧道正常涌水量
a
A1 A2
DK165+655 DK166+600 DK166+600 DK167+000
W
1434.61 1434.61
A
0.6 0.26
H
Qs
1179.25 511.01
0.50 0.50
945 400
合
3
计Байду номын сангаас
0.86
1345
2
1690.26
其中Qs：
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。Qs=2.74a·W·A 隧道涌水量(m /d)；a：降水入渗系数 ；W：多年平均降水量(mm)；A：隧道通过含水体地段的集水面积(km )
根据隧道通过地段的年均降水量、最大降水量、集水面积并考虑地形地貌、植被、地质和水文地质条件选取合适的降 水入渗系数经验值，可以宏观、概略预测隧道正常涌水量和最大涌水量。
涌水量计算
涌水量计算第三节、隧道洞室涌水量预测一、水文地质参数计算为取得计算洞室涌水量的水文地质参数，进行钻孔提（抽）水试验，利用提水试验和抽水试验结果，采用地下水动力学方法及相关计算公式，大部分按潜水非完整井计算出提水的渗透系数K抽水，另外根据提水后的恢复水位与时间的关系，即s~t关系计算出恢复的渗透系数K恢复，并参照当地岩性的渗透系数K，将该三种方法求得的渗透系数K值并结合钻探过程中冲洗液的消耗量，岩体的破碎性、岩性的矿物组成及充填胶结情况，给定一个建议的渗透系数K值。
求得水文地质参数，其提水时K值计算公式如下：H2- h2其中：K ------- 渗透系数（m/d）Q ----- 出水量（m3/d）R ――影响半径（此值根据《工程地质手册》第二版表9-3-12查得）r w ---- 钻孔半径（m ）。
H――自然情况下潜水含水层的厚度（m）h――抽水稳定时含水层的厚度（m）。
恢复水位计算渗透系数K值公式如下:r w----- 钻孔半径（m）。
H――自然情况下潜水含水层的厚度（m）51——抽水稳定时的水位降深（m）。
52——地下水恢复时间t后水位距离静止水位的深度（m）。
t――水位从Si恢复到S2的时间（d）。
具体计算过程及计算结果见附表5:钻孔提（抽）水试验渗透系数（恢复水位）计算成果表。
二、洞室涌水量的估算方法（一）、洞室涌水量的补给来源为了更准确预测隧道洞室涌水量，通过野外水文地质调绘，并分析洞室地下水的补给来源，含水岩性的空间分布、富水性，结合钻孔对地下深处地质情况的揭露，参考物探测井成果，我们认为隧道洞室涌水量的补给来源由以下几部分组成：a.洞室影响范围内汇集的大气降水渗漏补给量；b洞室附近地下水的补给量（包含隧道上行线、下行线间含水层的静储量及洞室两侧地下水的侧向补给量）；c. 地表水流过洞室上方时的渗入补给量；d. 地表水通过节理裂隙、断层破碎带给洞室的侧向补给量；e. 断层破碎带导入洞室的地下水量。
第十四讲铁路隧道涌水量计算
❖ 所以，隧道最大涌水量约为正常涌水量的1.5倍。
❖ 非岩溶岩类隧道〔基岩裂隙水降〕水及Ⅰ入类岩渗溶法隧道
❖ （1）计算隧道正常涌水量（Qs）
QS=2.74αW A
•
QS=1000αX A
❖ 式中：Qs－隧道通过含水体地段的正常涌水量〔m3/d〕；
❖
α－降水入渗系数；
❖
W－多年平均降水量〔mm〕；
数理统计法〔相关分析法〕
•
❖ 隧道涌水量变化趋势预测 建立样本回归方程并通过统计检验后
，就可以利用样本回归方程进行预测。预 测就是给定自变量的特定值，利用样本回 归方程对因变量的值进行估计。
水文地质比拟法
❖ 根据已研究或有• 长期观测记录的既有 隧道、矿井坑硐、隧道已施工的掘进段涌 水资料，可以估算水文地质条件与其相似 的隧道涌水量。
❖ 隧道涌水量的计算有两• 种方法：
❖ （1）计算方法一：
Q=1000α•X•A•η
式中：Q－隧道通过含水体地段的雨季涌水量或设 计频率暴雨涌水量〔m3/d〕；
α－降雨入渗系数；
A－隧道通过含水体地段的集水面积〔km2 〕；
η－地下水涌入系数；
X－设计频率降雨量（mm/d），计算隧道雨 季涌水量或设计频率暴雨涌水量时，降雨量值 必须分别采用不同的设计频率降雨量：
流域水文模型法
❖ 适用条件：Ⅱ类岩溶隧道。即与隧道有联 系的地下河流域岩溶• 强烈发育；岩溶含水 介质管道化程度较高；其流量动态对降雨 十分敏感。
❖ 计算方法
流域水文模型的理论基础就是产流、 汇流计算。计算步骤如下：确定流域参数 ；设计暴雨；用瞬时单位线方法计算地面 径流及地下径流；将各时段的地面径流叠 加相应时段的地下径流，即得到全部设计 洪水过程。
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项目 起讫里程 静止水位至 洞身长 渗透系 含水体 隧道等价圆 影响半径 裘布依理论公式 度 数 厚度 中心的距离 单位 L（m） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 DK65+240 DK65+510 DK65+700 DK65+800 DK66+250 DK66+430 DK66+820 DK66+990 DK67+210 DK67+334 DK67+383 DK68+290 DK68+420 DK68+683 DK68+856 DK68+956 DK69+570 DK69+620 DK70+200 DK70+365 DK70+482 DK70+582 DK70+880 DK71+070 DK71+490 DK65+510 DK65+700 DK65+800 DK66+250 DK66+430 DK66+820 DK66+990 DK67+210 DK67+334 DK67+383 DK68+290 DK68+420 DK68+683 DK68+856 DK68+956 DK69+570 DK69+620 DK70+200 DK70+365 DK70+482 DK70+582 DK70+880 DK71+070 DK71+490 DK71+800 270 190 100 450 180 390 170 220 124 49 907 130 263 173 100 614 50 580 165 117 100 298 190 420 310 H(m) 10 40 55 65 71 100 140 125 180 160 205 185 223 240 185 130 180 120 168 163 186 140 115 180 130 K(m/d) 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 R(m) 14.14214 87.63561 182.4144 181.5351 267.5485 346.4102 740.8104 484.1229 1080 701.0849 hc(m) 17 47 62 72 78 107 147 132 187 167 212 192 230 247 192 137 187 127 175 170 193 147 122 187 137
9.63 13.68 40.00 8.89 38.33 9.62 21.76 6.55 53.87 15.31 0.83 5.78 2.86 4.36 7.55 1.23 15.14 1.31 4.60 6.50 7.61 2.56 4.02 1.82 2.47
2599.00 2600.00 4000.00 4000.00 6900.00 3750.00 3700.00 1440.00 6680.00 750.00 751.00 752.00 753.00 754.00 755.00 756.00 757.00 758.00 759.00 760.00 761.00 762.00 763.00 764.00 765.00
2.96 4.21 6.00 2.60 30.00 1.46 8.24 4.64 10.24 8.16 0.44 3.09 1.53 2.34 4.05 0.66 8.14 0.70 2.48 3.50 4.11 1.38 2.17 0.99 1.34
799.00 800.00 600.00 1170.00 5400.00 570.00 1400.00 1020.00 1270.00 400.00 401.00 402.00 403.00 404.00 405.00 406.00 407.00 408.00 409.00 410.00 411.00 412.00 413.00 414.00 415.00
225.08 320.77 851.06 239.74 415.07 155.24 646.02 759.28
2.88 3.18 3.05 5.52 2.54 2.00 0.40 0.99
576.85 836.28 2250.34 855.90 990.77 299.38 408.85 987.77
0.34 0.81 1.86 1.32 2.40 2.03 4.73 2.53 6.08 3.24 2.08 6.25 4.52 8.11 3.75 1.32 3.65 4.05 3.41 5.51 3.77 1.42 3.89 1.82 4.39
91.22 154.09 185.82 593.03 431.77 790.71 804.08 557.55 754.08 158.95 1885.13 812.53 1189.09 1402.75 375.08 809.27 182.47 2351.44 562.01 644.31 377.11 422.98 738.20 766.48 1361.54
155 105 164 178 137 71 35 10
0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 0.05
668.4796 481.1704 727.5392 1062.05 555.4839 267.5485 71.72866 14.14214
162 112 171 185 144 78 42 17
最大涌水量 佐藤邦明非稳定流式 单位
q0[m3/(s.m)]
经验式 单位
q0[m3/(s.m )]
推荐值 单位
q0[m3/(s.m )]
段落
Qs(m3/d)
段落
Qs(m3/d)
段落
Qs(m3/d)
富水强度
3.53 2.04 3.95 2.59 4.54 3.33 6.87 3.83 8.12 4.50 2.66 8.28 5.65 9.91 4.97 1.96 4.87 6.22 4.65 7.60 4.98 2.06 6.06 2.44 6.55
0.015 363.0702 0.03 0.05 0.03 0.05 0.03 836.5644 587.8775 754.3181 930.6715 878.7393
0.015 405.7585 0.05 551.5206
0.015 591.5404 0.05 662.8725
26 27 28 29 30 31 32 33
1.66 2.30 4.79 3.25 5.78 4.49 9.69 5.32 11.81 6.46 3.93 12.06 8.40 14.85 7.24 2.74 7.08 8.60 6.71 10.92 7.27 2.91 8.32 3.54 9.15
446.89 436.08 479.47 1462.14 1040.37 1749.55 1647.47 1171.42 1463.91 316.31 3561.75 1568.41 2209.14 2568.83 723.88 1685.10 354.17 4987.28 1106.80 1277.29 726.98 866.37 1581.05 1487.53 2835.95
952.46 386.70 395.28 1166.49 816.74 1299.12 1168.25 842.96 1007.48 220.66 2416.68 1076.09 1485.85 1715.06 496.66 1206.36 243.75 3608.64 767.73 889.12 498.49 614.36 1150.69 1023.73 2030.24
q0[m3/(s .m)]
编号
0.76 0.66 0.94 0.78 1.03 0.93 1.39 1.02 1.55 1.14 0.91 1.57 1.33 1.78 1.22 0.74 1.21 1.29 1.17 1.49 1.22 0.76 1.27 0.85 1.34
0.015 718.9628 0.05 0.03 0.05 0.03 1125.311 1153.581 1662..33 5.31 3.77 6.85 5.79 13.48 7.23 17.33 9.25 5.94 17.81 12.89 23.09 10.69 3.77 10.41 11.56 9.71 15.69 10.75 4.06 11.08 5.22 12.52
266.41 443.15 531.21 1698.38 1233.00 2259.15 2291.99 1591.59 2148.56 453.40 5384.75 2315.00 3389.11 3995.31 1069.48 2317.35 520.32 6704.74 1602.88 1836.09 1075.25 1210.64 2105.07 2190.71 3881.54
3.14 3.55 3.33 6.01 2.78 2.40 0.71 0.34
628.51 932.97 2450.55 932.13 1083.27 359.81 727.35 338.43
2.08 1.59 0.57 2.70 1.08 2.81 0.41 0.42
416.00 417.00 418.00 419.00 420.00 421.00 422.00 423.00
6.30 7.76 6.58 11.70 5.72 5.78 2.09 1.66
1259.26 2040.98 4850.78 1813.79 2229.74 866.97 2145.75 1657.99
1824.71