铁路隧道涌水量计算23页PPT
某铁路隧道涌水量计算
１ 引 言
在 隧道工 程设 计和施 工之 前 ，有必 要对 隧道
隧道起 讫里程 Ｄ１ ０ １０ Ｄ１ ０ ７ ０ Ｋ１＋ ８ ￣ Ｋ１＋ ９ ，全
长 ６０ １ｍ。进 出 口路 肩 标 高分 别 为 ４７８ｍ 和 ３ ．８ ４５１ｍ ， 隧 道 所 经 地 形 最 大 标 高 ４ ８ ４ ４． ４ ８ ． ｍ ８ （ Ｋｌ＋ ５ ，隧道最大 埋深 ４ ． 。隧道为 单 Ｄｌ ０ ５０ ５２ ｍ） 面坡 （ 上坡 ） 隧址 区位 于低 山丘 陵地 貌 区 ，海 。 拔 ４０４０ ４ ．９ｍ。坡面 平滑光 秃 ，山顶平缓 开 阔，山 顶 多为旱地 。隧道进 口与 出 口处斜 坡上砂 岩块 石
４ 隧道涌水量计算
４１ 含水 层系统 模型 分析 ． 含 水层系 统 中，洞身 位于泥 岩夹砂 岩 中，其
中砂 岩 为透水 层 ，泥 岩 为相 对 隔水层 ， 由于裂 隙
道兼 具 ，而 以裂 隙溶 隙储集 为主 要形式 的含水 结 构 ，而 大型 暗河甚少 。
水流运移 于迂 回 曲折 的裂 隙网络 之 中，研究起 来 困难很大 ，在 计算隧 道洞 身涌 水量时 ，采用等 效 多孔介质 方法进 行研 究 ，用 虚拟 的等效 介质场 来 近 似代 替复杂 的裂 隙介质场 ，将 隧道洞 身视 为处 于 一个 综合含 水层 中，所 以 ，将 泥岩夹砂 岩视 为 综合 含水 层考 虑在该 隧道 的涌水 量计算 中是 比较 合 理 的。而灰 岩位于 洞身 以下 ，所 以，在计算 隧 道洞 身涌 水量 时 ，灰 岩 的影 响可 以不考 虑 。隧 道 洞身 地下 水分布 剖面 图详见 图 ２ 。
土中， 块石 为砂 岩 ；出 口处 为粉质 黏土夹 块石土 ， 厚 ２６ －ｍ，块 石成 分有砂岩 、灰岩 。
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。
隧道涌水量计算单-地下水动力学法
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
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
降水入渗法隧道涌水量计算单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aa1a2dk165655dk166600dk166600dk167000w143461143461a06026hqs11792551101050050945400合计0861345169026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
0.50 0.50
945 400
合
3
计
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 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。
降雨入渗法涌水量计算
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)。
铁路隧道涌水量计算沈课件
确定排水系统设计
涌水量的大小直接影响到排水系统的设计，包括 排水沟、集水坑、水泵等设施的规模和布局。
3
预测隧道运营风险
通过计算隧道涌水量，可以预测隧道在运营过程 中可能出现的水患风险，从而提前采取应对措施 。
对隧道运营安全的意义
保障列车运行安全
01
隧道涌水量过大可能对列车运行造成安全隐患，通过计算涌水
量可以合理安排列车运行方式和速度。
提高隧道养护水平
02
了解隧道涌水情况有助于制定合理的养护计划，及时发现并处
理潜在的安全隐患。
降低运营风险
03
准确预测隧道涌水量有助于降低因水患导致的运营风险，确保
列车运行安全。
在实施截水引流时，需要根据隧道的具体地形、地貌和气候 条件，合理设计截水沟、排水沟的尺寸和布置，确保引流效 果良好。
注浆加固
注浆加固是通过向地层注入浆液，使隧道围岩结构得到加固，提高其防水性能， 从而减少隧道涌水的发生。
注浆加固技术广泛应用于隧道涌水治理中，根据隧道围岩的不同特点，可以选择 不同的浆液材料和注浆方式，以达到最佳的加固效果。
隧道长度：10km
工程名称：某铁路隧道工程
01
隧道埋深：最大50m，最小
20m
02
03
水文地质条件：地下水丰富 ，主要赋存在砂岩和页岩中
04
05
施工方法：新奥法施工
计算方法选择
选择理由
新奥法施工需要精确预测隧道涌 水量，以确保施工安全和顺利完 成
计算方法
基于水文地质勘察资料，采用数 值模拟方法进行涌水量预测
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。
铁路隧道涌水量计算.沈42页
λ＝2.70。
（2）在已知降水入渗系数（α）时，计算求 得地下径流模数：
M年 = 0.0317X•α
〔l/s.km2〕
式中：X－多年平均降雨量〔mm〕；
α－降水入渗系数。
降水入渗系数（α）
• 定义：一个地区单位面积上降水入渗补给地
型及其径流形式、接受降雨补给方式及岩 溶发育强度级别分为两个类型：Ⅰ类和Ⅱ 类岩溶隧道。
隧道涌水量计算方法
• 地下径流模数法 • 降水入渗法 • 地下水动力学法 • 水文地质比拟法 • 数理统计法 • 流域水文模型法 • 其它方法：评分法、同位素氚法。
地下径流模数法
• 适用条件：适用于非岩溶岩类隧道〔基岩裂隙水〕
• (4) 隧道集水面积横向边界的划定应综合考虑岩
性（岩性控制富水性）、构造（构造控制富水地 段）、地形地貌（地形地貌影响补给条件）、岩 体渗透结构类型〔散体状、层状、带状、网络状 及管道状结构〕及隧道位置、埋藏深度等有关因 素圈定出相应的隧道集水面积块段。
四 隧道涌水量计算方法
• １ 隧道分类： • 〔１〕非岩溶岩类隧道 • 〔２〕岩溶岩类隧道：按岩溶含水介质类
•
Qmax ≈1.Biblioteka 0 Qs• 式中：Qmax－隧道通过含水体地段的最大涌水量〔m3/d〕，
约等于隧道正常涌水量的1.5倍；
•
Wmax－多年最大降水量〔mm〕。
降水入渗法
• Ⅱ类岩溶隧道 • 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
隧道集水面积（A）〔km2〕 隧道涌水影响宽度（R）〔m〕
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。
铁路隧道涌水量计算.沈42页
（３）《铁路工程不良地质勘察规程》TB10027－ 2019，称之为岩溶水滞后系数η： η＝1/ｔ
降雨量（W）〔mm〕
• 定义：表示在一定地点、一定期间内降雨的厚度
或深度。
• 应向当地气象部门〔或雨量站〕 搜集下列六项降
雨量资料：
• 多年平均降雨量； • 多年最大降雨量； • 多年月最大降雨量（或最大三十日降雨量）； • 多年各月平均降雨量； • 多年最大一日降雨量（或最大24小时降雨量）； • 年平均气温。
讲述的内容
• 隧道涌水量计算技术标准 • 隧道涌水量计算工作程序与计算方法的选
择
• 隧道涌水量计算参数 • 隧道涌水量计算方法 • 隧道涌水量计算精度级别及允许误差 • 隧道涌水量计算的评价
隧道涌水量计算技术标准
• 铁路工程水文地质勘察规程 〔TB10049-2019〕，以下简
称《规程》。
• 水电水利工程钻孔抽水试验规程〔DL/T 5213-2019〕 • 水利水电工程钻孔压水试验规程〔SL 31-2019〕 • 技术手册 • 1）铁路工程地质手册〔第1版〕 铁道部第一勘察设计
下水的量与总降水量的比值。
• 降水入渗系数的取得： • （1）降水入渗系数可取自中华人民共和国
《区域水文地质普查报告》（1200000）。
• （2）宜〔昌〕万〔州〕铁路科研项目《复
杂岩溶隧道勘察及综合整治技术》成果：
鄂西南地区碳酸盐岩类的降水入渗系数
α=0.15~0.80
• （3）降水入渗系数的经验数据
隧道涌水量计算工作程序与 计算方法的选择
• 涌水量计算方法的选择
按隧道围岩的含水岩组类型； 按工作阶段选择隧道涌水量计算方法。