隧道工程中的水文地质勘察探析

晏令

（重庆长江工程勘察设计院有限公司 重庆市渝北区 401147）

隧道工程中的水文地质勘察探析

晏令

（重庆长江工程勘察设计院有限公司 重庆市渝北区 401147）

在隧道的建设过程当中，经常会出现涌水、突水等现象，在给工程的实施带来一定难度的同时，也带来了巨大的财产损失和人员伤亡。在工程建设当中，不仅要对工程进行合理设计科学施工，还要重视工程当中的水文地质勘察工作。本文首先对隧道工程当中的综合勘察技术进行了概述；其次，针对水文地质勘察当中的技术方式进行了分析；而后，对地下水涌水量的计算以及预测进行了概述；最后，以某工程为例，解析了水文地质勘察技术的具体运用。

水文地质勘察；隧道工程；涌水量

近些年，随着我国经济的快速发展，隧道建设越来越受到社会各界的重视。隧道建设是需要穿越不同的地质单元的，尤其是在穿越富水深层地区的时候，都会存在渗水、涌水、突水以及水压高等现象。在施工过程中，如果出现涌水的现象，会造成仪器方面的损失，增加建设成本，给施工造成困难。在运营期间，由于漏水的长期作用，也会对隧道造成侵蚀的危害，对隧道的结构造成威胁。因此，需要对隧道工程当中的渗水问题进行不断研究。

1 隧道工程当中的综合勘察技术

在传统的工程地质勘查当中，可以通过地表测绘以及观察来对地质特征进行勘察，但是对于隧道建设就需要运用多种勘察方式，根据当地的地形、地质条件、勘察阶段以及工程类型来对当地的实际情况进行精确勘察，比如遥感技术、大面积的地质调绘、综合物探、地质钻探、综合测井以及试验等综合性的水文地质勘察技术。遥感技术，即通过遥感影像来对地面物体的各种属性进行客观真实的记录，包括地层、岩石、构造、地貌、植被以及人文活动等信息。大面积地质调绘，即属于工程地质测绘当中的前提基础，从宏观到微观、从现象到本质以及从定性到定量观察来进行分析。主要是在实际的地质现象的基础上，在地质理论的支持下，对现场的各种地质现象进行分析研究。综合物探，即通过一种地质体的物性来对未知的地质问题进行分析，其中的数据采集会因为地形、地质以及物性不均等多种自然因素和人文因素的影响而产生变化。物探具有轻便、快捷以及成本低廉的特点，但是对于探测成果的精度却不怎么高。在勘测的过程当中，通常有地震折射波法、地震反射波法、瞬变电磁法、高密度电法、音频大地电磁法以及高频大地电磁测深等方式[1]。

2 水文地质勘察中的技术方式

2.1 地下水的分类

在进行水文地质研究当中，地下水的分类如表1。

表1 地下水分类表

2.2 水文地质勘察技术方法

在水文地质勘察技术方面，包括对地貌、地表水、水井、地层、地质构造、泉水以及水质的调查，主要方法为水文地质测绘、水文地质物探、水文地质钻探以及水文地质测绘等。在对隧址区的水体进行探测的时候，常用的方式有水文地质法、地质雷达技术以及红外线技术。水文地质法即从地下水的补给、径流以及排泄通道等方面，对褶皱、断层破裂带、裂隙密集带以及燕岩溶发育通道来进行地质涌水方面的勘探。地质雷达，即对地下水进行有效的探测，目前新型的探测手段分为瞬变电磁法和激发极化法两种，不同的是前者是用来探测浅水区，后者是用来探测深水区的。

3 地下水涌水量的计算与预测

3.1 涌水机理

在隧道工程建设当中，如果其中的岩土体属于含水段的时候。在隧道的开挖过程当中，会破坏原有的汗水岩体层，使得地下水渗流场与地应力长的动态平衡体系被打破。在这个时候，含水的岩土体会为了自身的稳定性，最大限度的让双场产生新的动态平衡体系。在这种情况下，就会使得地下水出现不同形式，比如深处、堵水、淋雨、涌水以及突水等，来通过隧道向外部环境进行排泄，这样就会形成涌水现象。

3.2 涌水现象出现地区的地质条件以及特征

隧道涌水和突水现象与含水层的地下水水头压力、相对隔水层、断层、裂隙结构面以及隧道工程对围岩的破坏程度等外部因素是息息相关的，如表2所示。

表2 涌水突水区域的地质条件以及特征

3.3 隧道涌水量分类和时间的关系

隧道当中的涌水量包括施工中最大涌水量、递减涌水量以及运用中的经常涌水量这三个部分。其中的关系如图1所示。

图1 涌水量和时间的关系

3.4 涌水量的计算和预测

在隧道建设当中其涌水量是随着季节的变化而变化的，其中的影响因素包括气象、地质、含水层、地形地貌以及河流水文等多种外部因素。现阶段对于涌水量的预测方式是比较多的，分为地下径流模数法、地下水动力学法、降水入渗法、经验解析法以及模糊数学法等几种[2]。根据实际情况，需要综合成整体隧道正常涌水量和可能最大涌水量的方法如表3所示。

4 工程实例

在某隧道工程当中，隧道全长5658m，最大埋深为280m，隧道入口的标高为144m，出口的标高为165m，位于线路里程DK1011+320到DK1016+978。在隧道的建设工程当中，DK1013+250到300段是处于一山间谷地当中，经过调查发现该地段长年流水，在此隧道当中的中心低速异常带有岩性破裂的现象，同时也是隧道的地埋处。因此，在此地段当中存在地下水通道。而在DK1016+435到455的地段，发现水流沟，并且在节理裂隙上面出现少量基岩裂隙水渗出现象，此处地段也是隧道的地埋处，因此这段存在构造成因的地下水通道。

为了确定地下水的发育情况和地下水通道的涌水情况，需要在预测到的地下水通道段进行钻孔，并且进行单孔抽水试探，可以对出水量Q和渗透系数K来进行精准计算。两个孔的初始位置为3.24m，静水止为分别为3.23m和0.86m，利用Q=QM/t来计算，Qm为抽水的总水量，t为水位恢复静止的水位总时间，其中空的出水量分别是0.3m3和0.08m3，可以算出两个孔的出水量为1.309m3/d和0.350m3/d。在隧道涌水量的预测过程当中，采用径流数模法来进行对正常涌水量和最大涌水量的预测，如果平均地下径流模数为120.9m3/d，在平水期和丰水期的地下径流模数为151.88m3/d和226.52m3/d，因此根据表3中的公式可以算出积水面积A为5066km2。

因此，而已计算出某隧道工程的正常涌水量Q为860m3/d，最大的涌水量为1283m3/d，可以推断出涌水量和渗透系数都不是特别大，此段是属于弱富水区段[3]。

表3 隧道涌水量计算方法

5 结语

综上所述，可以得出在隧道工程建设之前，应该提前做好勘察工作，隧道的方位需要尽量选择在水文地质条件相对比较好的地段进行建设；为了防止在隧道建设过程当中，需要对隧道涌水、突水等现象采取相关措施，加强水文地质的勘察力度，运用最新的勘察技术，要对涌水量进行严格设计，运用多种方式对隧道的涌水量进行验证，保证隧道工程的整体质量。

[1]谭远发.长大深埋隧道工程地质综合勘察技术应用研究[J].铁道工程学报，2012（4）：24～31.

[2]王辉，高福华.隧道工程中的水文地质勘察与预测[J].交通标准化，2010（13）：213～216.

[3]任佳，胡国忠，职晓阳，贺建明，王宏图.鸡公山隧道水文地质勘察分析及涌水量预测[J].重庆大学学报（自然科学版），2007（4）：52～55.

U452.1+1

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1004-7344（2016）04-0190-02

2016-1-20