某隧道斷層帶疏水降壓設(shè)計(jì)研究.pdf

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1、第３１卷第９期長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)Ｖｏｌ．３１Ｎｏ．９２０１４年９月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＳｅｐ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１４．０９．０１４２０１４，３１（０９）：７４－７８某隧道斷層帶疏水降壓設(shè)計(jì)研究吳銳，許婷婷，方，張騰飛（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)工程學(xué)院，武漢４３００７４）摘要：以某隧道工程為背景，結(jié)合斷層Ｆ場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，通過(guò)深孔抽水、壓水及水位恢復(fù)試驗(yàn)綜合確定斷層帶滲透系數(shù)，分析了該斷層的水文地質(zhì)特征?；诖?/p>

2、，建立非完整潛水水平坑道位于無(wú)限含水體計(jì)算模型，對(duì)采用３種不同的排水洞布置方式及井點(diǎn)降水這４種方案進(jìn)行了理論降水計(jì)算分析。最后，綜合以上方案理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析得出：采用兩側(cè)設(shè)置排水洞方案能夠有效降低水位，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；實(shí)踐也表明：降水方案合理可行，可為該地區(qū)其他類(lèi)似隧道排水工程提供參考。關(guān)鍵詞：隧道工程；斷層帶；疏水降壓；井點(diǎn)疊加法中圖分類(lèi)號(hào)：Ｕ４５５文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ文章編號(hào)：１００１－５４８５（２０１４）０９－００７４－０５［６］變化。１９３５年，美國(guó)學(xué)者泰斯（Ｃ．Ｖ．Ｔｈｅｉｓ）首次提出地下水向井孔的不穩(wěn)定流動(dòng)公式，稱(chēng)為泰斯公１

3、研究背景式。泰斯公式的出現(xiàn)，不僅在理論上，而且在實(shí)際應(yīng)隨著我國(guó)公路、鐵路和地鐵的快速發(fā)展，越來(lái)越用上為研究地下水流向井孔的運(yùn)動(dòng)奠定了基礎(chǔ)。此多的工程需通過(guò)修建隧道穿越。而在隧道掘進(jìn)工程外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，已有大量學(xué)者將數(shù)值模中難免會(huì)遭遇溶洞、斷層、暗河、瓦斯、天然氣等各種擬運(yùn)用到地下水滲流分析中。不良地質(zhì)問(wèn)題。對(duì)于富水隧道，往往容易發(fā)生涌水、本文研究的岳山隧道全長(zhǎng)１００００多米，最大埋突泥等各種不良地質(zhì)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象不僅增加了施深６００多米，為單面下坡，隧道穿越得勝場(chǎng)槽谷的高工難度甚至導(dǎo)致施工無(wú)法運(yùn)作，而且也威脅著施工壓富水Ｆ

4、斷層及得勝場(chǎng)暗河，斷層規(guī)模大，發(fā)育著人員的安全，此時(shí)必須進(jìn)行地下水控制，主要措施就多條次級(jí)分支，斷層沿?cái)鄬訋芏?、漏斗、泉水等十是進(jìn)行工程降水。分發(fā)育，該段發(fā)生突水突泥的風(fēng)險(xiǎn)程度、規(guī)模和工程隨著地下水開(kāi)發(fā)利用規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)地下水認(rèn)處理難度，為國(guó)內(nèi)外罕見(jiàn)，是該隧道乃至全線(xiàn)最困難識(shí)的加深，國(guó)內(nèi)外對(duì)于地下水動(dòng)力學(xué)的研究比較多。地段，也是公認(rèn)的世界級(jí)難題。該超高壓富水大Ｆ達(dá)西（ＨｅｒｒｙＤａｒｃｙ）于１８５６年根據(jù)在砂柱中水的滲斷層長(zhǎng)達(dá)２００余米、最大水壓力達(dá)２．５ＭＰａ以上，斷［１］透實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出水在孔隙介質(zhì)中流動(dòng)的基本定層規(guī)模大，成分復(fù)

5、雜，構(gòu)造作用強(qiáng)烈，所處特殊位置律，稱(chēng)之為達(dá)西定律。該定律至今仍是地下水動(dòng)力使其成為隧道施工安全和環(huán)境造成影響的高風(fēng)險(xiǎn)地［２］學(xué)最基本、最重要的定律。１８６３年，裘布依（Ｊ．段。目前，正洞、平導(dǎo)均進(jìn)入該斷層及影響帶，正洞Ｄｕｐｕｉｔ）提出圓島狀含水層中心一口完整抽水井條剩余２３７ｍ，平導(dǎo)剩余１７８ｍ。場(chǎng)區(qū)風(fēng)向隨季節(jié)變化件下的地下水穩(wěn)定流動(dòng)的方程；１９世紀(jì)８０年代，福而變化，隧道通風(fēng)困難，危險(xiǎn)源多，防范壓力巨大。［３］希海默（Ｐ．Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍｅｒ）開(kāi)始研究比較復(fù)雜的穩(wěn)本文基于地下水滲流理論，通過(guò)數(shù)學(xué)解析的方定流動(dòng)問(wèn)題。１８８９年，

6、俄國(guó)數(shù)學(xué)和力學(xué)家茹可夫斯法建立非完整潛水水平坑道位于無(wú)限含水體計(jì)算模基（Ｈ．Ｅ．Жуковский）提出穩(wěn)定滲流的微分方型，進(jìn)行了３種不同排水洞布置方案的降水計(jì)算，采［４］程；１９０４年，法國(guó)水力學(xué)家布西涅斯克（Ｊ．Ｂｏｕｓｓ用井點(diǎn)疊加法進(jìn)行了井點(diǎn)降水方案的理論計(jì)算分［５］ｉｎｅｓｑ）導(dǎo)出潛水不穩(wěn)定流的微分方程；１９２２年，蘇析，可為該隧道的降水工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。聯(lián)學(xué)者巴夫洛夫斯基在水工建筑物的滲流理論和應(yīng)［５］用方面做出重要貢獻(xiàn)，但這階段研究主要屬于地２斷層帶地質(zhì)條件下水穩(wěn)定流動(dòng)問(wèn)題；到２０世紀(jì)２０年代，美國(guó)大規(guī)模開(kāi)采地下水

7、，使得地下水水位隨時(shí)間發(fā)生了明顯的Ｆ斷層沿得勝場(chǎng)槽谷西側(cè)分布，斷層與槽谷走收稿日期：２０１３－１１－２６；修回日期：２０１４－０３－０７作者簡(jiǎn)介：吳銳（１９９０－），男，湖北孝感人，碩士，主要從事巖土工程與地質(zhì)災(zāi)害研究工作，（電話(huà)）１５０７１４６２８７２（電子信箱）７２８４１１２５９＠ｑｑ．ｃｏｍ。第９期吳銳等某隧道斷層帶疏水降壓設(shè)計(jì)研究７５向基本一致，為ＮＥ３５°～４５°；斷層傾角為５０°～７０°，平面發(fā)育長(zhǎng)度４５ｋｍ、地表寬度為２４５ｍ。巖性成分復(fù)雜，具有飽水含碎石粉質(zhì)黏土或碎石土的類(lèi)似性質(zhì)，其下盤(pán)、上盤(pán)裂隙發(fā)育帶導(dǎo)水能力強(qiáng)，核

8、部地段導(dǎo)水能力一般，圍巖強(qiáng)度低、穩(wěn)定性差，受水的浸泡軟化，工程性質(zhì)更加惡化，是隧道遭受突泥、坍方的高風(fēng)險(xiǎn)地段，圍巖等級(jí)為Ｖ—Ⅵ級(jí)，在隧道的施工開(kāi)挖中，將會(huì)面臨涌泥、塌方的嚴(yán)重威脅。斷層帶主要由泥灰?guī)r、斷層泥、斷層角礫巖、糜圖１深孔水位