二十里堡隧道水文地质特征及涌水量预测

摘要：通过对二十里堡隧道的水文地质勘察资料的分析评价，并采用地下水动力学法和经验公式法分段预测了隧道的正常涌水量和最大涌水量，通过对两预测结果的综合分析比较，从而得出隧道的分段涌水量，由此确定隧道贫富水区段，进而提出了隧道的施工建议。

关键词：隧道水文地质涌水量

中图分类号：U45文献标识码： A

1 工程概况

二十里堡隧道主要穿越青山，位于大连市金州城区东北部约6公里处，距大连市中心25公里，占地20余平方公里。青山属长白山系，千山余脉，主体呈南北走向，多为低山丘陵，植被茂盛，间有果园，形成环山林带。二十里堡隧道起讫里程为DK37+030~DIK44+690，全长7660m。洞身最大埋深约156m，其中DK37+030~DK37+800为明洞。

2 水文地质特征

2.1 地层岩性

隧道区范围内丘前缓坡及丘间沟谷内表层多为第四系全新统人工堆积层及第四系上更新统坡残积层覆盖，下伏基岩主要为震旦系上统金县群兴民村组石灰岩及太古生界鞍山群董家沟组变质岩，分布于二十里堡隧道整个隧道区。

2.2 地质构造

大连市区位于华北断块区辽东块隆的南端,西与下辽河辽东湾块陷毗邻,南与黄海块陷相接。本区新的构造运动具有整体性抬升的特点，第四纪以来相对抬升幅度达200m左右，大连及周围地区的地震活动，主要受北东和北北东及西北至北西西向两组深大断裂的控制，北北东向的郯庐断裂是纵横南北的深大断裂，是我国东部规模最大、现代活动强烈的断裂构造，历史上沿此断裂曾发生过多次破坏性地震，与郯庐大断裂相平行的金州大断裂，分布于金州区以北。主要断裂构造如下：

本区断裂主要有金州断裂带、九里庄断裂及金州―登沙河断裂。

金州断裂带：位于金州-普兰店-瓦房店一线，呈断续分布，长达150km。金州-普兰店段上盘为晚元古代和古生带沉积岩层，下盘为太古代变质岩，断裂破碎带宽度宽约几十至几百米，其组成比较复杂。呈北北东向，倾向西，倾角40～80度，为压至压剪性断裂，破碎带发育。与线路关系成大角度通过。金州断裂也是一条地震活动带，该断裂大连－普兰店段历史上发生过2次5级以上破坏性地震，根据辽宁地震研究所的断层泥测龄数据，断层活动年代为中更新世。晚更新世以来没有活动，最近几十年的形变资料证实该断裂没有因为最新活动而发生高差变化，近期也没有小震沿该断裂分布的现象发现，说明其不是全新世发震断裂。

九里庄断裂：由NW向转为近EW向的弧形断裂。该断裂在202国道九里庄

收费站南30米处有出露，该破碎带宽约2－5m，有挤压片理和断层泥组成，断层面向西南倾斜，倾角陡立，断裂具明显的压扭性。从区域上看该断裂未切穿上覆盖层，故该断裂的最新活动时代应在晚更世以前，为非活动断裂。

金州―登沙河断裂：位于金州、董家沟、卧龙水库、登嗄河以东一线，呈东西向，延伸约30km，宽约7km，倾向南，倾角20度，为逆断层，破碎带发育，主要由糜棱岩及糜棱岩化岩石组成。

以上断裂以中更新世活动为主。场地构造复杂，但由于其处于相对稳定期，对工程的影响主要在于构造破坏了岩体的完整性，引起岩体强度降低，并引发其它不良地质现象，对边坡开挖不利。

2.3 地表水发育特征

隧道区内地表水系主要为北大河水库，地质调查和勘察期间基本处于干涸状态。

2.4 地下水发育特征

该隧道区洞身内地下水分布第四系孔隙潜水，主要分布在10-ZD-1208（DK37+830左12m）及10-ZD-1209（DK38+300左15m）两孔附近，其余段落基本以基岩裂隙水和岩溶水为主。本次勘探期间勘探孔均揭露水位，水位埋深1.4~46.0m（高程27.42~77.89），主要靠大气降水补给，地下水变化幅度2.0~3.0m。据本次勘探孔资料揭示，第四系孔隙水主要分布于隧道进口处及洞身上方沟谷处，水量较大，隧道进口DK37+330～DK37+540范围内分布较厚层素填土，结构松散，透水性很强，尤其雨季丰水期时，由于受到高处大气降水的渗透补给，导致水量的集中富集，此段洞身涌水量将非常大，对隧道施工将产生较大影响。结合大连地区经验值，隧道区降水入渗系数推荐取0.15；基岩裂隙水水量一般较大，尤其隧道进口附近及局部沟谷裂隙发育处水量较大。

3 涌水量计算及预测

3.1 涌水量预测方法的选择

在研究和总结国内外有关地下水的预测方法基础上，同时又遵循有关国家标准规范，结合收集到的测区水文地质资料及物探成果，该隧道采用地下水动力学法及经验公式法进行分段预测

3.1.1 地下水动力学法

1）古得曼法经验式：

式中：QO―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（m/d），本隧道结合水文试验资料并参考经验值综合给出；

H―静止水位至洞身横断面等价圆中心的距离（m）；

r―洞身横断面等价圆直径，本隧道取r=5.0m

L―隧道通过含水体段的长度（m）。

2）佐藤邦明经验式：

式中：qs―隧道单位长度的正常涌水量（m3/d）；

Qo―隧道单位长度的最大涌水量（m3/d）；

hc―洞底以上含水体厚度（m）；

―试验系数，一般取12.8；

其它符号同前。

3）裘布依理论公式

式中：Qs―隧道通过含水体地段的正常涌水量（m3/d）；

h―洞内排水沟假设深度，（一般考虑水跃值），本隧道取h=0.5m；

R―隧道涌水地段的应用补给半径（m）；

本隧道；

其它符号同前。

3.1.2 经验公式法

3.2 隧道分段计算成果

根据隧道洞身埋深、地层岩性、裂隙及构造发育情况、水文试验资料以及物探资料综合考虑，对隧道进行分段涌水量预测，计算结果详见表1。

表1涌水量计算成果

4 结 语

1）经调查、计算、分析，受地层岩性、裂隙构造发育程度的不同以及大气降水的影响，隧道不同地段的富水情况不同，这就要求在隧道的设计和施工过程中,应根据隧道不同地段的富水情况，合理安排隧道施工涌水处理的设计和施工,使隧道施工过程中不致发生突水事故，并确保隧道的施工不会严重影响周边的地下水环境。

2）隧道涌水量预测的方法有多种，但基本上都是基于半理论半经验的近似方法，且其限定条件并不能完全符合实际条件，因此在隧道涌水量预测时应选择合理的预测方法，并尽可能的用多种计算方法互相对比分析从而得出比较切合实际的结果。同时在隧道施工时还应加强超前地质预报，及时修正预测结果，从而确保隧道施工的安全。

参考文献：

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