外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件研究——以利咸高速楼门隧道为例

为更加科学地预测岩溶隧道发生管道型突水时的涌水量，有效规避岩溶地区隧道施工过程中重大水害风险，以利咸高速公路楼门隧道为例，结合野外水文地质条件调查、地下水示踪试验、高分辨率降雨-流量动态监测等多种方法，通过查明研究区内岩溶管道系统地下水补径排条件、岩溶水系统边界条件，分析暗河管道的空间展布及其与楼门隧道之间的空间关系，研究了外源补给型岩溶管道系统特征及隧道涌水条件，并根据高精度暗河出口流量和降雨量观测数据，采用相关性分析法对楼门隧道涌水量进行了预测。结果表明：响水洞岩溶水系统内部发育有两条岩溶管道(Ⅰ号岩溶管道和Ⅱ号岩溶管道),楼门隧道与Ⅰ号岩溶管道在平面上相交，极有可能是隧道突涌水的主要来源；楼门隧道日最大涌水量达99 688 m³/d;建议从平、剖面上进一步优化线位，以规避重大岩溶突涌水灾害。该研究结果可为楼门隧道工程的设计与施工安全提供地质依据。     

永顺隧道岩溶涌水风险性评价及地下水流量衰减过程分析

永顺隧道除进口1 km段为碎屑岩外,其余均为可溶岩段。为明确永顺隧道各路段岩溶涌水的风险级别,通过分析该隧道各路段的气象水文、地层岩性、地质构造等特征,采用隧道岩溶涌水专家评判体系对其不同路段岩溶涌水风险性进行评价,并采用地下水流量衰减的指数衰减理论分析了隧道段DK64+630～DK67+930发育的兰花洞地下暗河系统岩溶水流量的衰减过程。结果表明:永顺隧道DK64+630～DK67+930段为隧道涌水高风险路段,涌水量大于1×10~5 m~3/d,DK56+440～DK57+460段为隧道涌水低风险路段,DK57+460～DK64+630段为隧道涌水中等风险路段,DK67+930～DK68+522.27段为隧道涌水中低风险路段;通过基于GPRS通讯技术的实时在线监测系统得到的降雨量-流量-水位数据,分析了横洞及涨潮湾地区岩溶地下水流量的动态变化特征及其原因,得出兰花洞地下暗河岩溶系统具有双重含水介质的特性,既有大型的岩溶管道或洞穴,又有一般的岩溶裂隙和层间裂隙。该研究成果可为穿越暗河溶洞地区的公路、铁路隧道岩溶涌水的预测预报提供借鉴。     

岩溶隧道突涌水机制及安全临界条件研究

我国西南山区灰岩分布广泛、岩溶十分发育,隧道建设中经常遭遇突涌水事故.以楚大高速公路九顶山岩溶隧道为例,针对该岩溶隧道发生突涌水的断面(左幅ZK281+940),基于综合物探推测出的涌水体空间位置及规模形态,建立了概化计算模型,并采用非连续变形分析(DDA)方法对高压岩溶水作用下隧道顶板破坏、发生突涌水事故的过程进行了...     

高家坪隧道岩溶水系统识别及涌水量预测

为查明在建宜保高速高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源以及隧道区的水文地质条件,并预测可能的涌水量,在对隧道区内岩溶发育规律调查分析的基础上,先后在隧道区开展了两次地下水示踪试验,结果查明:高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源于隧道北侧的下埫岩溶洼地,汇水面积为0.66km2,突水点所处的岩溶管道为黄龙洞岩溶水系统的西支,为单一岩溶管道类型,地下水最大流速为341 m/d,平均流速为244m/d,地下水流速快,管道介质相当发育。根据示踪试验划分的黄龙洞岩溶水系统与干洞坪岩溶水系统边界范围,并利用黄龙洞泉长期降雨量-泉流量监测数据,采用大气降雨入渗法预测高家坪隧道ZK45+995m处突水点未来可能遭遇的最大涌水量为13 216m3/d,正常涌水量为5 940m3/d,为隧道防治水方案的制定提供了水文地质依据。     

基于多元相关分析法的岩溶隧道涌水量预测

降雨往往是影响岩溶隧道涌水的最主要因素,受岩溶含水系统调蓄作用的影响,降雨补给地下水一般都具有明显的滞后特征,因此岩溶隧道涌水量的大小不仅与当日降雨量有关,还可能受前期降雨量的影响,以隧道涌水量与当日降雨量建立的回归方程往往预测精度较低.以野三关隧道和马鹿箐隧道进口泄水洞的隧道涌水为例,运用多元相关分析法探讨了隧道涌水量与多日降雨量的相关关系和多元回归方程,并依据隧道实际涌水量监测资料对回归方程进行了检验.结果表明:在具有较长序列的隧道涌水量和降雨量观测资料的情况下,利用多元相关分析法可以比较简单、快捷、准确地预测隧道未来不同降雨条件下涌水量的变化;但值得特别注意的是,对于非全排型涌水隧道,仅依据隧道涌水量与降雨量建立的相关方程来预测隧道未来降雨条件下的涌水量会有较大误差,此时需结合所有排泄点的总排泄量与降雨量建立更多元的相关方程才能够取得较好的预测效果.     

鄂西南岩溶槽(盲)谷开发利用方案探讨——以宣恩县洗草坝岩溶盲谷为例

本文是在“西南岩溶地区地下水与环境地质调查项目”成果的基础上,以宣恩县洗草坝岩溶盲谷为例,依据其岩溶环境地质条件和岩溶水文地质特征及地方政府对其开发利用方案的要求,从地学角度对该岩溶盲谷开发利用方案的可行性进行了探讨。     

水工隧洞岩溶涌水的水文法计算

在总结数个不同类型水工隧洞岩溶涌水实例的基础上,提出了采用水文参数计算水工隧洞岩溶涌水的新方法,即利用同地区岩溶管道水及中小河流实测得到的最大径流模数,或据常年日暴雨计算得到的径流模数,乘以不同的折减系数来计算隧洞岩溶涌水量。折减系数考虑了岩溶管道与水工隧洞的接触关系、岩溶管道水的补给及出流特征,并提出了相应的经验值。     

地下岩溶水环境质量评价模型研究

该文利用模糊数学和灰色理论的相关知识,根据地下岩溶水系统水化学动态特征和污染机理以及水文地质条件自身特点建立了地下岩溶水环境质量评价数学模型;并验证此模型,对西龙河峄山断层带水源地的地下岩溶水环境质量进行了综合评价。评价结果表明：该岩溶水系统大部分地区地下水的环境质量状况较好,局部地段较差,且地下水环境质量的分布特征与区域水文地质条件及水源地补给排泄关系具有较好的相关性。此结论与运用加权均值型指数评价法得到的结论相同,这说明此模型的建立是合理的,评价结果是完全可靠的。     

龙岩象山隧道突水引发岩溶塌陷的成因分析及其治理措施探讨

福建省龙岩象山隧道工程施工时发生突水事故,引发了岩溶塌陷,造成了重大的地质灾害.本文主要从水文、工程地质角度分析了该岩溶塌陷地质灾害产生的背景和原因,并对该地质灾害救治提出了具体的措施.     

基于AHP-云模型的隧道断层破碎带施工风险评价

断层破碎带是隧道施工过程中常见的不良地质条件，易引发隧道围岩坍塌失稳灾害。为避免施工人员与设备的损失，将隧道穿越断层破碎带施工风险划分为4个等级，建立了工程地质条件、水文地质条件和设计与施工技术3个一级评价指标和12个二级评价指标体系以及分级标准；通过对评价指标进行标准化处理，构建了基于层次分析(AHP)-云模型的穿越断层破碎带隧道施工风险评价模型；将该模型应用于福建省平潭及闽江口水资源配置工程，对大樟溪-东张水库隧道施工风险进行评价。结果表明：该隧道穿越断层破碎带区域的施工风险综合评价云图中，云滴大部分处于“中高风险”,少部分处于“低风险”,说明该区域隧道施工风险处于较高风险等级；现场隧道施工灾害发生情况与模型风险评价结果基本一致，证明了该模型的可靠性和有效性。     

宜万铁路龙麟宫隧道大型溶腔处理研究

针对宜万铁路碳酸盐岩分布广泛,岩溶强烈发育,位于恩施市白果坝龙麟宫隧道出口处存在大型溶腔,并基于龙麟宫隧道1#大型溶腔处工程地质和水文地质条件,通过比选分析和优化设计,确定了路基填筑与明洞结构相结合的治理方案.     

复杂岩溶矿床延深水平涌水量的预测

随着岩溶矿床的延深开采,矿坑涌水量的计算成为防治水害首先要解决的难题。文章创造性地采用国外广泛采用的岩溶水衰减动态分析法,选择了我国南方复杂岩溶含水层中有代表性的重庆市红岩煤矿,将丛林采区茅口组岩溶水动力单元和该单元南大巷(标高+370 m)的茅口灰岩岩溶含水层的主要排水点-1号突水点作为研究对象,建立了该单元岩溶含水层的计算模型-衰减动态(流量和水位)方程,求出了岩溶水动力单元水均衡、地下水储量计算和矿坑涌水量预测的水文地质参数:a、T、K、S、μ、Ie,建立了该单元岩溶裂隙-管道水的水均衡方程, 根据连续观察一个水文年以上的丰富地下水动态资料,预测了红岩煤矿370 m标高以下的延伸开采水平(295- 370 m)矿坑涌水量。     

水文地质剖面分析在岩溶水系统研究中的应用——以鄂西响水洞岩溶水系统为例

探讨了水文地质剖面分析在圈定岩溶含水系统和判定岩溶水流系统边界方面的应用。选取湖北鄂西响水洞岩溶水系统为研究对象,在1∶5万水文地质调查的基础上,通过水文地质剖面分析,结合主排泄点水化学、同位素信息,确定了响水洞岩溶含水系统边界结构和岩溶水流系统边界,并在岩溶水系统圈划的基础上,得出响水洞岩溶水系统的发育主要受地形、弱透水层和断层控制,在三者的共同作用下形成了局部、中间、区域三级水流系统,不同级次对应的主排泄点分别为水磨溪泉、响水洞地下河、钻孔ZK03。     

岩溶隧道涌水量预测系列论文岩溶隧道涌水量预测方法及适宜性分析

从岩溶地下水的赋存和运移特征出发,结合隧道工程地质勘察的特点,分析了岩溶隧道涌水量预测的研究现状以及目前常用隧道涌水量预测方法的特点及其适用条件,指出:基于达西公式的地下水动力学方法,包括解析法、数值法和部分经验公式法,不适合以岩溶管道和暗河为特征的隧道的涌水量预测;目前岩溶隧道涌水量预测应该以水均衡法为主,通过加强隧道区地下水动态监测,特别是暴雨过程地下水动态的监测,以进一步提高隧道涌水量的预测精度;此外,还应探索分析各种新理论、新方法在岩溶隧道涌水量预测中的应用.     

阿油槽岩溶塌陷浅析

文章阐述分析了阿油槽地区岩溶塌陷的水文地质背景,对该地区产生岩溶塌陷的基本条件、诱发因素及形成过程进行了分析,并针对其具体情况提出了岩溶防治及治理的措施.     

浅析岩溶地质危害及其勘察方法

岩溶补给区、径流区、排泄区的水文地质条件不同,其岩溶发育特点及其地质危害也表现出不同的特征。本文结合典型工程实例分别介绍了岩溶补给区,径流区和排泄区的地质危害特点、类型及相应的勘察方法。     

基于GM(1,1)模型的铜绿山矿井水害预测与防治

本文针对铜绿山矿区复杂的水文地质条件,分析了其含水层和隔水层的分布特征以及矿井突水原因和充水因素,同时在分析矿井涌水影响因素复杂机理的基础上,建立了灰色GM(1,1)预测模型,预测了未来涌水量的发展变化趋势,并针对矿区水害威胁源的实际情况,提出了在青山河流域、南北露采坑、井下同时开展综合防治水的措施,以为矿山的安全生产提供依据。     

喀斯特山体表层岩溶带水文地质特征分析——以陈旗小流域为例

表层岩溶带是喀斯特地区水分重要的赋存与运移空阔,是水文过程的重要控制因素,研究喀斯特山体表层岩溶带水文地质特征,对喀斯特地区水循环及生态环境保护研究具有重要意义.选取贵州瞢定县陈旗流域为研究区,通过野外调查、探地雷达探测以及渗透系数愿位测定,分析了表层岩溶带水文地质特征及其对喀斯特地区降雨径流形成的影响.结果表明:表层...     

徐州地区岩溶环境水文地质及岩溶水污染防治对策研究

本文对徐州地区岩溶环境水文地质条件、岩溶水污染状况进行了研究,提出了防治岩溶水污染的对策。     

溶解性有机质在岩溶水系统中的迁移转化及影响因素分析

溶解性有机质(DOM)的荧光物质是一种较好的示踪剂,用于鉴别DOM的来源及其在水文系统中的地球化学行为.该物质在岩溶水系统中的研究较少,并且要作为潜在示踪剂,系统中有很多因素影响其光谱信息.实验选取一典型岩溶流域,通过三维荧光光谱技术(EEMs)和平行因子分析(PARAFAC),结合水化学数据分析,揭示DOM荧光物质在不同岩溶含水空间的组成和转化关系,刻画流域尺度DOM的来源,探讨水化学因素对DOM荧光物质转移的影响机制.结果表明,流域外源地表水和岩溶地表水中的DOM以类蛋白色氨酸为主,浅层岩溶水和深层岩溶水以类蛋白色氨酸和酪氨酸为主.荧光指数(FI)、生物指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)的综合分析认为,浅层岩溶水和深层岩溶水的DOM主要来自于内源微生物分解,岩溶地表水和外源地表水的DOM既有陆源输入又有内源微生物分解,且内源贡献占有较大比例.受岩溶水化学参数的影响,3种荧光物质具有明显的分异特征:类酪氨酸物质对Ca~(2+)和HCO_3~-具有较强的适应性,在岩溶水中存在的比例比较大.类色氨酸物质则相反,类富里酸物质则与TDS、浊度、Cl~-、SO_4~(2-)等呈现极显著正相关关系.流域上游浅层岩溶水中的DOM主要来自内源.出露地表以后,其有机质同时来自内源和外源输入.在流域下游渗入深层岩溶地下水以后,DOM逐渐向低芳香烃有机质化合物转化,大分子DOM逐渐减少,荧光强度减弱.主成分分析(PCA)提取出3个主成分,分别为反映岩溶水渗滤、转化、水流条件的水体矿化指标,反映土壤淋滤和自然渗滤关系的TOC、NO_3~-及类蛋白质指标,以及反映岩溶水系统水化学、生物化学过程的Ca~(2+)、HCO_3~-、荧光指数和类富里酸指标.此外研究还认为,总荧光强度,类富里酸物质和类蛋白物质可以分别作为岩溶水快速渗流、转化及岩溶含水层脆弱性的示踪剂.研究结果有助于认识岩溶地下水DOM的生物地球化学循环,进行岩溶系统有机污染控制,为岩溶水系统中物质的地球化学过程表征提供一种新的工具.