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成果名称: 长大隧道涌水量预测主要影响因素的分析研究

成果登记号: 9612013Y0119

第一完成单位: 中铁第一勘察设计院集团有限公司

联 系 人: 毕焕军

成果类型: 应用技术

技术领域: 地球空间与海洋

成果简介:

1、项目研究概况随着铁路快速发展,高速铁路、准高速铁路的修建,隧道长度占线路总长的比重越来越大,特长隧道数量不断增加,单座隧道长度不断被刷新。但同时,我国在建或已建成的部分隧道由于地下水预测的不准确性,形成涌突水灾害,严重影响着围岩的稳定,威胁隧道施工的安全;同时因治水费用的大幅增加,增加了铁路投资,造成巨大的经济损失。为解决裂隙型和裂隙岩溶型围岩隧道建设过程中的涌突水地质灾害问题,本项目于2009年4月,由中铁第一勘察设计院集团有限公司立项,2009年6月完成了秦岭、东秦岭、乌鞘岭、北天山、中天山、关角等六座长大隧道的资料收集及分析工作,并开始进行涌水量主要影响因素的分析研究,2009年9月完成了常用隧道涌水量计算方法的差异性分析及改进的阶段报告,阶段成果应用到长大隧道勘察的涌水量预测计算中。全部研究工作于2011年3月完成,2012年8月通过了中国铁建股份有限公司的科研评审,获得中国铁道建筑总公司科学技术奖一等奖。2、主要技术内容:(1)项目依托已建成或在建的秦岭、东秦岭、乌鞘岭、北天山、中天山、关角等6座特长隧道的设计涌水量和施工涌水量数据为基础资料,对隧道勘察阶段的地质及水文地质资料进行再次分析研究,包括隧道场区地形地貌、地层结构、岩土组成、地质构造、地表基岩风化、水文地质钻探和试验、涌水量计算方法和参数选取等。(2)收集已建成隧道施工阶段地质及水文地质资料,对设计和施工的地质及水文地质条件进行对比分析,重点为突涌水段落的分布位置、涌水量和水量长观资料、地层岩性、地质构造、涌水原因分析、与其他水体的水力联系、富水段的划分。在建隧道重点进行施工地质及水文地质编录、超前地质预报、突涌水段的水量观测、补充水文地质调查等。这些工作的开展,通过设计与施工水文地质条件及涌水量的对比分析,水文地质参数进行反演计算,对常用隧道涌水量预测方法,如大气降水法、地下径流模数法、地下水动力学法等公式计算参数进行总结并修订,提出和改进了勘察设计中涌水量预测的主要问题。(3)通过长大隧道设计与施工水文地质条件的对比分析,对长大隧道涌水量预测主要影响因素进行分析与筛选,提出了影响隧道涌水量预测的四大类十三个主要影响因素。四个大类分别是自然地理状况U1、地质条件U2、水文地质条件U3和隧道自身特征条件U4等,对四大影响因素进行细化,划分出十三个二级影响因素,根据影响因素的划分计算各因素的隶属度,计算其权重值。(4)提出了随机性数学模型涌水量预测的新方法。通过涌水量预测影响因素的分析,研究了随机性涌水量预测数学模型中距离判别分析法、模糊贴近度法在隧道涌水量预测中的应用,丰富和补充现有隧道涌水量预测方法。(5)项目相关研究内容已纳入到《铁路工程水文地质勘察规范》的修订中。依托该项目发表了4篇学术论文,理论意义显著。随着铁路工程隧道数量的不断增加,准确预测隧道涌水量的要求不断提高,应用前景将非常广泛,产生的经济和社会效益十分巨大。