基于有效度评价的隧道最大涌水量预测模型研究

隧道涌水对地下工程施工安全和运营稳定影响重大,选择正确的涌水计算模型进行涌水规模预测是展开结构设计和灾害防治的关键。针对目前隧道涌水量预测方法单一、考虑因素不全面导致预测结果失真的这一问题,引入有效度指标,对涌水量计算模型进行了有效度排序,选取最优模型进行组合预测,以达到提高预测精度的目的。以广州地铁21号线施工隧道为研究对象,选用Goodman模型等8种常用的预测模型对隧道最大涌水量分别进行了单项和组合模型预测。通过与地下水实测结果的对比分析得到：引入有效度指标能够定量化评价涌水量预测模型的可靠性,通过组合模型的方式能够提高涌水量预测结果的精度。     

基于数值法和解析法的矿坑涌水量预测对比分析

在矿山开采过程中会存在矿坑涌水,为了使矿坑涌水得到合理的利用与疏排以及防止突水事件发生,需要对矿坑涌水量进行预测。以安徽省涡北煤矿为例,使用数值法与解析法分别预测其开采中产生的涌水量,并对两种方法预测结果进行分析比较。对数值法的应用是根据矿区水文地质条件,利用Modflow软件对矿区地下水进行模拟计算;解析法则主要依据地下水动力学的研究,使用解析公式计算矿坑涌水量。结果表明,两种方法都是合理的,这两种方法的结合增加了矿坑涌水量预测的可靠程度,可相互佐证。     

富水岩层隧道区域涌水量预测方法及工程应用

为预测穿越富水岩层区域隧道的涌水量,依据工程实例提出随机性数学模型和确定性数学模型进行涌水量预测的方法。通过理论解析公式和数值解等确定性数学模型对比分析隧道单位长度涌水量,并讨论了围岩渗透系数、隧道半径、地下水位高度、隧道含水层厚度对隧道涌水量的影响。研究表明,除佐藤邦明公式外,各影响参数有较强的敏感性。单位长度涌水量随各影响因素的增大而增大,数值解的增长趋势最为显著,佐藤邦明公式的增长趋势最不明显。研究成果可为富水区隧道突涌水灾害治理提供理论支持。     

基于解析法的隧洞施工对地下水环境影响预测

涌突水是岩溶隧洞工程建设中经常会遇到的一个突出性问题。以滇中引水工程玉溪红河段(新庄-蒙自)的小扑隧道为例,介绍地下水环境影响评价过程,提出分段运用解析法对其20个桩段进行涌水量预测。主要采用大气降雨入渗法和地下水动力学法预测正常涌水量,采用地下水动力学法预测最大涌水量。结合现场调查发现施工区内有溶洞、落水洞、暗河,隧洞施工过程中可能袭夺暗河地下水导致较大涌突水灾害发生。根据解析和现场调查结果,提出了科学合理的防治对策和工程措施,以规避可能的重大地下水环境影响。     

隧道涌水量预测的研究

论述了利用地下水动力学法和模糊数学方法预测隧道涌水量。如果给出施工前和施工初期水文和工程地质参数资料,就可利用地下水动力学中的经验公式,预测隧道涌水量以及涌水量变化过程,该法可以用于指导隧道的总体设计及施工。根据影响隧道涌水量的主要因素,提出运用模糊贴近度预测隧道涌水量的理论,根据计算结果,证明该法预测结果具有一定的参考价值。     

隧道涌水量预测计算方法研究

从6种隧道涌水量计算方法的基本原理出发,讨论了其计算步骤、公式及适用条件.选择合适的计算方法预测涌水量,有助于预警和制定施工对策.以杭州某引水工程为例,采用水均衡法和地下水动力学法对桩号6+331～6+360段进行涌水量预测,采用水文地质比拟法预测桩号1+885～1+905段涌水量.通过与实测涌水量的对比,预测值的误差较小,为工程的顺利实施提供了技术支持.6种涌水量预测方法各有优点和不足,根据各方法的适用条件,因地制宜,能够获得较好的预测效果.     

贵州绿塘煤矿涌水量预测研究

矿井涌水量预测对于保障矿山安全具有重要的意义。国内外常用的矿井涌水量预测方法有大井法、数理统计法、人工神经网络法、水文地质比拟法、水均衡法、相关分析法和涌水量降深曲线法等,这些方法都有各自的优缺点。综合考虑贵州绿塘煤矿的水文地质特征及资料情况,选取大井法和水均衡法对其矿井的涌水量进行预测,并对影响涌水量预测结果的参数进行了分析。预测结果显示:绿塘煤矿的一般涌水量预测值为210L/s,最大涌水量预测值为410L/s。本研究可以为矿井水害防治和安全生产提供依据。     

万开高速浦里隧道水文地质勘查及涌水量预测

目前国内尚无成熟的隧道涌水量预测技术方法。通过对重庆万开浦里隧道工程区进行水文地质勘查和专门水文地质钻探、试验,划分隧道工程区含水岩组及富水性,进而确定隧道工程区水文地质单元:隧道工程区由北向南分为南、北两个大的水文地质单元,北侧水文地质单元位于浦里隧道0+6000段,地表水及地下水向长江排泄;南侧水文地质单元位于浦里隧道6 000+11 000段,地表水及地下水向浦里河排泄,最后经浦里河排向长江。先选用径流模数法、大气降水法、裘布依理论式法、佐藤邦明经验式法对隧道正常涌水量进行预测,再选用古德曼经验式法、佐藤邦明非稳定流式法对隧道最大涌水量进行预测,并与已建邻近相同水文地质单元铁峰山二号隧道实际涌水量比较,二者正常涌水量量级相当,表明预测成果可靠。相关分析方法可供类似工程参考。     

龙南隧道施工涌水量计算及分析

准确预测隧道施工涌水量一直是国内外隧道建设的难点,目前尚无成熟的方法。以龙南隧道工程为背景,采用3种不同方法对隧道施工涌水量进行计算,并根据计算结果进行分析评价,为隧洞设计及施工提供地质依据。     

基于涌水影响半径的隧道涌水量预测方法研究

受断裂构造和降水等因素的共同影响,火成岩地区形成了一定规模的富水断层破碎段。当隧道穿越这类岩层时,极易发生涌水灾害而造成人员伤亡和设备损失。针对上述涌水问题,根据火成岩区富水断层破碎段的特点,将隧道涌水量分为基岩裂隙水释放量和降水入渗量两个主要组成部分,通过地下水疏干法预测基岩裂隙水释放量,同时利用降水入渗法预测降水入渗量。在此基础上,为提高涌水预测精度,引入了实测涌水量数据拟合的动态涌水影响半径参与计算,并推导出基于涌水影响半径的涌水量预测方法,最后以鸿图隧道后续开挖段为例对该方法进行验证。研究结果表明：(1)在一个降雨周期内,含水层平均厚度H_n越大,对应的影响半径R_n具有更高的增长速率;(2)随着涌水时间T增加,影响半径R_n的增长率逐渐降低;(3)所提方法的隧道涌水量计算结果与实际监测数据的误差在10%以内,可靠性较高。研究成果可为类似地质条件下的地下工程建设提供理论指导。     

长大隧道涌水量影响因素评价分析的模糊层析分析法

采用模糊层析分析法(FAHP),建立长大隧道涌水量影响因素层析分析模型,并进行分析计算。依据模糊层析分析法,确定各因素的权重系数,并对其进行分析、排序。结果表明:地层岩性、断层破碎带长度是影响长大隧道涌水量的主要因素。该FAHP的应用为涌水量预测和相应防治措施的制定,提供了科学的理论依据。     

基于Shapley值的西安市生活需水量组合预测研究

利用等维灰数递补法、非线性回归、广义回归神经网络等3种方法进行了西安市生活需水量预测,比较了不同方法的预测误差,然后根据各种方法对总预测值的信息贡献能力形成Shapley值组合需水量预测方法,计算了不同预测方法的Shapley值及其组合权重,形成组合预测需水量模型。预测结果表明:组合方法误差曲线平缓、平均误差值较小,具有一定的预测精度,适用于需水量的中短期预测。     

红层隧道涌水流量衰减曲线特征分析——以雅康公路飞仙关隧道为例

岩溶隧道涌水在隧道建设过程中较为常见,但在红层隧道中鲜有先例。以雅康公路飞仙关隧道为例,基于泉流量衰减方程,将地质条件加以概化,拟合预测曲线,并与隧道涌水流量衰减实测曲线进行对比分析,采用"先拟合,后预测,再比较"的方法,分析了方程的适用性。结果显示,实测曲线与预测曲线相契合,表明方程选取适当,并且侧面佐证了隧道涌水的来源预测结果。     

锦屏二级水电站引水隧洞主要工程地质问题分析

对锦屏二级水电站引水隧洞在前期试验洞施工建设过程中遇到的工程地质问题进行分析研究。概述了锦屏二级水电站引水隧洞地应力场、岩爆及其监测预报的情况,并对隧洞高外水压力和涌突水问题进行分析研究;提出通过加强初期支护防治岩爆和“以堵为主、堵排结合”的涌突水防治措施。     

隧洞施工地质超前预报技术

在隧洞施工中，影响施工的关键因素是塌方、涌水、突水造成停工事故，只要能进行准确超前预报，把事故消灭在开挖之前，就可以加快施工进度，降低工程造价。因此，地质预报工作是十分重要的，而且是提高施工速度的重要措施之一。     

岩溶隧道涌突水形成机制及岩壁安全厚度研究

为了分析岩溶隧道涌突水形成机制,探讨防涌突水形成所需的最小岩壁安全厚度,基于莫尔-库伦判据探讨了爆破振动对围岩稳定性的影响,以振动加速度为指标推导了损伤区的分布范围;基于断裂力学理论分析了水力劈裂的启动判据,结合强度准则推导了裂隙带的分布范围;同时考虑施工爆破振动作用和高压水力劈裂作用,进一步分析了启动水力劈裂的条件;基于力学理论分析了隧道岩溶段施工过程中涌突水的形成机制,并提出防涌突水所需岩壁最小安全厚度的理论模型和计算公式。研究结果表明:防涌突水所需涌突水岩壁最小安全厚度由爆破严重损伤区、溶洞周边裂隙区、裂隙扩展区、潜在危险区四部分组成,案例的理论计算值与现场实际安全岩壁厚度值接近。研究成果可为中坝等隧道的安全施工提供依据。     

Research on Combination Forecast Mode of Conceptual Hydrological Model

The calibration and selection of conceptual hydrological model parameters is an important but complex task in runoff forecasting. In order to solve the calibration of conceptual hydrological model parameters, a multi-objective cultural self-adaptive electromagnetism-like mechanism algorithm (MOCSEM) is proposed in this paper. The multi-objective parameter calibration method of runoff forecasting avoids the “averaging effect” and considers both large and small runoffs hydrological features. In this paper, the self-identifying parameter combination forecasting method (SPCFM), a universality combination forecast model, is developed innovatively to improve forecasting precision by using the extreme parameters of Pareto optimal solutions. Finally, MOCSEM is combined with SPCFM to calibrate the parameters of forecasting model and forecast runoff of Leaf River. The results indicate that the proposed methods improve forecast accuracy and provide an effective approach to runoff forecast.     

Multi-approach analysis of maximum riverbed scour depth above subway tunnel

When subway tunnels are routed underneath rivers, riverbed scour may expose the structure, with potentially severe consequences. Thus, it is important to identify the maximum scour depth to ensure that the designed buried depth is adequate. There are a range of methods that may be applied to this problem, including the fluvial process analysis method, geological structure analysis method, scour formula method, scour model experiment method, and numerical simulation method. However, the application ranges and forecasting precision of these methods vary considerably. In order to quantitatively analyze the characteristics of the different methods, a subway tunnel passing underneath a river was selected, and the aforementioned five methods were used to forecast the maximum scour depth. The fluvial process analysis method was used to characterize the river regime and evolution trend, which were the baseline for examination of the scour depth of the riverbed. The results obtained from the scour model experiment and the numerical simulation methods are reliable; these two methods are suitable for application to tunnel projects passing underneath rivers. The scour formula method was less accurate than the scour model experiment method; it is suitable for application to lower risk projects such as pipelines. The results of the geological structure analysis had low precision; the method is suitable for use as a secondary method to assist other research methods. To forecast the maximum scour depth of the riverbed above the subway tunnel, a combination of methods is suggested, and the appropriate analysis method should be chosen with respect to the local conditions.