本發(fā)明屬于地質工程勘探，具體為一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法。

背景技術：

1、隨著西南地區(qū)交通線路里程規(guī)劃的快速增長，隧道的建設數量也顯著增多。受復雜地質環(huán)境和巖溶水文地質條件等多方面因素影響。當前，隧道涌水量有多種計算方法，主要包括解析法（又稱地下水動力學法）、水均衡法、數值模擬法以及非線性理論等方法。其中，裘布依井流方程作為穩(wěn)定流理論的代表，是基于地下水呈剖面平面流的運動狀態(tài)向隧道內排水推導出的公式。因該方法計算方便快捷，所需參數少，現作為預測隧道涌水量的主要手段在工程上被廣泛應用。

2、目前所提出的裘布依井流方程僅適用于地質條件為無限均質的含水地層，但理想無限均質的含水地層幾乎不存在。實際地質條件往往極其復雜，實際工程中常常出現隧道斜向以不同角度穿越覆水性差異較大的層狀結構。然而，目前使用傳統裘布依井流方程對斜向穿越層狀含水結構的隧道進行涌突水預測往往會簡化地質結構，忽略掉斜穿角度對涌水量的影響。該傳統計算的具體方法是先將隧道按穿越不同層狀含水結構的長度進行分段，然后直接使用裘布依公式逐段計算不同含水介質上的隧道涌水量，最后將各分段涌水量相加得到總涌水量。但是根據實際情況，隧道以一定的角度穿越層狀含水結構存在不同的邊界條件以及影響半徑，直接運用裘布依解析公式預測涌水量相當于對實際地質體進行了較大的簡化，所得的涌水量與實際涌水量相比較，往往會產生比較大的差異。因此，本發(fā)明提出改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，解決過于簡化實際地質條件導致隧道涌水量預測準確度較低的問題，具有重要的推廣意義。

技術實現思路

1、本申請實施例提供了一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，旨在解決背景技術提出的技術問題。

2、本發(fā)明采用的技術方案是：

3、一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，所述改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法包括：

4、確定隧址區(qū)的地質結構以及隧道穿越層狀含水結構的模式；

5、其中，所述地質結構為由巖溶含水層和碎屑巖弱透水層相結合構成，能賦存地下水且地下水擁有一定流動規(guī)律的層狀含水結構；所述隧道穿越層狀含水結構的模式為隧道以角度α，其中，穿越層狀含水結構的角度范圍為0°≤α≤90°，

6、當0°＜α＜90°時，隧道為斜向穿越層狀含水結構，

7、當α=90°時，隧道為橫向穿越層狀含水結構，

8、當α=0°時，隧道為縱向穿越層狀含水結構；

9、其中，所述的斜向穿越層狀含水結構隧道，在滲透系數為k1的強含水介質中的穿越長度為l1，在滲透系數為k2的弱含水介質中的穿越長度為l2；

10、斜向穿越層狀含水結構隧道的地下涌水滲流速度分解到橫向和縱向兩個方向上，可運用裘布依井流方程分別計算橫向穿越的涌水量和縱向穿越的涌水量；

11、將橫向及縱向的流量疊加成斜向穿越層狀含水結構時的總流量。

12、優(yōu)選地，所述的斜向穿越層狀含水結構隧道將地下涌水滲流速度分解到橫向和縱向兩個方向上分別計算其涌水量；

13、其中，在橫向上，穿越強含水介質k1中的有效長度為l1sinα，穿越弱含水介質k2中的有效長度為l2sinα，隧道橫向穿越層狀含水結構時，沿隧道兩側進水方向上，地層無限延伸，所以層狀結構中各地層可視為無限均質含水層，在這種情況下，涌水量計算依然采用分段求解的方式，對滲透系數不同的各地層分別采用基于穩(wěn)定流推導的解析法公式計算其涌水量，獲得橫向穿越層狀含水結構的模式計算其涌水量q1；

14、在縱向上，由于含水介質滲透系數的不同也將其分解成兩段，假如先計算穿越強含水介質的隧道段，在進行靠近非均質界面一側的涌水量計算時，沿地層走向方向將分為無窮多個斷面，然后將分成的無窮個斷面上的流量累加獲得縱向穿越層狀含水結構的模式計算其涌水量q2。

15、優(yōu)選地，將橫向及縱向的流量疊加成斜向穿越層狀含水結構時的總流量q的計算公式為。

16、優(yōu)選地，q1的計算公式為。

17、優(yōu)選地，q2的計算公式為。

18、本申請實施例與現有技術相比存在的有益效果是：

19、隧道以一定的角度穿越層狀含水結構時的涌水機理，提出將斜向穿越層狀含水結構隧道的地下涌水滲流速度分解到橫向和縱向兩個方向上，即將斜向穿越的隧道涌水量等效分解為橫向穿越時的涌水量和縱向穿越時的涌水量，最后把橫向及縱向的流量進行疊加獲得斜向穿越層狀含水層結構的總隧道涌水量。本改進方法計算所得的涌水量更加符合裘布依井流方程的適用條件及實際地質情況，最終計算出的隧道涌水量更加準確。

技術特征：

1.一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，其特征在于，所述改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法包括：

2.根據權利要求1所述的一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，其特征在于，所述的斜向穿越層狀含水結構隧道將地下涌水滲流速度分解到橫向和縱向兩個方向上分別計算其涌水量；

3.根據權利要求1所述的一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，其特征在于，將橫向及縱向的流量疊加成斜向穿越層狀含水結構時的總流量q的計算公式為。

4.根據權利要求1所述的一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，其特征在于，

5.根據權利要求1所述的一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，其特征在于，

技術總結
本發(fā)明屬于地質工程勘探技術領域，具體為一種改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，包括：確定隧址區(qū)的地質結構類型以及隧道穿越層狀含水結構的模式；斜向穿越層狀含水結構隧道的地下涌水滲流速度分解到橫向和縱向兩個方向上，可運用裘布依井流方程分別計算橫向穿越的涌水量和縱向穿越的涌水量；將橫向及縱向的流量疊加成斜向穿越層狀含水結構時的總流量。本發(fā)明提供的改進裘布依井流方程的隧道涌水量計算方法，該修正方法更符合裘布依解析公式的適用條件及實際地質情況，最終得出的隧道涌水量預測結果更接近實際值。

技術研發(fā)人員：米健,楊艷娜,趙永川,張強,李少飛,肖先煊,蘇東院,于斯遙,魏啟楊,黃靖宇
受保護的技術使用者：云南省水利水電勘測設計研究院
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/8/21