铁路隧道涌水量计算

及误差的计算方法。提交的隧道涌水量精度，是否可以
满足相应勘察设计阶段隧道设计、施工的要求。

4）依据隧道分段涌水量，按表8 隧道围岩富水程
度分区表〔《规程》表10.5.2〕进行隧道围岩的富水程
地下径流模数法 降水入渗法 地下水动力学法 水文地质比拟法 数理统计法 流域水文模型法 其它方法：评分法、同位素氚法。
地下径流模数法
适用条件：适用于非岩溶岩类隧道〔基岩裂隙水〕
及Ⅰ类岩溶隧道。
(1) 计算隧道正常涌水量（Qs）
Qs ≈ 2.70 M枯·A (2) 计算隧道最大涌水量（Qmax）
设计频率暴雨量值的查算： a. 据各省2008年版《暴雨统计参数图集》年最
大24小时点暴雨均值和变差系数Cv等值线图查出 相应的、Cv值，再按下式计算：
X＝αt·Hp点 ＝ αt • ·Kp ｂ.根据隧道所在地区历年一日最大降雨量〔或 最大24小时降雨量〕进行理论频率统计，确定设 计频率暴雨量。
Qmax ≈ λ Qs
式中：λ－模比系数：
λ＝多年最大降雨量/多年平均降雨量

λ的统计标准值约等于1.50。
所以，隧道最大涌水量约为正常涌水量的1.5倍。
非岩溶岩类隧道〔基岩裂隙水降〕水及Ⅰ入类岩渗溶法隧道
（1）计算隧道正常涌水量（Qs）
QS=2.74αW A QS=1000αX A 式中：Qs－隧道通过含水体地段的正常涌水量〔m3/d〕；
其它方法：评分法、同位素氚法
评分法 同位素氚法
隧道涌水量计算精度级别及允许误差
隧道涌水量计算精度的级别 隧道涌水量计算精度可分为五级：A、B、C、D、E级。
隧道涌水量计算的允许误差（δ） 计算的隧道涌水量的允许误差与隧道涌水量计算精度
级别相对应，分为五级： 1）验证的〔A级〕隧道涌水量允许误差为小于20％；
院 中国铁道出版社 1999 3）水文地质手册 地质部水文、工程地质技术方法队
地质出版社 1978

隧道涌水量计算方法
１ 隧道分类： 〔１〕非岩溶岩类隧道 〔２〕岩溶岩类隧道：按岩溶含水介质类
型及其径流形式、接受降雨补给方式及岩 溶发育强度级别分为两个类型：Ⅰ类和Ⅱ 类岩溶隧道。
隧道涌水量计算Biblioteka 法洼地渗入法－岩溶洼地入渗量计算
洼地入渗量根据隧道中线附近顶部洼地的 集水面积或洼地内的积水面积、积水时间 和水位观测值等参数求得。
当洼地不积水或积水不到一日时，其表达 式为：
Qw = 1000 F X η 式中：Qw—洼地入渗量（m3/d）；
适用条件：
地下水动力学法
隧道围岩为松散岩类及非岩溶岩类的隧道皆可应 用该方法。

α－降水入渗系数，一般可采用0.30～
0.60；

A－汇水面积，km2；

Hs－降水量，mm；

ｄ－计算时段天数；

S －涌入洞室水量占地下水径流总量的份
额，一般为0.10～0.40。
洼地渗入法－岩溶洼地入渗量计算
隧道位于垂直渗流带或水平径流带的季节 变动带，当隧道顶部或隧道影响宽度内有 大型岩溶洼地时，由于洼地底部常有漏斗、 落水洞与地下岩溶形态相连，施工时如若 揭穿了这些垂直岩溶形态，在枯水季节及 雨季的非降雨时段，一般不会产生岩溶涌 水，但在降雨时段，特别是暴雨、特大暴 雨时段，大量的雨水携带泥砂通过垂直状 态的岩溶形态“灌入”地下，可能会产生 涌水、突泥。其涌水来源主要是区域性地 下水位上升和局部“过路水”。
（3）裂隙岩溶含水体〔隙流含水体〕，在同一水 文地质单元内，有统一的地下水位。
计算方法与步骤 地下水动力学法
〔1〕计算方法： 隧道涌水量计算稳定流、非稳定流理论公式及半理论半
经验公式可查阅《规程》附录D、《铁路工程地质手册》 或《水文地质手册》有关章节。《铁路 工程地质手册》〔第2版〕隧道涌水量计算式。 水底隧道涌水量计算方法及计算公式详见《规程》条文 说明〔说明B.3.3－1～5式〕。 〔2〕计算步骤： 确定隧道围岩含水体的水文地质边界条件：是无限含水 体或是有限含水体〔隧道一侧或两侧有透水边界或隔水 边界； 根据地下水的水力类型〔潜水、承压水〕、含水体厚度 〔有限厚或无限厚〕、含水体隔水底板的产状〔水平或 倾斜〕、隧道工程类型〔完整式或非完整式〕、隧道进 水方式〔隧道侧面进水、底部不进水，或隧道侧面及底 部同时进水〕等条件合理地选定计算模型。
第二，回归分析对降雨量因子挑选有较大的余地，允许较 多地考虑各种可能的影响因子建立多元回归方程，利用逐 步回归方法，更可优选各回归方程，使涌水量评价进一步 完善；
第三，利用Excel或SPSS 〔SPSS 15.0 for Windows〕软 件计算方便，可操作性强，评价结果易于验证，以及可以 依据涌水量、降雨逐日观测资料对回归方程进行随时修正， 使其趋于实际便于检查的特点。
所谓“水文地质条件相似”，系指气 候、地形地貌、植被、地质条件〔岩性、 构造〕、地下水动力性质、含水体岩性 〔含水介质类型〕、补给、径流、排泄以 及渗透性等大体相似。
流域水文模型法
宜万铁路多个隧道遭遇岩溶地下河系统，隧 道袭夺了地下河原径流途径，岩溶地下河水成为 隧道涌水最主要的水源。这些岩溶地下河系统通 常以岩溶管道和岩溶洞穴〔大型溶腔〕等多种岩 溶空隙介质体为主，其形态结构和地表河流具有 一定的相似性，符合地表水系的发育、形成和演 化规律；地下河流量动态变化特征与地表水流亦 具有很好的相似性，都具有流量大、流速快、洪 峰在数小时内完成的特点。隧道施工进程中，实 时涌水洪水预报、提高洪水预报系统精度和增长 预见期是施工阶段防洪减灾、安全生产的核心。 但是，运用传统的水文地质隧道涌水量预测方法 来实现岩溶隧道涌水峰值及涌水径流的水文过程， 无论在理论、方法和技术手段等方面都遇到了挑 战。
岩溶隧道：适用于Ⅰ类岩溶隧道，即：
（1）不适于计算位于地下水垂直渗流带（包气 带）、地下水位季节交替带（季节变动带）、水 文网排泄作用范围内的水平径流带（完全饱和带） 内岩溶隧道的涌水量；
（2）对位于不受附近水文网直接影响的深部循环 带内的隧道涌水量可按其水文地质概念模型及相 应的水文地质数学模型进行预测；
适用条件：预测施工〔或运营〕阶段岩溶隧道内涌突水点 的涌水量〔水压〕近期变化趋势。据宜万铁路多个岩溶隧 道降雨～隧道涌水相关预测的实践，相关分析法对雨季、 特别是大雨、暴雨雨后隧道涌水变幅的预测，往往能获得 比较满意的结果。
数理统计法〔相关分析法〕
多元线性随机模型的建立
根据隧道涌水量、降雨量的长观资料，建立多元线性 随机模型，作为预测隧道涌水量变化趋势的依据。
数理统计法〔相关分析法〕
根据气象、水文资料，建立某要素（可以是主要 影响因素）与隧道内地下水动态要素之间的关系， 如：相应期降水量与隧道涌水量动态相关；相应 期降水量与地下水压动态相关；前期降水量与后 期隧道涌水量相关等。在报知相关要素（如降水） 以后，代入回归方程式计算，推算其未来时刻地 下水动态要素（隧道涌水量、水压动态）的变化。
隧道涌水量计算参数的确定：说明各计算参数的来源及 其数值。
隧道涌水量计算：列表说明隧道涌水量各种预测方法的 计算成果，并综合分析其合理性。
隧道涌水量计算成果的评述：评述的内容：

1）评述隧道涌水的性质、途径、范围；

2）指出相对较为合理的隧道涌水量计算方法及其
计算成果。

3）计算的隧道涌水量的精度级别，误差的大小以
相关分析的主要任务是：一是解决变量（如:涌水 量、降雨量）之间的联系形式（即建立回归方 程）；二是判别变量之间的联系密切程度，以便 找出一个统计量（复相关系数及拟合度），来客 观地反映回归方程的使用价值。
数理统计法〔相关分析法〕
第一，它可用来分析隧道涌水量与降雨量因素之间关系， 区别降雨量的主要影响因素与非主要影响因素预测涌水量 趋势；
数理统计法〔相关分析法〕
隧道涌水量变化趋势预测 建立样本回归方程并通过统计检验后，
就可以利用样本回归方程进行预测。预测 就是给定自变量的特定值，利用样本回归 方程对因变量的值进行估计。
水文地质比拟法
根据已研究或有长期观测记录的既有 隧道、矿井坑硐、隧道已施工的掘进段涌 水资料，可以估算水文地质条件与其相似 的隧道涌水量。
Ⅱ类岩溶隧道
降水入渗法
隧道涌水量的计算有两种方法：
（1）计算方法一：
Q=1000α•X•A•η
式中：Q－隧道通过含水体地段的雨季涌水量或设 计频率暴雨涌水量〔m3/d〕；
α－降雨入渗系数；
A－隧道通过含水体地段的集水面积 〔km2〕；
η－地下水涌入系数；
X－设计频率降雨量（mm/d），计算隧道雨 季涌水量或设计频率暴雨涌水量时，降雨量值 必须分别采用不同的设计频率降雨量：
雨季涌水量 （Qs）
设计频率降雨量的取值：
ａ 由于降雨引发的涌水事故的后果以其铁路隧 道风险等级标准不超过中度等级、风险接受准则 为可接受准则为准；
ｂ 可用隧道当地气象站（或雨量站）降雨频率 为20～30％的多年中雨〔或大雨〕降雨量的平均 值，长江以南地区一般为15～35mm。在宜万铁路， 降雨量的安全警示值为 25 mm。
隧道涌水量计算技术标准
铁路工程水文地质勘察规程 〔TB10049-2004〕，以下简 称《规程》。
水电水利工程钻孔抽水试验规程〔DL/T 5213-2005〕 水利水电工程钻孔压水试验规程〔SL 31-2003〕 技术手册 1）铁路工程地质手册〔第1版〕 铁道部第一勘察设计
院 人民交通出版社 1975 2）铁路工程地质手册〔第2版〕 铁道部第一勘察设计
Y＝b0+b1X1+b2X2+……+bmXm 多元线性回归方程的验证