富水區(qū)大埋深高滲壓隧洞涌水預測技術研究.pdf

1、錦屏二級水電站引水洞工程是世界上目前規(guī)模最大的水工隧洞工程，由于施工受阻及工期緊缺，增設輔引3#施工支洞以增加工作面，解救被強巖爆掩埋的TBM等施工設備并且保障工程如期順利完成。可見，輔引3#施工支洞的順利完成對錦屏二級水電站引水洞工程至關重要。然而，輔引3#支洞涌水問題是本工程最大的重難點，具有突發(fā)性、大流量、高水壓等特點，對其涌水量進行合理預測成為工程建設過程必須得面對與解決的難題之一。
　　 本文以錦屏二級水電站輔引3#施

2、工支洞工程為背景，綜合運用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場測試等研究方法對隧洞涌水進行預測研究。在詳細介紹隧道涌水預測的傳統(tǒng)方法的基礎上，利用BP神經網(wǎng)絡方法建立“富水區(qū)大埋深高滲壓隧洞涌水預測模型”，并采用模糊數(shù)學和MODFLOW數(shù)值分析兩種方法對涌水量進行計算，其計算結果用來對比驗證“富水區(qū)大埋深高滲壓隧洞涌水預測模型”可靠性。本文的主要研究內容及結論如下:
　　 1、對錦屏二級水電站輔引3#施工支洞的工程地質和水文地質條件進行了分

3、析，揭示了輔引3#支洞涌水的突發(fā)性、大流量、高水壓是本工程最大的重難點。影響輔引3#支洞涌水的因素主要分為三大類共計11個因素，分別為工程地質條件、水文地質條件和隧洞工況。其中工程地質條件具體包括地質構造、最大埋深、圍巖級別、滲透系數(shù)和巖溶發(fā)育5個影響因素，水文地質條件主要考慮了水頭高度、降水量和地表環(huán)境對涌水的影響，隧洞工況的具體因素為隧道半徑、施工工況和隧道長度的影響。
　　 2、綜合分析隧洞涌水的影響因素得出，地質構造、水

4、頭高度、滲透系數(shù)、降水量和隧道半徑對涌水量的影響最為顯著。其中將地質構造因素按地質構造等級采用1～100由定性指標轉化為定量指標，能夠較好地計算出隧洞涌水量。基于這五種因素與隧洞涌水量之間的關系，構建了基于BP神經網(wǎng)絡方法的“富水區(qū)大埋深高滲壓隧洞涌水預測模型”。
　　 3、三種預測涌水的方法對比分析可知，涌水預測的基本前提是充分掌握涌水隧洞工程區(qū)地質條件與水理環(huán)境等方面的信息，在此基礎上，BP神經網(wǎng)絡和Mod-flow法相對層

5、次分析與模糊數(shù)學法對涌水預測較為客觀，層次分析與模糊數(shù)學法較為主觀，建議優(yōu)先采用BP神經網(wǎng)絡和Mod-flow法，可用層次分析與模糊數(shù)學法對其他預測方法進行輔助判斷。
　　 4、針對錦屏二級水電站輔引3#施工支洞涌水量預測，分別利用“富水區(qū)大埋深高滲壓隧洞涌水預測模型”、層次分析與模糊數(shù)學和Mod-flow法對錦屏二級水電站輔引3#施工支洞輔(3)0+020～0+050、輔(3)0+170～0+200及輔(3)0+280～0+3