地下徑流模數法屬于簡易均衡法的一種,是巖溶地區(qū)間接測流借以評價巖溶隧道涌水量的近似方法,對Ⅰ類巖溶隧道相對適用。

隧道正常涌水量QS的計算公式為

QS=M·A≈2.70M·A (7-28)

式中:QS——隧道通過含水體地段的正常涌水量(m3/d);

M——年平均地下徑流模數[m3/(d·km2)];

M——枯季地下徑流模數[m3/(d·km2)];

A——隧道通過含水體地段的集水面積(km2)。

隧道最大涌水量Qmax的計算公式為

Qmax=λ·M·A≈1.50QS(7-29)

式中:Qmax——隧道通過含水體地段的最大涌水量(m3/d),約等于隧道正常涌水量的1.5倍。

模比系數λ為

λ=(7-30)

模比系數λ約等于1.50。模比系數λ是根據豫、蘇、皖、鄂、川、浙、贛、湘、閩、粵、桂、黔、滇、海南14省及上海、重慶市計215個氣象(雨量)站6 500余站年降雨資料的多年最大降雨量與多年平均降雨量比值統(tǒng)計結果:模比系數λ為1.183~1.821,平均值為1.432,標準值為1.447,建議采用值為1.50。

圖7-13大瑤山隧道流域分區(qū)示意圖

①丹砂鋪溝區(qū);②下崩塘溝區(qū);③水口溝區(qū);④小工坑、謝家溝區(qū);⑤滑石排溝區(qū)

圖7-13為京廣鐵路大瑤山隧道5個流域示意圖。京廣鐵路衡廣復線大瑤山隧道位于廣東省坪石至樂昌間南嶺山脈的瑤山區(qū),地形相對高差1 000m,隧道埋深70~910m,隧道全長14 295m。隧道穿越的碎屑巖地層為震旦、寒武系變質砂巖、板巖,泥盆系石英砂巖在隧道內的總長占整個隧道的94%。這類地層中的地下水主要為構造裂隙水,多賦存于節(jié)理密集帶和斷層破碎帶內。碳酸鹽巖類地層分布在隧道中部班古坳槽谷地段約0.9km范圍內。含巖溶裂隙水,受構造控制,呈條帶狀富水帶。班古坳地段處在分水嶺,補給區(qū)地下水垂直滲流帶深約150m,巖溶弱發(fā)育。150m以下巖溶微弱發(fā)育,并逐漸趨于不發(fā)育。

在勘測期間,在隧道兩側各2km范圍內與隧道有關的溝谷建立了流量長觀點。根據5個流域的枯季流量、流域面積,分析確定了地下徑流模數(表7-18)。

表7-18大瑤山隧道地下徑流模數表

廣東樂昌實際多年平均降雨量1 491.0mm,多年最大降雨量2 127.7mm(1997年),實際模比系數λ=1.43。根據公式(7-28)[QS],計算得出5個流域正常涌水量如表7-19所示。根據公式(7-29),隧道最大涌水量為Qmax=λ·QS=1.50×46 399=69 598(m3/d)。

實測數據表明,隧道實際涌水量為5.09×104m3/d,計算涌水量誤差為8.8%;2000年7月9日記錄最大流量為6.17×104m3/d,計算最大流量誤差為11.4%。

表7-19大瑤山隧道正常涌水量