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隨著經濟的快速發展,必然會促進工程水平提高。在工程建設過程中,經濟社會對工程水平及可靠性要求日益嚴格?;訋r溶涌水預測作為水利水電工程的重要環節,是確保工程施工質量及安全可靠性的重要因素。為此,本文主要對基坑巖溶涌水特點、條件、類型及預測進行分析,為水利水電工程施工提供可靠參考。
1水利水電工程基坑巖溶涌水特點
1.1不均一性在水利水電工程施工中,基坑巖溶涌水的不均一性主要體現在以下兩個方面:其一,涌水出現部位存在一定的不均一性,這因為巖溶發育的不均一性導致。巖溶巖體內結構面發育不均勻、水利動力條件差異、巖性可溶性不同時,就會出現不同程度的溶蝕作用,產生溶蝕優勢部位與方向,在其逐漸發育過程中,就會導致出現涌水現象。其二,涌水量存在不均一性。因為巖溶發育程度有所差異,導致巖溶地下水的徑流、排泄、補給等情況各不相同,在不同的徑流、排泄、補給條件下,就會導致基坑巖溶涌水量出現差異,就是同一個涌水部位,因為巖溶水存在的時間差異,也會導致巖溶涌水量隨著季節和降雨量的差異,顯現一定的不均一性。
1.2突發性在水利水電工程施工中,如果基坑揭露暗河或者巖溶管道水,就會出現突然涌水現象,經常導致基坑被淹沒,使得施工無法繼續進行,延誤了施工工期。1.3涌水量變化幅度大通常情況下,巖溶涌水量經常和降雨量有著密切的關系,在旱季時,涌水量相對較少;在雨季時,涌水量相對較多;在強降雨之后,經常會出現大量涌水。一個涌水點的最小涌水量可以低于每秒鐘0.01立方米,達到幾個流量以上,變化幅度相差數十倍甚至數百倍[1]。
2水利水電工程基坑巖溶涌水條件
2.1發育條件一般而言,巖溶涌水規模主要取決于巖溶發育規模。在水利水電工程施工中,重點巖溶涌水部位主要有不可溶巖與可溶巖的接觸帶、不整合界面的破碎帶、暗河河管道系統等[2]。在不可溶巖與可溶巖的接觸帶中,不可溶巖的主要結構是不透水層,構成了地下水活動與巖溶發育的控制界面,當此界面上進行巖溶水匯集與排泄時,就非常容易形成暗河、溶蝕帶,從而出現巖溶涌水情況。對于巖溶地下水而言,其主要是沿著構造破碎帶予以排泄、徑流,是發生巖溶涌水的重要部位。
2.2動力條件一般而言,巖溶涌水的主要動力帶有水平滲流帶、虹吸滲流帶、垂直滲流帶、季節變化帶,這些水動力帶均是基于水動力學原理形成的。當水利水電工程基坑在這些水動力帶內時,巖溶水區域的水流力學性質就會轉變為壓力梯度流與重力梯度流。當季節變化帶出現巖溶涌水情況時,涌水量主要取決于降雨量,會受到降雨滲透條件的控制,涌水量較為集中,具有很強的突發性,并且變化幅度較大、危害性較大。
3水利水電工程基坑巖溶涌水類型
因為基坑巖溶涌水涉及內容非常廣,并且還會受到很多因素的影響,導致其類型各不相同,目前尚不能予以統一明確。然而,根據有關規范標準的規定,可以從不同角度進行勘察,從而予以分類,主要包括以下幾點:一是,根據巖溶水循環系統特征,可以將其分為擴散流涌水、管道流涌水、混合流涌水。二是,根據巖溶水運動帶秦光,可以將其分為季節飽水帶涌水、季節變動帶涌水。三是,根據涌水形式,可以將其分為涌流涌水、股流涌水、線流涌水、滲水涌水。四是,根據巖溶水文地質結構情況,可以將其分為裂隙涌水、接觸帶涌水、層間涌水、斷裂帶涌水。五是,根據巖溶水力學性質,可以將其分為無壓流涌水、壓力流涌水。六是,根據涌水動態變化特點,可以將其分為突發型涌水、穩定型涌水、水文型涌水。
4水利水電工程基坑巖溶涌水預測
4.1涌水類型預測在預測涌水類型的時候,主要是根據巖溶地下水循環特點及涌水動力特點決定的[4]。當巖溶管道與基坑破碎帶同時存在時,涌水類型為復合型涌水,不僅具有擴散流涌水,還具有管道流涌水。此種涌水類型的危害非常大,在進行處理的時候,具有很大的難度。在巖溶斷裂層帶、裂隙集聚帶、溶蝕破碎帶等部位出現的涌水,基本均為擴散流涌水,其涌水量相對較少,危害性也比較小,可以進行簡單的處理。在暗河、巖溶管道部位出現的涌水類型為管道流涌水,其涌水量非常大,處理難度也比較大。
4.2涌水量預測在預測涌水量的時候,除了對一般裂隙性涌水量進行預測以外,主要就是對官道流涌水與最大涌水量進行預測。在預測涌水時,首先需要對巖溶發育規律、水文地質構造予以了解,構建符合實際情況的概念模型,其主要包括巖溶化程度、補給來源地貌地形、巖體透水性、地下水及降雨水位變化等,之后構建和水文地質條件相適應的數學模型。在預測涌水量的時候,主要采用水均衡法、水文地質解析法、水文地質比擬法、水文地質數值法、非線性理論法等[5]。本文主要對水均衡法進行介紹。水均衡法主要就是借助水均衡的有關原理明確地下水量的收支關系,從而得出地下水均衡的專用公式。在上述公式中,Q表示為巖溶涌水量,單位是m3/s;A表示為均衡區積水面積,單位是km2;X表示為降雨量,單位是mm;a表示為滲流系數;d表示為均衡天數;S表示為基坑巖溶涌水占地下水徑流總量的比例。當降雨量固定的時候,降雨量與滲流量之間存在著一定的線性關系,可以利用相關公式對滲流系數予以計算。當基坑巖溶涌水就是地下水徑流量時,S值為1;當前者少于后者的時候,S值小于1。S值大小主要取決于基坑巖溶地質變化情況。
5結語
綜上所述,隨著社會的不斷發展與進步,水利水電工程建設要求越來越嚴格,從而對基坑巖溶涌水處理要求也在不斷提高。為此,在水利水電工程施工中,一定要深入了解基坑巖溶涌水情況,結合工程施工的具體情況,制定有效的處理方案。只有確?;訋r溶涌水量預測達標,才可以確保工程施工安全可靠,進一步促進水利水電工程的長遠發展。
作者:岳宗慧 單位:河南省中原水利水電工程集團有限公司