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岩溶隧道涌突水灾害风险评价研究

陈骏骏  
【摘要】:隧道涌突水灾害是岩溶区隧道在施工过程中常见的地质灾害,本文以国家自然科学基金青年基金项目—“基于GIS与数据挖掘的裂隙岩质隧道三维模拟与灾害预测”和科技部项目—“隧道灾害水源双波场超前探测仪应用技术研究”为依托,以沪昆客高铁贵州段关岭苗族布依族自治县境内大独山隧道的涌突水灾害为研究对象,对岩溶隧道涌突水灾害做风险评价研究,研究的具体内容和结果如下:1.通过现场调查,结合相关资料:从自然地理环境、地形地貌、地层岩性、地质构造和水文地质特征五个方面介绍了关岭布依族苗族自治县的区域地质环境背景,并对大独山隧道研究区的相关地质条件进行研究。2.根据前人研究成果,对岩溶隧道涌突水灾害的水源体蓄存类型和突水形式进行研究分类,并从地层岩性、地质构造、地形地貌、岩溶水动力分带和其他不良地质条件五个方面分析了岩溶的成因规律和隧道涌突水灾害的形成机理,并分析了大独山隧道涌突水灾害影响因素。3.建立了大独山隧道涌突水灾害风险评价系统:根据大独山隧道的地质环境背景和岩溶隧道涌突水灾害的形成机理,从地层因素、构造因素、地形地貌因素、水文地质因素和其他不良地质条件因素五个方面,选取地层岩性、岩石结构、岩层产状、岩层接触带、断层、褶皱、节理发育程度、负地形面积比、地表坡度、地下水垂向分带、地下水水位与隧道位置高程差、特殊土和溶洞发育情况13个影响因素作为评价指标,并对各个评价指标进行危险性等级划分;采用属性区间识别模型作为本文评价系统的评价模型,采用基于层次分析法和熵权法组合赋权作为本文的权重分析方法。4.选取大独山隧道中10个典型洞段作为工程实例,根据本文建立的涌突水灾害评价系统,对评价指标实测结果做数值化处理;分别用层次分析法和熵权法分析各评价指标的主观权重和客观权重,并用距离函数计算法求解使主客观权重差异最小的分配系数,得到组合权重;结合评价指标分级标准,求解各个评价指标的属性测度区间,并根据组合赋权得到综合属性测度区间,均值化后得到综合属性测度值,最后根据置信准则判断各个隧道洞段的涌突水灾害风险等级;将评价结果与预测涌水量和部分开挖资料进行对比验证可知,评价结果与客观规律基本符合,评价模型基本可靠。


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