[发明专利]一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法

说明书

本发明公开了一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，解决了非岩溶复杂地质构造的水工隧洞突涌水危险性等级评价的问题，对水工隧洞根据其前期勘测的水文地质条件进行突涌水危险性等级的评价，在评级结果的基础上，根据危险性等级的高低，对突水灾害采取相应的预防措施；本发明预判的方法步骤简单，在工程实践中施工人员不需要大量的计算，既可以对前方将要施工段进行突涌水情况的预判。

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，涉及一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法。

背景技术

随着我国基础设施工程建设的快速发展，水利水电、交通工程中地下洞室的建设规模与难度已位居世界前列。正在或即将要建的地下洞室多数具有埋深大、洞线长、沿洞线地质构造复杂多变等特点，如我国已建的锦屏二级水电站引水隧洞全长18～20km，最大埋深2525m，正在建的引汉济渭秦岭输水隧洞越岭段洞线长81.8km，最大埋深约2000m，地质构造复杂。这将加大洞室挖掘过程中突涌水灾害发生的概率。突涌水的发生轻则破坏施工机械、拖延施工进度、对隧洞围岩稳定性产生破坏，重则地下水的大量外流使周围地下水枯竭、对周围环境造成破坏，以及对施工人员生命安全造成威胁。

针对突涌水灾害危险性等级评价方法，国内外学者进行了探究，李利平等总结了岩溶隧道施工前勘测、设计及施工过程中突涌水的致灾因子，建立了模糊层次评价模型，对突涌水进行了风险预评价和动态评价，并通过频数统计得出了每个致灾因子的客观权重。周宗青等建立了岩溶隧道突涌水危险性评价的属性识别模型，通过构建各指标的属性测度函数，实现了从定性到定量评价方法的转换。张志成等考虑各个因素间的正反馈作用，结合层次分析法，引入致灾因子之间“乘”的形式和致灾因子影响系数，建立了深长隧道突涌水灾害危险性评价模型。Aalianvari A等通过初步勘探得到的水文地质资料，利用层次分析法和模糊德尔菲法进行隧道发生突涌水危险性的评估分级和突水量预测，从而对隧道选址合理与否进行判断。

已有的技术主要分析的是岩溶隧道中突水的影响因素，而对非岩溶地区且地质条件复杂的水工隧洞，其适用性受限。

已有的技术主要分析的是岩溶隧道中突水的影响因素，而对非岩溶地区但地质条件复杂的水工隧洞，其适用性受限。

发明内容

本发明的目的是提供一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，建立了非岩溶地区复杂地质条件下水工隧洞突涌水灾害危险性的评价方法。

本发明所采用的技术方案是，一种长埋深隧洞突涌水灾害危险性等级预判的方法，具体包括以下步骤实施：

步骤1、分析长埋深水工隧洞中突涌水灾害发生的主要影响因素；

步骤2、构建超长深埋水工隧洞的突涌水危险性的指标体系，并采用满分为100分，定性指标采用离散分值和定量指标采用连续的分值进行各因素致灾程度表述；

步骤3、根据模糊层次分析法制定一个判别矩阵，随后根据判别矩阵利用matlab计算各指标权重ω_ij，其中,i＝1，2…7，j＝1，2；

步骤4、将突涌水的危险性按照100分的划分段打分法划分为5个等级，计算每个等级特征值：期望E_x、熵E_n、超熵H_e，利用每个等级特征值采用正向云发生器建立目标层云模型；

步骤5、进行危险等级评价；

步骤6、基于步骤5确定危险等级的基础上预测突涌水量。

在步骤1中：主要影响因素包括地层岩性、岩层倾角、不良地质、地表汇流条件、隧洞上方水头压力、可溶岩与非可溶岩接触带、节理裂隙发育及其与地表汇水的结合性，地层岩性包括岩石结构、岩石类型，不良地质由断层破碎带宽度、断层性质或褶皱的部位特征、岩层厚度。