外水压力是深埋隧洞建设中面临的一个关键问题，由于深埋隧洞埋深大、地下水位高、地层间水力联系规律复杂，因此给深埋隧洞外水压力确定提出巨大挑战。厘清隧洞全生命周期地下水的水力联系规律，是准确评价深埋隧洞外水压力和隧洞建设影响地下水环境的关键。该文采用数值模拟法研究不同地层类型对隧洞开挖后地下水演化规律的影响，在此基础上，提出一种深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术，并应用于滇中引水工程蔡家村隧洞。数值模拟结果显示：隧洞上方存在隔水地层对开挖后地下水水力联系有显著影响。工程实践应用不仅验证了该技术的可行性，还证实了深埋隧洞地下水水力联系存在分层现象。该文提出的深埋隧洞地下水分层水力联系地表深孔监测技术为深埋隧洞高外水压力的取值研究提供了有效手段。

秦岭深埋长距离引水隧洞极硬岩强度达到300MPa以上,已成为制约隧洞掘进机(tunneling boring machine,TBM)高效施工的主要难题.针对秦岭引水隧洞极硬岩掘进施工问题,该文提出了基于TBM掘进隧洞的热能机械耦合破岩方法,开展了有关微波、等离子体、火焰矩、水射流和钻孔劈裂的破岩试验以及数值计算和搭载设计,提出了5类辅助TBM破岩方法的适用性和搭载设计.研究结果表明:秦岭深埋引水隧洞岭南TBM掌子面岩体高含量石英吸收微波能力差、黑色极性矿物颗粒小,岩体微波劣化效应不显著,必须通过钻孔植入黑色极性矿物,增强岩体微波劣化效应;等离子体破岩方法采用超高电场密度能够产生显著的电力作用和热能破岩效果,可以将刀盘滚刀作为电极进行设计;火焰矩切割技术简单、易操作,但必须采取人工降温和热屏蔽措施;超高压水射流和钻孔超强劈裂破岩方法适用于掌子面岩体强度大于400MPa,TBM掘进每日进尺小于1m的工况.

随着各类地下工程向着深部发展,因开挖卸荷导致的围岩失稳问题日益突出。为了对围岩失稳进行预报预警,该文以西藏在建的某公路隧道为研究对象,构建了微震监测系统,总结了深埋隧道隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)开挖过程中微震活动的时空演化规律,揭示了微震事件b值与围岩失稳风险水平之间的关系。结果表明:微震事件数及其能量随TBM日掘进进尺的增大而增多;岩体垮塌发生前,微震事件在空间上聚集,时间上呈增多趋势,微震事件聚集区域与岩体垮塌位置吻合;微震事件b值能够表征隧道围岩稳定性。研究结果

深埋隧洞强岩爆灾害是制约隧道掘进机(tunnel boring machine,TBM)安全高效掘进的关键因素之一，主动防控已成为控制岩爆风险的重要技术手段。该文针对滇中引水工程香炉山深埋隧洞TBM段施工期可能面临的硬岩岩爆问题，在考虑施工因素的情况下，开展超前应力解除爆破和超前导洞数值仿真研究，分析了岩爆主动防控作用机制及不同施工参数下的应力和能量释放效果。结果表明：超前主动防控通过预先集中掌子面前方岩体应力，实现TBM二次开挖时的应力“削峰”,避免能量突然聚集，从而降低岩爆风险；超前应力解除爆破适合局部针对围岩的应力释放，相较于增大外插角，增加超前爆破孔数量对减弱岩爆风险效果更加明显；超前导洞整体应力和能量释放效果更佳，影响范围更大，且增大超前导洞的洞径和长度有助于进一步降低岩爆风险。主动防控方法及具体施工参数需依据实际的岩爆风险等级和现场条件进行确定。

为揭示复杂地质条件下富水区深埋隧洞围岩-灌浆圈-衬砌复合系统的外水压力作用规律，该文自行研制适用于深埋隧洞的大型高外水压力物理模型试验测试系统，选取滇中引水工程昆明段松林隧洞T_SLT-005与T_SLT-006(T_SLT-005、 T_SLT-006为断层编号)交叉断层典型洞段为研究对象，开展含交叉断层深埋隧洞衬砌外水压力物理模型试验，揭示不同隧洞埋深、不同地下水位及不同排水条件下，衬砌的外水压力变化规律，并给出各工况下的外水压力折减系数建议取值范围。结果表明：隧洞埋深和地下水位对衬砌结构的外水压力影响明显，随着隧洞埋深的增大，受高地应力影响，围岩与灌浆圈自身的孔隙度与渗透性下降，对地下水渗流势能起到较好的削弱作用，导致衬砌的外水压力整体呈降低趋势；随着地下水位升高，衬砌全环的外水压力呈增大趋势，且由于岩体中细颗粒会被高水压冲散，因此形成较为连通发育的渗流通道，渗压增速也会随地下水位的升高而增大；设置衬砌排水孔可有效降低隧洞拱肩及其以上部位的外水压力，当隧洞围岩存在交叉断层分布时，断层带影响的衬砌部位外水压力降低效果受到一定削弱，且对衬砌的外水压力分布影响较为明显，在高地下水位工况下，需重点关注“断层带”对围岩衬砌结构整体的影响范围；当衬砌结构不排水时，600 m埋深的外水压力折减系数约为200 m埋深的92%,设置排水孔后，600 m埋深的外水压力折减系数约为200 m埋深的85%;当隧洞围岩存在交叉断层时，在不排水情况下，衬砌最不利点的外水压力折减系数建议取值0.95以上，在排水条件下，衬砌处的外水压力折减系数建议放宽至0.82;最后，利用有限元数值模拟方法对衬砌的外水压力物理模型试验结果进行验证，在衬砌不排水工况下，误差约为9.3%,在衬砌排水工况下，误差约为7.8%,表明高外水压力作用物理模型装置和试验结果基本上合理可行。该研究为富水区深埋隧洞工程的设计施工及运行安全提供科学参考。

地下水监测网优化的总体目标是用最少的投入最大化地获得满足一定精度要求的地下水动态信息。一个高效的监测网,不仅能够提供动态实时的地下水信息,而且可以为地下水环境的科学研究提供可靠来源,同时也是决策者有效管理的辅助工具,故地下水监测网布局的合理与否意义重大。关于地下水监测网的优化问题,主要包括监测密度、监测位置、监测指标以及监测频率的优化,现国内外众多专家学者已提出并尝试了一些定性(如水文地质分析法)和定量(如克里格插值法和信息熵等)的优化方法,取得了诸多成效,但基本上都是针对单一目标的优化,多目标的综合时空分析较少,且各种方法的组合优化不多,使得方法间的优势未充分发挥出来,这些都有待进一步的探索研究。本文目的旨在综合分析比较地下水监测网各种优化方法,且在此基础上,提出了一种多方法融合的多目标优化体系。

为了阐明地下水埋深对土壤溶质运移的影响,通过室内均质土柱试验,以Br-为示踪剂,对90 mm和45 mm两种次灌水量下,1.7,1.2和0.8 m地下水埋深土壤中表施溶质Br-的运移规律进行了研究。结果表明,土表Br-聚集趋势均随地下水埋深增大而增强;随灌水次数增加,土表Br-向下淋移趋势随水位加深而减缓;较浅的地下水埋深有利于土壤溶质(Br-)向下运移;随次灌水量的增加,土表溶质聚集减弱,土壤溶质向下迁移加快。即较浅的地下水埋深和较大的次灌水量能促进土壤溶质向下迁移,减弱其在土表的聚集。

【目的】以准噶尔盆地南缘洪积扇浅层(4.5 m)3个地下水埋深典型地段上的盐穗木种群为研究对象,研究不同地下水埋深、不同发育阶段种群的空间分布格局及其空间关联性,探讨地下水埋深对盐穗木种群空间格局形成及种群维持机制的影响。【方法】在准噶尔盆地南缘盐穗木分布区建立3块1 hm2的固定样地,采用网格法调查盐穗木种群分布数据;利用空间点格局分析中常用的Ripley’s K函数对盐穗木种群的空间格局、种内关联性以及与地下水埋深的关系进行研究。【结果】随着地下水位加深,盐穗木种群的幼苗补充数量减少十分严重,而枯立木急剧增多,种群结构变化明显;在3个地下...

黄河下游引黄灌区地下水埋深通常较浅,冬小麦生长季存在对地下水的利用,论文应用稳定同位素方法研究冬小麦对地下水的利用特征。在中国科学院禹城综合试验站开展实验,通过分析不同灌溉处理条件下土壤水和植物茎水δ18O值之间的关系,应用同位素线性混合模型估算了冬小麦不同生育期对地下水的利用比例。研究结果表明,水的18O信息能很好地揭示冬小麦对不同层次土壤水的利用特征,雨养处理、40%田间持水量处理和现行灌溉制度处理下冬小麦在返青后对地下水的利用分别占其总耗水量的28%、22%和4%左右。研究结果显示适度的灌溉有利于促进作物对不同层次土壤水分的稳定利用,而现行的大田灌溉方式则抑制了作物对地下水资源的利用。

运用灰色微分方程与自记忆原理相结合的方法,建立了地下水埋深预测的灰色自记忆模型,并以新疆和田市地下水长期观测井GW9为例进行了埋深模拟和预测。结果表明,该模型具有较高的模拟及预测精度,且简洁实用。

在高强度农业开发、气候等因素影响下,三江平原地下水资源系统越来越具有复杂系统特征。为此,以建三江分局为例,采用近似熵方法对建三江分局7个生产队的地下水埋深序列复杂性进行了测度分析。结果表明,各地下水埋深序列的复杂性排序为:前进农场4队>七星农场69队>前进农场22队>八五九农场1队>八五九农场26队>前进农场11队>八五九农场21队,地下水开采是影响地下水动态变化的关键因素。研究成果揭示了当地地下水资源复杂动力系统本质,为建三江分局乃至整个三江平原地下水资源科学管理提供了决策依据。

为研究河套灌区灌期、非灌期地下水埋深与总氮关系,以内蒙古河套灌区乌拉特前旗北场试验区为研究区,区域内共布设了43眼地下水观测井,选取其中9眼典型井观测全年各月实测地下水埋深与总氮浓度,应用ARCGIS10.1软件反距离加权法进行空间插值,得到二者区域空间分布图,以得到其相关关系。结果表明:地下水埋深灌期在1~2m,非灌期在1.5~2.5m,秋浇期地下水埋深年内最小;地下水总氮浓度非灌期(2.5~5mg·L-1)明显大于灌期(0.5~2.5mg·L-1);灌期地下水埋深与总氮浓度满足二项式关系(R2=0.543),非灌期二者关系不明显。因此在现有条件下,应从源头上减少氮肥用量,优化施肥技术,以达...

建筑工程保险是财产保险中较为复杂的险种,而隧洞工程险由于其深藏不露的特性,使其在技术上更加不易操作。甘肃省人保公司自1985年承保世界银行贷款修建的“引大秦”水利工程以来,仅承保的隧洞就有57座,长度累计为101公里,保险金额为4.1亿元。其中:盘道岭隧洞长15.78公里,为目前亚洲第一、世

灌区水资源的优化调配对于提高农业水资源的利用效率和灌区的经济效益具有重要的意义。为了对灌区水资源进行优化调配,实现灌区水资源的可持续利用。利用大系统分解协调、线性规划、动态规划等方法建立灌区地表水和地下水联合调度模型,该模型具有减化系统复杂性,减少计算工作量的特点。模型在彭楼灌区水资源优化配置中进行应用,对灌区地表水和地下水进行联合调度,制定了区域配水方案,所得结果合理。

在野外调查和综合分析的基础上,从可持续发展角度提出了生态安全地下水位埋深的概念;并深入探讨了地下水位埋深与植被生长、河湖基流量及土地荒漠化的关系,确定了风沙滩地区生态安全地下水位埋深为1.5~5 m;采用面向生态的区域地下水资源评价理论,以生态安全地下水位埋深为约束,计算出该区地下水可采资源量约为107万m3/d。