【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道水文地质，具体涉及一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法及装置。
技术介绍
1、隧道涌水是隧道建设及运营过程中最具威胁的灾害之一。当隧道靠近高地下水位区或周围存在地表径流时，隧道开挖常会引起地下水和地表水的渗漏，如何及时准确判断涌水来源及其贡献比例，是预防突水灾害的关键问题。涌水路径及不同涌水来源贡献大小的确定对研究精细化防排水措施及效果具有重要意义，目前研究较多的是利用水化学法、示踪法、灰色神经理论、仿真模拟等方法判断隧道突水水源，对涌水现象的分析多局限在小范围评价，结果以定性为主，缺乏对隧道涌水宏观认识及涌水不同来源贡献比例的定量计算。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法及装置。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，包括：
4、s1，建立包括隧道在内的汇水范围的模型，利用汇水范围的模型获取隧道开挖后的地下水渗流场，所述地下水渗流场中包含地下水位的空间分布和地下水流速的空间分布；
5、s2，在隧址区不同地质构造发育区，沿着地下水流向选取典型二维剖面地下水渗流场；
6、s3，在隧址区不同地质构造发育区，对典型二维剖面水流来源系统进行划分；
7、s4，利用粒子示踪技术计算不同水流来源系统对隧道涌水的贡献比例。
8、在本专利技术中，优选的，s1中所述建立包括
9、s11，在计算机绘图软件上引入包含隧址区在内的地形高程数据，生成地形曲面的3d模型，根据所述3d模型圈定包括隧道在内的汇水范围；
10、s12，基于隧址区实际的水文地质条件，概化汇水范围的边界条件、水文地质参数和初始条件，建立汇水范围的地下水渗流数值模型；
11、s13，通过离散化方法求解所述地下水渗流数值模型，利用地下水实测动态数据对求解后的地下水渗流数值模型进行校正，得到汇水范围的模型。
12、在本专利技术中，优选的，所述s2包括：
13、s21，按照断层带、褶皱、岩溶发育特征、节理裂隙密集程度对隧址区进行地质构造发育区的划分，划分的分类包括强发育区、较强发育区、中发育区、较弱发育区、弱发育区；
14、s22，在每个地质构造发育区，选取典型二维地下水剖面，所述典型二维地下水剖面的水文地质结构能反映基本地形地质特征，所述典型二维地下水剖面的水流流向能体现隧道开挖后地下水的水流方向；
15、s23，在隧道开挖后汇水范围内的地下水渗流场中，对典型二维地下水剖面进行定位，得到典型二维剖面地下水渗流场。
16、在本专利技术中，优选的，所述s3包括：
17、s31，若隧道开挖后汇水范围内存在地表径流向隧道渗漏的情况，则对典型二维剖面水流来源系统进行地表水流来源系统和地下水流来源系统的划分，否则将典型二维剖面水流来源系统归为地下水流来源系统；
18、s32，根据地下水流来源系统不同部位的补给——径流——排泄路径和更新速度，对地下水流来源系统进行划分。
19、在本专利技术中，优选的，s31中所述对典型二维剖面水流来源系统进行地表水流来源系统和地下水流来源系统的划分包括：
20、s311，在地表径流中投入示踪粒子；
21、s312，根据地表径流中示踪粒子的轨迹划分地表水流来源系统和地下水流来源系统。
22、在本专利技术中，优选的，所述s32中，将地下水流来源系统划分为局部水流来源系统、中间水流来源系统和区域水流来源系统。
23、在本专利技术中，优选的，所述s4包括：
24、s41，在不同水流来源系统的补给区的活动节点上投放相同数量的示踪粒子，示踪粒子在地下水水动力场的作用下正向运动，直至运移到隧道后排出；
25、s42，计算不同水流来源系统的单位断面累计有效流量，计算公式为：
26、
27、其中，△t为从模拟隧道施工开始至计算截止期的累计时间，l为粒子运移路径，t为沿运移路径流经的时间，qi为第i个水流来源系统的单位断面累计有效流量，lj为第j条运移路径的长度，tj为示踪粒子沿第j条运移路径流经的时间，m为运移路径的条数；
28、s43，计算不同水流来源系统的流量贡献率，计算公式为：
29、
30、其中，ri为第i个水流来源系统对隧道涌水的贡献比例，n为水流来源系统的个数，qi为第i个水流来源系统的单位断面累计有效流量。
31、在本专利技术中，优选的，所述汇水范围以隧底高程为最低排泄基准面高程，所述汇水范围是以最低排泄基准面切割隧道周边地形形成的包括隧址区在内的汇水区域。
32、一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算装置，包括：
33、地下水渗流场获取模块，用于建立包括隧道在内的汇水范围的模型，利用汇水范围的模型获取隧道开挖后的地下水渗流场，所述地下水渗流场中包含地下水位的空间分布和地下水流速的空间分布；
34、所述地下水渗流场获取模块包括：
35、生成单元，用于在计算机绘图软件上引入包含隧址区在内的地形高程数据，生成地形曲面的3d模型，根据所述3d模型圈定包括隧道在内的汇水范围；
36、建立单元，用于基于隧址区实际的水文地质条件，概化汇水范围的边界条件、水文地质参数和初始条件，建立汇水范围的地下水渗流数值模型；
37、求解和校正单元，用于通过离散化方法求解所述地下水渗流数值模型，利用地下水实测动态数据对求解后的地下水渗流数值模型进行校正，得到汇水范围的模型；
38、二维剖面选取模块，用于在隧址区不同地质构造发育区，沿着地下水流向选取典型二维剖面地下水渗流场；
39、所述二维剖面选取模块包括：
40、划分单元，用于按照断层带、褶皱、岩溶发育特征、节理裂隙密集程度对隧址区进行地质构造发育区的划分，划分的分类包括强发育区、较强发育区、中发育区、较弱发育区、弱发育区；
41、典型选取单元，用于在每个地质构造发育区，选取典型二维地下水剖面，所述典型二维地下水剖面的水文地质结构能反映基本地形地质特征，所述典型二维地下水剖面的水流流向能体现隧道开挖后地下水的水流方向；
42、定位单元，用于在隧道开挖后汇水范围内的地下水渗流场中，对典型二维地下水剖面进行定位，得到典型二维剖面地下水渗流场；
43、划分模块，用于在隧址区不同地质构造发育区，对典型二维剖面水流来源系统进行划分；
44、所述划分模块包括：
45、地表与地下划分单元，用于若隧道开挖后汇水范围内存在地表径流向隧道渗漏的情况，则对典型二维剖面水流来源系统进行地表水流来源系统和地下水流来源系统的划分，否则将典型二维剖面水流来源系统归为地下水流来源系统；
46、所述地表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，S1中所述建立包括隧道在内的汇水范围的模型包括：
3.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述S2包括：
4.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述S3包括：
5.根据权利要求4所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，S31中所述对典型二维剖面水流来源系统进行地表水流来源系统和地下水流来源系统的划分包括：
6.根据权利要求4所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述S32中，将地下水流来源系统划分为局部水流来源系统、中间水流来源系统和区域水流来源系统。
7.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述S4包括：
8.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述汇水范围以隧底高程为最低排泄基准面高程，所述汇水范围是以
9.一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算装置，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括指令，当所述指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1至8中任一项所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法。
...【技术特征摘要】
1.一种隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，s1中所述建立包括隧道在内的汇水范围的模型包括：
3.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述s2包括：
4.根据权利要求1所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述s3包括：
5.根据权利要求4所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，s31中所述对典型二维剖面水流来源系统进行地表水流来源系统和地下水流来源系统的划分包括：
6.根据权利要求4所述的隧道涌水不同来源贡献比例的计算方法，其特征在于，所述s32...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚海敏，崔庆国，于进庆，李瑞峰，张光明，文海光，王刚刚，王天彪，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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