基于地下水环境影响的过江隧道工程降水方案研究

作     者：王鸿斌 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：荆志东;黄涛

授予年度：2014年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：过江隧道 地下水环境 工程降水 目标函数法 数值模型 

摘      要：圣莲岛过江隧道施工开挖降水工程可能影响地下水的资源功能,导致地下水位的下降,可能使区域内自然环境及生态环境受到影响,地下水流场系统的改变,引起内湖水位下降,居民饮用水供应困难等问题。 本文结合工程地质背景及区域水文地质条件,对过江隧道工程降水方案进行了初步设计。通过工程降水方式的比选,项目选用管井井点降水方式,并根据其设计原理进行了初步降水方案设计,根据不同的地质情况本文将过江隧道分为三段进行了分段设计。考虑施工期间圣莲岛内湖与本项目管井降水的相互影响,圣莲岛出口段(LAK0+800～LAK0+1060)影响半径计算值为658m,影响半径较大对岛屿及内湖的地下水影响较大,因此通过目标函数法：以工程造价与环境经济损失之和最小建立目标函数,以基坑内水位降深、单井出水量大小为约束条件,求解最少的降水井、最小的抽水量对隧道出口段进行降水方案优化,并通过数值模拟方法对优化降水井布置进行预测,分析了隧道周围可能发生的地表沉降情况和区域地下水资源量的影响,并提出了相应地下水环境保护措施。 通过Visual MODFLOW对降水方案的水位降深预测可知,本项目降水方案影响半径与库萨金潜水公式计算出的降水影响半径基本一致,表示本项目降水方案可行。隧道出口优化段显示,沿着隧道出口方向地下水位降低幅度变缓,垂直与隧道出口两侧水位下降幅度相对较大,方案的优化避开了本隧道段降水对圣莲岛内湖的水位的影响,从最大程度上降低了隧道出口段井点降水对周围地下水环境的影响,使地下水水位的降低趋势发生变化,表示本项目研究的工程降水优化方案可行。