秦 成

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶 400039)

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水文監(jiān)測技術(shù)在巖溶隧道施工中的應(yīng)用

秦 成

(中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司， 重慶 400039)

為探析巖溶隧道開挖過程中隧址區(qū)水文地球化學(xué)特征、巖溶水補(bǔ)徑排條件以及隧道涌水與地表水文環(huán)境的相關(guān)關(guān)系，以華鎣山隧道工程施工為依托，開展動(dòng)態(tài)水文監(jiān)測和分析。利用水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系反饋的水質(zhì)和水量信息研究隧址區(qū)地下水水文地球化學(xué)特征、判定隧道開挖后地下水影響范圍。結(jié)果表明： 1)常規(guī)水質(zhì)分析和同位素分析顯示隧址區(qū)地下水徑流條件較好，徑流途徑較短，并且受大氣降水影響密切； 2)隧址區(qū)地表布設(shè)的4個(gè)水文監(jiān)測點(diǎn)均呈現(xiàn)流量、水位減少趨勢，證明隧道建設(shè)對(duì)本區(qū)地下水系統(tǒng)造成一定影響，其影響程度不一； 3)相關(guān)分析表明隧道涌水與龍古井、龍神洞2個(gè)地表水點(diǎn)呈強(qiáng)相關(guān)性，具有顯著性。

巖溶隧道； 涌水； 水文監(jiān)測； 水化學(xué)； 同位素

0 引言

隧道施工過程揭露各種地層，破壞含水層，改變地下水流場，使得地表井泉出現(xiàn)失水，甚至干枯，影響居民用水； 同時(shí)，地下水涌入隧道，影響隧道施工進(jìn)度，危害施工設(shè)備和人員安全[1-4]。目前，已有許多學(xué)者開展了隧道涌水對(duì)地表環(huán)境影響方面的研究。文獻(xiàn)[5-6]在開展隧道涌水及地表水源點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的基礎(chǔ)上，通過估算隧道排水的影響范圍，分析隧道及水源點(diǎn)流量變化特征和開展隧道涌水來源識(shí)別工作。文獻(xiàn)[7-8]結(jié)合隧道施工涌水狀況以及已開挖段所揭示的地質(zhì)條件等，利用同位素研究和示蹤分析等方法重點(diǎn)分析隧道涌水來源及其與地表水的水力聯(lián)系，明確隧道工程對(duì)周邊地區(qū)水環(huán)境的影響。文獻(xiàn)[9-10]在隧道地質(zhì)勘察和實(shí)測涌水量的基礎(chǔ)上，采用三維數(shù)值分析、多元相關(guān)分析等方法對(duì)隧道開挖過程進(jìn)行模擬，科學(xué)合理地分析了隧道施工對(duì)地下水產(chǎn)生的影響。文獻(xiàn)[11-13]通過預(yù)測隧道涌水量，分析預(yù)測隧道涌水及洞頂漏水對(duì)頂部泉眼、地下水、植被和居民生活用水產(chǎn)生的影響。

為掌握隧道開挖對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)環(huán)境的影響而開展的水文監(jiān)測，到目前已經(jīng)歷了3個(gè)發(fā)展階段： 人工觀測階段、自計(jì)式監(jiān)測設(shè)備階段及在線監(jiān)測系統(tǒng)階段?？v觀目前的研究現(xiàn)狀，地表水文監(jiān)測以流量、水位等水文監(jiān)測因子為主[14-15]，缺少綜合考慮水質(zhì)因子、降雨量的監(jiān)測及綜合分析，在研究隧道涌水對(duì)地表環(huán)境的影響程度和范圍方面還不足。鑒于此，本文在建立水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系的基礎(chǔ)上，對(duì)巖溶隧道地表水文環(huán)境進(jìn)行長期監(jiān)測，并對(duì)監(jiān)測的水質(zhì)、流量、水位及降雨量等水文數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析，探析隧址區(qū)巖溶地下水水文地球化學(xué)特征及補(bǔ)徑排條件，評(píng)估出隧道涌水與大氣降雨的關(guān)系以及對(duì)地表水環(huán)境的影響程度及范圍。

1 工程概況

渝廣高速華鎣山隧道于2013年底開工，2017年1月貫通，為雙向隧道，左右分修，兩線相距30 m。左線長5 017 m，起點(diǎn)標(biāo)高+400.7 m，終點(diǎn)標(biāo)高+343.6 m； 隧道右線長4 099 m，起點(diǎn)標(biāo)高+400.7 m，終點(diǎn)標(biāo)高+344.0 m?？傮w走向約298°。隧道洞身穿越地層為： 第四系全新統(tǒng)松散堆積層(Q4)； 侏羅系中、下統(tǒng)新田溝組(J2x)、自流井組(J1-2z)、珍珠沖組(J1z)的碎屑巖； 三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)的碎屑巖，中下統(tǒng)雷口坡組((T2l)、嘉陵江組(T1j)的可溶巖，飛仙關(guān)組(T1f)的可溶巖與非可溶巖互層； 二疊系上統(tǒng)長興組(P2c)、龍?zhí)督M(P2l)的可溶巖與非可溶巖?？扇艿奶妓猁}巖在隧址區(qū)出露面積較廣(約占40%)。

隧道所在區(qū)域的巖溶系統(tǒng)分為淺層水平循環(huán)系統(tǒng)和中深層水平循環(huán)系統(tǒng)，其中，中深層水平循環(huán)系統(tǒng)主要發(fā)育在標(biāo)高+180～+420 m范圍，淺層水平循環(huán)系統(tǒng)主要發(fā)育在標(biāo)高+580～+650 m范圍。

由于隧址區(qū)位于巖溶地區(qū)，隧道兩側(cè)對(duì)應(yīng)地表水點(diǎn)分布較多，且一些水點(diǎn)為居民飲用水，敏感性較強(qiáng)。因此必須查清隧道施工對(duì)地表失水的影響范圍及程度，選取代表性敏感點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，掌握各水點(diǎn)的水文變化情況。

2 水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系

2.1 監(jiān)測目的及方法

為了掌握華鎣山隧道隧址區(qū)巖溶地下水特征，明確施工對(duì)地表環(huán)境的影響程度及范圍，利用水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測體系反饋的水質(zhì)和水量信息研究隧址區(qū)地下水水文地球化學(xué)特征、判定隧道開挖后地下水影響范圍。

利用在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程水文監(jiān)測，該系統(tǒng)由監(jiān)測中心、通信網(wǎng)絡(luò)、前端監(jiān)測設(shè)備和測量設(shè)備組成。通信網(wǎng)絡(luò)采用GPRS，水文遙測終端為前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備，測量設(shè)備主要包括翻斗式雨量計(jì)、超聲波水位計(jì)或其他儀表變送器。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)及監(jiān)測因子

根據(jù)隧址區(qū)水文地質(zhì)條件，在隧道對(duì)應(yīng)地表布置4個(gè)水文監(jiān)測點(diǎn)，名稱分別為襪子溝、龍古井、龍神溝和龍神洞，如圖1所示。其中，襪子溝為原紅光煤礦平硐，開口位于三疊系須家河組六段頂部砂巖中，居民在原有巷道基礎(chǔ)上向前開拓揭穿嘉陵江組地層，并引流巖溶水為當(dāng)?shù)厣a(chǎn)、生活用水； 龍古井為發(fā)育在三疊系下統(tǒng)嘉陵江組二段(T1j2)灰?guī)r中的下降泉； 龍神溝為山谷間存在的溝谷，其性質(zhì)為地表溪流； 龍神洞為桂花莊后山腳下飲水安全工程水源保護(hù)地，龍神洞觀測點(diǎn)性質(zhì)為嘉陵江灰?guī)r巖溶水和山間溝谷地表水的匯合。

圖1 地表水文監(jiān)測點(diǎn)分布圖

襪子溝觀測點(diǎn)的監(jiān)測因子為流量； 龍古井的監(jiān)測因子為水位和降雨量； 龍神溝和龍神洞監(jiān)測因子為流量，同時(shí)還對(duì)4個(gè)觀測點(diǎn)定期進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測。

2.3 監(jiān)測時(shí)段及頻率

監(jiān)測時(shí)段包含一個(gè)完整的水文年，時(shí)間自2015年5月到2016年9月共17個(gè)月。正常情況下監(jiān)測頻率設(shè)置為4次/d，取其平均值為當(dāng)日數(shù)據(jù)，異常情況可根據(jù)實(shí)際情況加密監(jiān)測頻率。

3 監(jiān)測信息分析

3.1 水化學(xué)數(shù)據(jù)及分析

3.1.1 常規(guī)水化學(xué)數(shù)據(jù)分析

選取常規(guī)水質(zhì)化驗(yàn)典型的30個(gè)水樣，在舒卡列夫分類的基礎(chǔ)上，將其疊加在Piper三線圖上，見圖2。從水質(zhì)分析結(jié)果可知，各水樣水質(zhì)以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca、HCO3·SO4-Ca·Mg型水為主，硬度較大，鈣鎂離子毫克當(dāng)量達(dá)到95%以上。大多數(shù)水樣呈弱堿性，pH值6.98～8.18。地表水礦化度在0.2～0.4 g/L，隧道內(nèi)涌水礦化度在0.4～0.6 g/L。上述特征均反映了典型的巖溶區(qū)水文地球化學(xué)特征，即地表水與地下水之間交替速度較快，地表水與地下水之間補(bǔ)排關(guān)系密切，巖溶地下水徑流條件好，且呈現(xiàn)巖溶區(qū)典型的高鈣鎂、低納鉀的特征。

圖2 各水樣三線圖疊加

華鎣山隧道隧洞內(nèi)涌水與大氣降水和地表水關(guān)系密切，大氣降水通過巖溶洼地、落水洞以及天窗等巖溶通道直接補(bǔ)給地下水，地下水在徑流過程中溶解沿途灰?guī)r中的碳酸鈣成分，使得地下水礦化度和硬度增大，但由于徑流條件好、途徑短，其礦化度和硬度較地表水增加不大。

3.1.2δD、δ18O同位素分析

在隧道內(nèi)及對(duì)應(yīng)地面水點(diǎn)分別取樣進(jìn)行同位素分析，共7個(gè)樣品，分別為地表的1#襪子溝取水平硐、2#龍神溝、3#棕橋溝水井，隧道內(nèi)4#K24+767、5#Z2K27+179、 6#K27+207①孔、7#K27+207②孔。將7個(gè)樣品的δD和δ18O含量投到重慶大氣降水線方程δD=8.73δ18O+15.73上，見圖3。從圖3可以看出，各個(gè)點(diǎn)都位于大氣降水線附近，說明幾個(gè)采樣點(diǎn)都接受大氣降水補(bǔ)給。用最小二乘法擬合出同位素方程：δD=7.349 0δ18O+6.978 7。無明顯的δ18O漂移和D漂移現(xiàn)象，說明水-巖反應(yīng)不強(qiáng)烈。

以δ18O含量為橫坐標(biāo)，采樣點(diǎn)標(biāo)高為縱坐標(biāo)繪制圖4。標(biāo)高400 m以上，δ18O含量多位于-6.5 ‰～-8 ‰； 400 m以下，δ18O含量出現(xiàn)兩極化，多位于-6.5 ‰～-6 ‰，也有部分小于-9.5。繪制隧址區(qū)D等值線見圖5，由圖5顯示，出水點(diǎn)δ18O最大值位于K24+767附近，自東南到西北等值線由密集到稀疏。利用同位素進(jìn)一步分析各取樣點(diǎn)水源補(bǔ)給區(qū)域、補(bǔ)給高程，可知隧道內(nèi)及地表井泉的補(bǔ)給區(qū)域主要是就近補(bǔ)給，徑流途徑較短。

圖3 氫氧同位素與大氣降水線關(guān)系

Fig. 3 Relationship between hydrogen-oxygen isotope and atmospheric precipitation line

圖4 δ18O同位素含量

圖5 D同位素含量等值線圖

3.2 隧道涌水與地表水、大氣降水的關(guān)系

3.2.1 隧道涌水量監(jiān)測結(jié)果分析

1)隧道進(jìn)口涌水量動(dòng)態(tài)變化

華鎣山隧道進(jìn)口涌水量動(dòng)態(tài)變化分為3個(gè)階段，分別為2015年10月31日K25+206突水之前和突水之后穩(wěn)定后的動(dòng)態(tài)變化以及突水過程流量變化，如圖6所示。華鎣山隧道進(jìn)口流量變化無季節(jié)性變化規(guī)律，但是與隧道掘進(jìn)長度呈現(xiàn)一定的相關(guān)關(guān)系，隧道掘進(jìn)長度越大，其流量也變大，如圖7所示，主要原因在于揭露的含水層面積增大，以及掘進(jìn)至強(qiáng)富水含水層造成進(jìn)口流量變化動(dòng)態(tài)變化特征。

2)隧道出口涌水量動(dòng)態(tài)變化

華鎣山隧道出口流量變化如圖6所示，其間華鎣山隧道出口流量基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)大的涌突水事故，出口工區(qū)隧道進(jìn)入地表對(duì)應(yīng)溝槽地帶后，由于隧道埋深較淺，巖溶發(fā)育較強(qiáng)，使得出口涌水量一致維持在較大水平，基本在100～200 m3/h。

圖6 隧道涌水量動(dòng)態(tài)變化過程

圖7 進(jìn)口流量與隧道掘進(jìn)長度相關(guān)關(guān)系

3.2.2 地表水文監(jiān)測結(jié)果分析

1)襪子溝。襪子溝流量動(dòng)態(tài)變化如圖8所示，襪子溝平硐所在的嘉陵江組灰?guī)r含水層在2015年11月底到2016年5月為枯水期，這期間流量較小，基本保持在10 m3/h以下。6—9月為豐水期，流量在20 m3/h以上。該點(diǎn)季節(jié)變化明顯，受隧道施工影響較小。

圖8 襪子溝流量動(dòng)態(tài)變化曲線

2)龍古井。龍古井長約0.78 m，寬約0.75 m，水位埋深0.19 m，為居民生活用水，該點(diǎn)水位變化情況如圖9所示。龍古井水深20～40 cm，但自2015年10月31日華鎣山隧道進(jìn)口K25+206突水后，于2015年11月4日起，水文長期監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，龍古井水位從11月4日12：00開始下降幅度略微加大，從16：00開始至20：00，5日0：00、4：00下降趨勢進(jìn)一步加大。發(fā)現(xiàn)水位下降明顯后，第一時(shí)間組織人員，赴現(xiàn)場查看，發(fā)現(xiàn)龍古井已經(jīng)干枯，旁邊水溝也干枯。龍古井自2015年11月5日干枯后直到2016年7月，由于連續(xù)降雨，水位出現(xiàn)了短暫的恢復(fù)，但到8月中旬，龍古井再次干枯至今。

圖9 龍古井水位動(dòng)態(tài)變化曲線

3)龍神溝。龍神溝流量變幅較大，枯水期與豐水期雨后流量變幅達(dá)10倍以上，受降水影響明顯，為典型的地表水動(dòng)態(tài)變化特征，如圖10所示。

圖10 龍神溝流量動(dòng)態(tài)變化曲線

4)龍神洞。該點(diǎn)在豐水期流量較大，達(dá)100 m3/h以上，而枯水期流量較小，變化幅度大，尤其是2015年10月31日華鎣山隧道進(jìn)口K25+206突水后，該觀測點(diǎn)流量減少明顯，其中，原來巖溶出水已經(jīng)斷流，僅有上游山間溝谷的少量匯水，流量約1 m3/h，見圖11。2016年豐水期較2015年流量同比下降明顯，說明K25+206突水后地下水徑流條件發(fā)生改變，原本在此處排泄的地下水由于隧道的襲奪作用，變成從隧道進(jìn)口水溝排泄。

圖11 龍神洞流量動(dòng)態(tài)變化曲線

3.2.3 地表水點(diǎn)與隧道涌水的相關(guān)關(guān)系

各地表水點(diǎn)流量變化過程疊加如圖12所示。由圖12可知，各點(diǎn)流量變化趨勢較為一致，且與降水量密切相關(guān)，5—10月降雨豐富，各地表水點(diǎn)保持在較大流量水平，其他月份流量較小。隨著隧道建設(shè)的進(jìn)行各點(diǎn)流量呈現(xiàn)下降趨勢，2016年的豐水期流量同比2015年各點(diǎn)流量明顯減少。而隧道涌水量總體呈現(xiàn)增大趨勢，尤其是進(jìn)口從2015年10月31日K25+206突水之后穩(wěn)定流量明顯較突水之前流量加大，出口流量也呈現(xiàn)逐步加大趨勢。地表水點(diǎn)流量減少、水位下降，隧道涌水流量加大，從定性上說明了隧道施工對(duì)各地表水點(diǎn)產(chǎn)生了一定的影響，造成地表失水。

圖12 各地表水文觀測點(diǎn)與降雨量相關(guān)曲線

為定量研究隧道涌水與地表各水文觀測點(diǎn)的相關(guān)程度，對(duì)進(jìn)口正常涌水量(不包括2015年10月31至2015年11月26日期間的K25+206突水期間的流量數(shù)據(jù))與各地表水點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)性分析，進(jìn)口涌水量與襪子溝流量相關(guān)系數(shù)為-0.474，具顯著性，因此，進(jìn)口涌水量與襪子溝流量呈現(xiàn)負(fù)的中等相關(guān)。進(jìn)口涌水量與龍神洞流量相關(guān)系數(shù)為-0.752，具顯著性，因此，進(jìn)口涌水量與龍神洞流量呈現(xiàn)負(fù)的強(qiáng)相關(guān)。進(jìn)口涌水量與龍神溝流量相關(guān)系數(shù)為-0.472，具顯著性，因此，進(jìn)口涌水量與龍神溝流量呈現(xiàn)負(fù)的中等相關(guān)。進(jìn)口涌水量與龍古井相關(guān)系數(shù)為-0.702，具顯著性，因此，進(jìn)口涌水量與龍古井水位呈現(xiàn)負(fù)的強(qiáng)相關(guān)。

3.2.4 大氣降雨與隧道涌水的水文相關(guān)關(guān)系

3.2.4.1 單次降雨誘發(fā)下隧道涌水量的變化規(guī)律

為研究單次降雨之后隧道涌水量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，在2015年8月25日降雨(27.5 mm，持續(xù)6 h)前8月24日測量隧道進(jìn)口涌水量為16.25 m3/h，降雨結(jié)束之后，連續(xù)4 d監(jiān)測隧道進(jìn)口流量，監(jiān)測頻率為1次/h，收集降雨之后96 h內(nèi)隧道涌水量瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)及累計(jì)流量數(shù)據(jù)。8月24日降雨之后，25日平均流量達(dá)到最大值，隨后逐步減小。最大流量值盡管在26日才達(dá)到最大值，但總體趨勢是單次降雨之后1～2 d流量達(dá)到最大值，隨后逐步減少。降雨之后6 h內(nèi)隧道流量開始增大，增大后3～4 d內(nèi)流量圍繞一個(gè)均值(20.19 m3/h)波動(dòng)，該值大于降雨之前的初始值，約為初始值的1.25倍。

3.2.4.2 典型水文年降雨量與隧道涌水量關(guān)系

2014年11月至2015年10月作為典型水文年，隧道進(jìn)口、出口月平均流量與大氣降水相關(guān)性密切，枯季流量較小，進(jìn)口自6月開始隨著降雨量的增大，流量也隨之增大，但增大幅度不大，出口自5月開始流量增大，到9月，流量達(dá)到最大，且豐水期較枯水期增大幅度較大，見圖13和圖14。結(jié)合水文地質(zhì)資料，可得出，出口流量較進(jìn)口流量大的主要原因在于，分析期內(nèi)出口主要穿越嘉陵江組灰?guī)r、飛仙關(guān)灰?guī)r(3、4段)，由于灰?guī)r地段巖溶發(fā)育，富水性強(qiáng)，因而出口流量較大； 進(jìn)口主要穿越砂巖地層，盡管也穿越嘉陵江組灰?guī)r，但從地形上看，較出口陡，不利于地下水的匯集。

圖13 隧道進(jìn)口涌水與降雨量的關(guān)系圖

Fig. 13 Relationship between water gushing at tunnel entrance and rainfall

圖14 隧道出口涌水與降雨量的關(guān)系圖

Fig. 14 Relationship between water gushing at tunnel exit and Rainfall

4 結(jié)論與討論

通過對(duì)常規(guī)水質(zhì)信息、同位素信息以及各水點(diǎn)的水位、流量信息進(jìn)行監(jiān)測，利用監(jiān)測信息挖掘隧址區(qū)地下水水文地球化學(xué)特征、判定隧道開挖后地下水影響范圍，得出如下結(jié)論：

1)通過常規(guī)水化學(xué)分析可知隧址區(qū)地表水與地下水之間交替速度較快，補(bǔ)排關(guān)系密切，巖溶地下水徑流條件好，且呈現(xiàn)巖溶區(qū)典型的高鈣鎂、低納鉀的特征。

2)同位素分析表明，各地表水點(diǎn)及隧道內(nèi)出水點(diǎn)都接受大氣降水補(bǔ)給，但本區(qū)水-巖反應(yīng)不強(qiáng)烈。δ18O最大值位于K24+767附近，自東南到西北等值線由密集到稀疏。大氣降雨滲入含水層充分混合后的δD、δ18O值仍符合雨水線的線性關(guān)系，表明各水樣與大氣降雨關(guān)系密切；隧道內(nèi)及地表各水體的補(bǔ)給區(qū)域主要是就近補(bǔ)給，徑流途徑較短。

3)各地表水文觀測點(diǎn)均呈現(xiàn)流量、水位減少趨勢，證明隧道建設(shè)對(duì)本區(qū)地下水系統(tǒng)造成一定影響，其影響程度不一。嘉陵江地層中的龍古井和龍神洞影響最為顯著，尤其在K25+206突水后分別出現(xiàn)干枯和瀕臨干枯的現(xiàn)象。襪子溝平硐排水和龍神溝地表水流量同比呈現(xiàn)略微減少。

4)隧洞內(nèi)涌水與大氣降水和地表水關(guān)系密切，大氣降水通過巖溶洼地、落水洞以及天窗等巖溶通道直接補(bǔ)給地下水，地下水在徑流過程中溶解沿途灰?guī)r中的碳酸鈣成分，使得地下水礦化度和硬度增大，但由于徑流條件好、途徑短，其礦化度和硬度較地表水增加不大。

5)單次降雨(中雨)后6 h內(nèi)隧道涌水量將發(fā)生變化，1～2 d內(nèi)隧道流量達(dá)到最大值，3～4 d內(nèi)隧道流量值將保持在降雨之前初始流量的1.25倍。

由于受地表水文長期觀測點(diǎn)數(shù)量以及隧道施工前的原始數(shù)據(jù)系列不足的影響，對(duì)分析結(jié)果難免造成誤差。今后類似問題可在隧道施工前的勘察期開始，以便有更完整的原始參照數(shù)據(jù)系列。

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西班牙研發(fā)自動(dòng)隧道掘進(jìn)機(jī)器人 自動(dòng)化開挖市政管道不是夢

據(jù)悉，西班牙馬德里卡洛斯三世大學(xué)將進(jìn)行一個(gè)為期3年的研究項(xiàng)目，開發(fā)一種能以全自動(dòng)模式開挖小直徑隧道的自主機(jī)器人。該機(jī)器人將通過自動(dòng)駕駛技術(shù)、測繪與導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地下線纜、地下水與天然氣管道的全自動(dòng)化開挖施工。

機(jī)器人名為BADGER，將采用蠕蟲式的分段身體，在機(jī)體前端安裝鉆頭，并采用超聲波輔助破碎機(jī)頭前方的障礙。每段將配備有撐緊隧道內(nèi)壁的機(jī)構(gòu)，其余部分將相對(duì)于這些機(jī)構(gòu)向前滑動(dòng)，允許機(jī)器人以蠕動(dòng)方式在隧道內(nèi)向前移動(dòng)。機(jī)器人的后方設(shè)置了噴漿設(shè)備，能夠在隧道壁上噴射一層樹脂并加固使其成為隧道襯砌。

機(jī)器人將配備電力與數(shù)據(jù)電纜并連接至地表，施工人員可通過數(shù)據(jù)監(jiān)視施工進(jìn)度，并在必要時(shí)進(jìn)行手動(dòng)操作。機(jī)器人后部的管狀附件會(huì)將開挖出的渣土泵送到地面。此外，BADGER還將配備慣性測量單元——加速度計(jì)、陀螺儀和磁力計(jì)等設(shè)備，通過雷達(dá)輔助檢測孤石等地層中的障礙物。

(摘自 隧道網(wǎng) http://www.chinatunnel.net/news/detail.aspx?id=683 2017-07-07)

Application of Hydrological Monitoring Technology to Construction of Karst Tunnels

QIN Cheng

(ChinaCoalTechnologyEngineeringGroupChongqingResearchInstitute,Chongqing400039,China)

The ground surface hydrology of Huayingshan Tunnel is monitored and analyzed so as to determine the hydrogeochemical characteristics, recharge, conditions of runoff and discharge of groundwater and its relationship with hydrological environment of water on ground surface. The hydrogeochemical characteristics of groundwater and the influencing degree and range of groundwater are studied by automatic hydrological monitoring system fed back quality and quantity information of water. The results show that: 1) The groundwater runoff regime in the tunnel area is better; the runoff route is short; it is closely related to the precipitation according to routine water quality analysis and isotope analysis. 2) The water flow and water level collected from the 4 ground surface hydrological monitoring points show a reduction trend which shows that the tunnel construction has some influence on groundwater system. 3) Relevant analysis shows the water gushing has a significant relationship with Longgu Well and Longshen Cave.

karst tunnel; water gushing; hydrological monitoring; water chemistry; isotope

2016-11-04;

2016-12-23

重慶市交通科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(2014-01)

秦成(1986—)，男，重慶石柱人，2011年畢業(yè)于北京師范大學(xué)，地下水科學(xué)與工程專業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)工作。E-mail： i05041990@163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2017.07.015

U 456.3

B

1672-741X(2017)07-0878-07