岩性及构造条件是隧洞能否发生涌水的地质基础，是必要条件。但要确定涌水的类型和涌水量的大小，需从含水介质特征及区域地下水的赋存条件来分析。当隧洞高于地下水位时，除雨季暂时性涌水外，一般不会发生持续性涌水。当隧洞低于地下水位时，将发生持续涌水，涌水量的大小除取决于岩体的透水性、涌水点与地下水位的高差外，还取决于涌水点处该地下水流动系统中的位置；若涌水点位于其补给区，则涌水量相对较小；若涌水点位于其排泄区，则涌水量相对较大。

隧洞开挖揭露后可能发生的涌水量，可根据含水介质类型及可能的地下水渗流型式，按带状（带状含水透水地层及断层带）含水带、大范围降落漏斗式补给、岩溶管道或暗河涌水等几种方式进行涌水量的估算。

在岩溶地区，岩溶发育及地下水流动系统极为复杂，众多不同规模的岩溶管道、溶蚀裂隙共同构成地下水网络系统，因此，查明可溶岩地层的岩溶发育规律、岩溶管道的连通情况，以及地下水的活动情况是该类地区岩溶水文地质工作的关键。对隧洞中沿溶蚀裂隙发生的涌水，在补给源较为稳定的情况下，涌水量的大小取决于渗流通道的大小——裂隙最小开度（或溶蚀裂隙在其距隧洞最近的单一通道中的最小断面）及地下水位高度。但由于溶蚀裂隙的渗流断面不易量测，故沿溶蚀裂隙可能发生的涌水量一般亦不易预测。但沿可能开挖揭露的岩溶管道的地下水涌水量在很多情况下是可以估算的，此种情况下，可根据其地下水径流模数及隧洞开挖揭露的该岩溶管道可能的汇水面积，采用地下径流模数法，估算沿该岩溶管道可能发生的涌水量。

裂隙岩体或构造带多为带状涌水，此时，可将带状含水裂隙岩体或构造带作为一个地下水含水带，确定其补给区、径流区、排泄区，根据其地下水补给及排泄条件，可采用降雨入渗系数法或地下径流深度法估算其可能的涌水量。

当孔隙或裂隙岩体大范围分布时，此时的含水介质视作广布均匀含水介质，可按地下水降落漏斗法计算隧洞开挖过程中可能发生的涌水量。

1.2.2.1　隧洞涌水量估算

（1）地下径流模数法。在岩溶地区，尤其是有明确的岩溶管道或暗河发育地区，该方法计算简单，意义明确，较为适用。根据贵阳院多年来的工程经验，研究提出该方法改良后的原理为：利用暗河或岩溶管道出口实测的流量，与相应地下水流动系统的地表汇水面积配套，计算同一地区（或邻近岩溶发育强度类似的可溶岩地区）同一时期隧洞区可溶岩地层区的地下水径流模数。根据隧洞区岩溶水文地质条件，分析可能发育的岩溶管道或暗河的分布位置；对隧洞开挖可能揭露的岩溶管道，圈定其开挖揭露口以上的汇流面积及下游可能影响区的汇水面积，利用前述方法得到的地下水径流模数，即可计算出该岩溶管道（或管道群）在隧洞开挖揭露后可能的涌水量。

采用的计算方法如下：

Q=MA

M=∑q/F

式中：Q为隧洞可能揭露的岩溶管道（或暗河，下同）的涌水量，m3/s；M为地下水径流模数，m3/（s·km2）；A为隧洞揭露岩溶管道上游区及下游影响区的汇水面积，km2；q为参数取值计算区已有岩溶管道或暗河的排泄流量，可量测获取，m3/s；F为与q相适应的岩溶管道系统的补给区范围，km2。

该算法在联补水电站隧洞涌水、重庆明月山公路隧洞涌水等工程中应用效果较好。但使用该算法进行岩溶地区隧洞涌水量预测时，应注意下列问题：

1）预测区岩溶发育程度和补给条件应与参数计取值区基本一致或类似。

2）引用地下水径流模数时必须注意到季节性，因为岩溶地区洪水期与枯水期的地下水径流模数可以相差数十到百倍，因此，地下水径流模数具季节性，应取同期参数进行可能涌水量的估算，以确保地下径流模数法的计算精度基本可靠。

（2）降雨入渗系数法。在前期勘察资料收集相对较粗的情况下，隧洞开挖揭露的地下水涌水量可采用降雨入渗系数法进行估算。该方法较适用于研究范围较大，且前期不能布置较多的勘探工作量、以地表岩溶水文地质调查为主的前期勘察过程中的隧洞涌水量估算。

隧洞涌水量估算公式为

Q=1000ηαXF

式中：Q为隧洞通过含水体地段的涌水量，m3/d；η为涌水系数经验值，强岩溶地层区取1，中等岩溶地区取0.7，碎屑岩取0.15；α为降水入渗系数，强岩溶地层区取0.5，中等岩溶地区取0.3，碎屑岩取0.15；X为日加权平均降雨量，正常涌水量计算时取20mm，最大涌水量计算时取为大雨加权平均降雨量50mm；F为各地下水流动系统在隧洞区过流断面以上的积雨面积；当计算某段隧洞的涌水量时，取该隧洞段的集雨面积。

（3）地下水径流深度法。该方基本原理是：在某一流域内，大气降水是地表水、地下水、蒸发/蒸腾和地面滞水的总源，水在循环过程中，基本保持平衡状态，即补给与排泄是动态平衡的。使用该方法时需充分搜集工程区域的气象、水文、地质资料。计算方法如下：

Q=2.74hA

h=W-H-E-Ss

A=LB

式中：Q为隧洞通过含水体地段的涌水量，m3/d；h为年地下水径流深度，mm；A为隧洞集水面积，km2；W为年降雨量，mm；H为年地表径流深度，mm；E为年蒸发蒸腾量，mm；Ss为年地表滞水深度，mm；L为隧洞通过含水体地段的长度，km；B为隧洞涌水地段L长度内对两侧的影响宽度，km。(www.daowen.com)

武广客运专线大瑶山隧道群七星落地隧道是该隧道群长大隧道之一，沿线地形切割强烈，植被发育，地表径流较大，隧道所在工程地质条件相对简单，但水文地质条件复杂，为开放式水文地质构造，隧道开挖穿越多个不同的水文地质单元。隧道区属亚热带季风气候，受大陆性气候影响，四季分明，温和湿润；根据当地气象水文部门多年收集的资料，该地区年降雨量1491mm，年蒸发量495.13mm，根据水文地质资料综合分析年地表径流深800.95mm，年地下水径流深度209.82mm。穿越地层为寒武系八村群浅变质细砂岩、粉砂岩，风化裂隙及构造裂隙发育，含裂隙水，富水性中等，地下水径流模数375.41m3/（d·km2）。按上述公式七星落地隧道正常涌水量计算值见表1.2.2-1（地表滞水深度Ss=0）。

表1.2.2-1　七星落地隧道正常涌水量计算值

注　引自魏国灵等《碎屑岩区及岩溶区隧道涌水量简易计算方法》，西部探矿工程，2005年第9期。

该方法中，渗入地下的水量与流域的气候、降雨量及其强度、植被、地形地貌和地质条件有着复杂的关系，计算公式中的各项参数大多难以取得精确数据，故预测的隧道涌水量只能是宏观的、近似的涌水量。该方法较适合于碎屑岩或岩溶发育相对均一的岩溶化岩体中的隧道正常涌水量的简单预测。

1.2.2.2　涌水量量测

隧洞工程中，涌水量测定一般采用目测法、容积法、堰测法及流量仪法等四种方法。

（1）目测法。目测法多根据工程人员经验，观测其流速、断面大小等进行粗略估算，与个人经验有关，不同人的估算结果差别大。

（2）容积法。利用已知容积的量器，在一定时间内测得流入的液体的体积，通过计算得到需计量的水量。容积法一般用于涌水量小于1L/s或涌水点较分散且无规整的排水沟情况下的涌水量测定。容积法具有操作简便，计量较准确。现场常采用圆形或方形量水桶，用秒表测流满该量水桶所需的时间，然后按下式计算涌水量：

式中：Q为计算涌水量，m3/h；V为量器体积，m3；t为水流满量水桶的时间，h。

（3）堰测法。在地下工程排水沟中设置测水堰板，使水流通过一定形状的堰口水流高度，据此计算涌水量。测水堰板一般采用三种型式（图1.2.2-1、图1.2.2-2），其中当涌水量小于10L/s时采用三角堰进行量测，涌水量大于10L/s时采用梯形堰或矩形堰进行量测。

图1.2.2-1　原理示意图

（a）三角堰；（b）梯形堰；（c）矩形堰

图1.2.2-2　现场量测照片

堰测法计算涌水量公式分别如下：

三角堰：Q=

梯形堰：Q=

矩形堰：Q=

式中：Q为所测涌水量，m3/h；h为堰口水流高度，m；B为堰底宽度，m。

（4）流量仪法。流速仪法测流是国内外使用最广泛的方法，也是最基本的测流方法。流速仪法流量测定基于速度面积法，测流时必须在断面上布设测速垂线和测速点，以测量断面面积和流速，测速方法一般采用积点法。测流断面应选择在渠段平直、水流均匀、无漩涡或回流的地方，前后平直段应满足大于20倍水面宽度的规范要求，断面与水流方向垂直。测速垂线及测点数目应能充分反应横断面流速分布。