CN107688005A - 一种岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法，该方法是利用可见光在四种介质，即岩溶管道水、自来水、污水、雨水等四种水体中所含固相物质粒径和含量不同，其透射性存在明显差异的基本特点，采用可见分光光度计，对隧道涌水水体进行测试，以确定水体来源并指导现场后续处理措施的制定。该方法具有快速、操作简单、成本低、准确率相对较高的优点。

Description

一种岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法

技术领域

本发明涉及一种岩溶地区地铁隧道在复杂地表管网环境下掘进过程中出现大量涌水的情况下，用于涌水水体来源的一种光学快速判别方法，属于岩土工程地下水技术领域。

背景技术

城市地铁线路一般位于城市道路或建筑物下方，地表自来水、雨水、污水等管网较为复杂，加之岩溶地区基岩裂隙水、岩溶管道水等较为复杂，涌水具有突发性和不可预测性的特点。隧道一旦出现大量涌水，即刻查明水量来源及采取针对性措施是防止出现地表塌方、房屋开裂等次生工程地质问题的重要举措。

目前，岩溶地区查明隧道涌水来源的主要方法有两种。一是感官经验判断法，即通过观察水体颜色、气味、流量变化、地表管网水体变化等进行大致判断；二是水质分析法，即通过采取地下水样+地表水样，送实验室进行水质分析，通过各种离子、大分子及有机物含量等进行对比来进行判别。感官经验判断法对有明显异味或颜色存在明显特点的地下水易于区分，但对于不具备上述感官差异、比如对自来水及岩溶管道水的区分则较为困难，另外仅仅通过感官的判别，其结果也会因人而异，其准确性也不高。方法二通过微观成分的分析，具有较高的准确性，但主要缺点为耗时相对较长，一般3～7天，对指导现场处理不及时。

岩溶地区地铁隧道在城区施工出现突发性涌水问题时，涌水来源通常有岩溶管道水、自来水、污水、雨水等四种。隧道长时间出现大量涌水对地表建筑物及管网正常运行以及隧道自身的施工安全影响极大。因此，快速进行水体的来源判别及采取相应处理措施，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法，以克服现有技术存在的不足。

本发明是这样实现的：

本发明的一种岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法，是利用可见光在四种介质，即岩溶管道水、自来水、污水和雨水四种水体中所含固相物质粒径和含量不同，其透射性存在明显差异的特点，采用可见分光光度计，对隧道涌水水体进行测试，以确定水体来源并指导现场后续处理措施的制定。

该方法包括如下步骤：

S1，用容器分别取隧道工区周边自来水、雨水、污水、地表出露泉水或隧道内已确定为地下岩溶管道水的水样，并贴好标签备用；

S2，取隧道内涌水水样，贴好标签备用；

S3，取S1中试样中的自来水水样作为标准件，摇匀后即放入可见分光光度计测试盘，静置，设定其透射比为100％；

S4，取S1中的雨水水样、污水水样、地表出露泉水或岩溶管道水水样，摇匀后即放入可见分光光度计测试盘，静置后读数并做好记录；

S5，取S1中的隧道涌水水样，按步骤S4进行操作；

S6，通过对比步骤S5及步骤S4中的试样测试值的大小关系及接近程度，判别隧道涌水水样的来源。

进一步的，还包括如下步骤：

S7，根据S6中的对比结果，在隧道涌水水样与标准件自来水水样测试值差别不大的情况下，另取涌水水样，并滴入3％稀盐酸1滴，摇匀后即放入可见分光光度计测试盘，静置后读数；根据稀盐酸滴定前后数值的变化，判断涌水水样为岩溶管道水或为自来水；

S8，综合S6及S7判别隧道涌水水量来源。

本发明利用可见光在四种介质，即岩溶管道水、自来水、污水、雨水等四种水体中所含固相物质粒径和含量不同，其透射性存在明显差异的基本特点，采用可见分光光度计，对隧道涌水水体进行测试，以确定水体来源并指导现场后续处理措施的制定。该方法具有快速、操作简单、成本低、准确率相对较高的优点。

附图说明

图1是可见分光光度计测试原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的任何限制。

实施例1：

(1)基本原理，主要包含以下三个方面：

①可见分光光度计是基于样品对单色光的选择吸附特性用于对样品进行定性和定量分析。其定量分析依据相对测量原理工作，即选定样品的溶剂作为标准试样，设定其透射比为100％，被测样品的透射比则相对于标准试样而得到，在一定浓度的范围内，各参量遵循朗伯-比耳定律：

T＝I/I₀

T：相对于标准试样的透射比；

I：光透过被测样品后照射到光电传感器上的强度；

I₀：光透过标准样品后照射到光电传感器上的强度；

如图1所示，在该装置的整个光路中，被测样品中固相物质颗粒及大小与最终的透射比、即数显表读数呈反比，即光路中固相颗粒越多、粒径越大，则透射比越小，反之则透射比越高。四种测试水样中，正常情况下数显表读数大小顺序为：D_自来水＞D_{岩溶管道水}＞D_雨水＞D_污水。

②通过对线路区已知的水体取样并作为基本参照物，对涌水水样通过静置消除渗流过程中混入的粘土或岩屑杂质后，进行测试对比，根据测试数据的接近程度进行对比分析确定水样类型。

③由于岩溶管道水中溶质主要为碳酸盐岩微颗粒，通过盐酸滴定快速消除固相物质，使得其透光性大大提高的特点，可用于自来水和岩溶管道水初始透光率差别不大的情况下的二次测试判别。

(2)主要材料：

①基本材料：分光光度计、3％稀盐酸(可选)、洗净矿泉水水瓶若干。

②测试样品：隧道涌水水样、线路区已知的污水样、雨水样、自来水样以及地表出露泉水或隧道内已确定为地下岩溶管道水水样。

(3)测试方法：

①用矿水瓶取隧道工区周边自来水、雨水、污水、地表出露泉水或隧道内已确定为地下岩溶管道水的水样各不少于100ml，共四份，并贴好标签备用。

②取隧道内涌水点处水样不少于100ml，贴好标签备用。

③取上述步骤①试样中的自来水(Z-1)试样作为标准件，摇匀1分钟后即放入可见分光光度计测试盘，静置20s后，设定其透射比为100％。

④取上述步骤①中的雨水水样(Y-1)、污水水样(W-1)、地表出露泉水或岩溶管道水水样(K-1)，摇匀1分钟后即放入可见分光光度计测试盘，静置20s后即可读数并做好记录。

⑤取上述步骤②中的隧道涌水水样(S-1)，按步骤④进行操作。

⑥通过对比步骤⑤及步骤④中的试样测试值，即通过涌水水样(S-1)与雨水(Y-1)、污水(W-1)、岩溶管道水(K-1)、自来水(Z-1)试样测试值的大小关系及接近程度，即可马上判别隧道涌水水样(S-1)的来源。

比如涌水水样(S-1)测试值为25，而污水(W-1)、雨水(Y-1)、岩溶管道水(K-1)、自来水(Z-1)试样测试值分别为8、27、80、97，则可判别该水样主要为雨水，为地表雨水管网下渗所致。

⑦在隧道涌水水样(S-1)与标准件自来水(Z-1)测试值差别不大的情况下，另取涌水水样(S-1)试样，并滴入3％稀盐酸1滴，摇匀1分钟后即放入可见分光光度计测试盘，静置20s后读数。如3％稀盐酸滴定前后，数值发生较大变化，则可判断涌水水样(S-1)为岩溶管道水，反之则为自来水(Z-1)。

⑧综合步骤⑥及步骤⑦即可判别隧道涌水水量来源。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法，其特征在于：利用可见光在四种介质，即岩溶管道水、自来水、污水和雨水四种水体中所含固相物质粒径和含量不同，其透射性存在明显差异的特点，采用可见分光光度计，对隧道涌水水体进行测试，以确定水体来源并指导现场后续处理措施的制定。

2.根据权利要求1所述的岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法，其特征在于该方法包括如下步骤：

S1，用容器分别取隧道工区周边自来水、雨水、污水、地表出露泉水或隧道内已确定为地下岩溶管道水的水样，并贴好标签备用；

S2，取隧道内涌水水样，贴好标签备用；

S3，取S1中试样中的自来水水样作为标准件，摇匀后即放入可见分光光度计测试盘，静置，设定其透射比为100％；

S4，取S1中的雨水水样、污水水样、地表出露泉水或岩溶管道水水样，摇匀后即放入可见分光光度计测试盘，静置后读数并做好记录；

S5，取S1中的隧道涌水水样，按步骤S4进行操作；

S6，通过对比步骤S5及步骤S4中的试样测试值的大小关系及接近程度，判别隧道涌水水样的来源。

3.根据权利要求2所述的岩溶地区隧道涌水水体来源的快速光学判别方法，其特征在于还包括如下步骤：

S7，根据S6中的对比结果，在隧道涌水水样与标准件自来水水样测试值差别不大的情况下，另取涌水水样，并滴入3％稀盐酸1滴，摇匀后即放入可见分光光度计测试盘，静置后读数；根据稀盐酸滴定前后数值的变化，判断涌水水样为岩溶管道水或为自来水；

S8，综合S6及S7判别隧道涌水水量来源。