山岳隧道開挖水文地質模擬與湧水評估

Abstract

山岳隧道之建置，除了遭遇湧水致使災害以外，亦可能因地下水文環境變化導致地下水水位變化、地下水流流場及地下水的儲存量改變，進而影響區域性的地質災害發生。本研究利用GMS(Groundwater Modeling System)地下水流數值分析軟體結合現場開挖湧水資料，針對台9線蘇花公路改善工程開挖中之觀音隧道施工與鄰近區域，進行數值模式之回饋修正，由施工過程隧道湧水量資料反算沿線水文地質參數，進行區域水文地質模型修正，且利用已開挖區段湧水量統計成果，估計較大湧水試建發生之機率已極可能發生之位置。 研究首先蒐集及分析研究區域之水文資料建置水平衡模式，包含雨量資料、、地下水位資料與流量資料等，分析求得觀音隧道鄰近區地下水年平均補注深度與年補注率約為62 34公分與22 3%。並蒐集區域之地質、DTM(Digital Terrain Model)、及水文地質參數，以採GMS(Ground Water Modeling)分析軟體，依據區域之水文地質特性劃分邊界，將上述之資訊建置觀音隧道三維水文地質概念模型，並預估隧道施工湧水量及開發導致之流場變化對鄰近水資源之影響。並於隧道開挖中過程中，依據實測之開挖面湧水量進行研體參數率定，對應開挖時調查之岩盤性質，進行原有模式的材質修訂與校正，以提高數直模式之準確度，並瞭解隧道沿線水文地質參數之變化。 本研究分析結果顯示，觀音隧道沿線變質岩透水係數變異幅度多達四個級數，對應開挖段湧水變化同樣劇烈，顯示案例區域中，隧道沿線片岩帶之破碎程度是影響水力特性之重要因素。區域地下水位變化模擬顯示地下水位洩降深度僅約0~1 8 m不等，顯示隧道施工至目前階段對環境地下水影響甚微。最後，本研究統計現場最小尺度湧水資料，結果發現湧水以500L/min為界，可區分為低湧水與高湧水，分別符合冪次及常態分布曲線，且北段破碎武塔片岩之湧水亦為常態分布。本研究並利用已開挖段之湧水資料，以統計分析反算不同湧水量事件發生距離，以及兩種主要岩體破碎武塔與武塔片岩之湧水量頻率，並繪製高湧水出現位置進行預測並驗證。驗證結果得之，本研究採取之預測方法在本案例中，對於大湧水是建之發生有相當之準確度，另外於於破碎武塔片岩帶中，對沿線整體湧水量之預估相當符合。

Date of Award	2015 Aug 19
Original language	Chinese
Supervisor	Cheng-Haw Lee (Supervisor)