山岳隧道開挖水文地質模擬與湧水評估

  • 戴 紫陽

學生論文: Master's Thesis

摘要

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。
獎項日期2015 八月 19
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監督員Cheng-Haw Lee (Supervisor)

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