一种用于岩溶或断层隧道非均衡富水区的排水体系及方法

1.一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，在隧道(1)的两侧均设有排水沟(2)，每一所述排水沟(2)与对应侧的防排水板(5)通过排水管(7)连通，所述排水沟(2)之间设有引水管(3)，所述引水管(3)用于使隧道(1)两侧的排水沟(2)相互连通；其特征在于：第i段上引水管(3)之间的纵向间距为Di(m)的表达式为： 其中，隧道(1)划分为i个区段，第i个区段长度为Ti，单位为m；每个区段中隧道左侧涌水量A i1 ，单位为m 3 /s；右侧涌水量为A i2 ，单位为m 3 /s；第i段上左侧斜井涌水量为B m ，单位为m 3 /s；第i段上右侧斜井涌水量为B n ，单位为m 3 /s；q为引水管流量，单位为m 3 /s；所述引水管(3)为正方形管(31)或圆形管(32)；所述正方形管(31)流量的表达式为：q＝(|b 1 -b 2 |×K 1 ×K 1 /s)×0.5；其中，b 1 为隧道(1)一侧排水沟的深度，单位为m；b 2 为隧道另一侧排水沟的深度，单位为m；c为正方形管(31)的周长，单位为m，表达式为：c＝4L，其中，L为正方形管(31)的边长；r为正方形管(31)水力半径，单位为m，表达式为：r＝L×L/c；K 1 为流量系数，K 1 ＝L×L/n×r 2/3 ；s为正方形管(31)长度，s＝w/cosα，单位为m，其中，w为隧道(1)两侧排水沟(2)的距离，α为正方形管(31)与水平向夹角；所述圆形管(32)流量的表达式为：q＝(|b 1 -b 2 |×K 2 ×K 2 /s)×0.5；其中，b 1 为隧道(1)一侧排水沟(2)的深度，单位为m；b 2 为隧道(1)另一侧排水沟(2)的深度，单位为m；c为圆形管的周长，表达式为：c＝2πR，其中，R为圆形管(32)半径；r为圆形管(32)水力半径，表达式为：r＝πR×R/c，单位为m；K 2 为流量系数，表达式为：K 2 ＝L×L/n×r 2 /3 ；s为圆形管(32)的长度，单位为m，表达式为：s＝w/cosα，其中，w为隧道(1)两侧排水沟(2)之间的距离，α为圆形管(32)与竖直面的夹角。 2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，其特征在于：所述排水管(7)包括纵向水管(7a)和若干横向水管(7b)，所述横向水管(7b)沿所述纵向水管(7a)的延伸方向布置，所述纵向水管(7a)与所述防排水板(5)连通，每一所述横向水管(7b)均与所述排水沟(2)连通。 3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，其特征在于：沿所述排水沟(2)延伸方向平行设置有若干引水管(3)。 4.根据权利要求3所述的一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，其特征在于：相邻的所述引水管(3)之间的间距相等。 5.根据权利要求4所述的一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，其特征在于：所有所述引水管(3)均布置于同一水平面内。 6.根据权利要求5所述的一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，其特征在于：所述引水管(3)与竖直面的夹角α的范围为30°～60°。 7.根据权利要求6所述的一种用于岩溶或断层隧道非均匀富水区的排水体系，其特征在于：所述引水管(3)的两端分别与相对应的所述排水沟(2)侧壁的底部连通。