PCA模型在富水岩溶隧道水源识别中的应用

摘要

富水岩溶隧道施工过程中,极易发生涌水危险,严重威胁隧道标准化施工中的生产安全.因而,确定水源数量及其类型对于富水岩溶隧道水害防治具有极大的现实意义.为确定富水岩溶隧道的水源数量及类型,本文以贵州省石阡县富水岩溶花桥隧道为例,对隧区周围的不同水体分别进行取样.基于水化学及主成分分析PCA模型对富水岩溶隧道进行水源识别.结果表明:隧区周围不同水体的水化学组分含量差别较大.按照均值排序,隧区水的离子浓度存在Ca2+>Na+>K+>Mg2+和HCO3->SO42->NO3->C1-的关系.不同水体中,Ca2+和HCO3-均为优势阳、阴离子,水化学组分以Ca-HCO3为主.基于水化学和PCA模型,确定出富水岩溶花桥隧道存在一补给来源,即梁家屯岩溶水系统.研究结果显示PCA模型能有效表征原始水质组分,科学地确定富水岩溶隧道涌水补给来源及数量.该模型可为富水岩溶隧道标准化施工涌水灾害防治提供科学的指导依据.