在可溶岩地区,隧道建设对地下水动态产生较大影响,隧道开挖导致山体内储存的地下水被快速排出,区域地下水位快速下降,形成一定范围的降水漏斗,袭夺岩溶泉点流量,进而严重破坏区域生态环境。尤其在我国西南地区,地质构造条件复杂,褶皱构造发育。受地形地貌、地质构造及含水层空间形态影响,地下水循环条件十分复杂。查明褶皱区地下水循环模式对于工程施工有重要指导意义。利用水均衡法分析区域地下水动态特征具有计算逻辑简单、计算结果贴切实际等特点,但前人多用于隧道涌水量预测,对于利用水均衡系统分析研究区地下水循环特征研究甚少。渝昆铁路是西南地区铁路主干线,与西渝高铁一同成为连接华北、东北地区的高铁路线。拟建余家湾隧道穿越筠连县大田坝向斜,隧道建设对区域地下水动态影响大。因此本文选取筠连县大田坝向斜,在查明研究区地下水补径排条件的基础上,划分水文地质单元。根据水均衡原理,在已知排泄量基础上,计算所需大气降雨面积,通过与划分单元面积对比,验证单元界线的可行性,在此基础上判断向斜地下水循环模式。利用水均衡法计算不同条件下隧道涌水量,通过与水动力学方法对比,验证水均衡理论应用于研究区分析的可行性,具体研究内容与结论如下:(1)在上下非可溶岩隔水作用下,岩溶水仅在向斜内部循环。受关河、白水河、筠连河切割,大田坝向斜分为三个排泄系统,各系统排泄基准面相当。两翼岩溶水接受大气降雨补给后顺层径流,受沟谷切割以岩溶泉或暗河形式集中排泄。在溶蚀裂隙不发育地区,地下水径流通道窄,无法形成地下水系统,地下水径流受沟谷切割后,直接排泄于地表水系。依据关河、白水河、筠连河三个排泄系统,结合区域地表分水岭、物理隔水层,将研究区划分为关河(Ⅰ)、白水河(Ⅱ)、筠连河(Ⅲ)三个一级水文地质单元。(2)研究区在天然条件下处于均衡状态,根据水均衡原理,利用地下水排泄量计算大气降水补给面积。计算结果关河水文地质单元所需补给面积为14.796km~2,与单元划分面积14.410 km~2误差为2.7%;白水河单元所需补给面积为15.593 km~2,与单元划分面积15.861km~2误差为1.7%;筠连河单元所需补给面积为18.054 km~2,与单元划分面积18.822km~2误差为4.1%。由于实际情况补给量不可能严格与排泄量相当,认为计算误差在允许范围内,水文地质单元划分可行。(3)根据水均衡计算结果,一个水文年内,各单元大气降水补给量满足排泄量,岩溶水不需要其他补给来源,大田坝向斜地下水不存在绕轴径流模式。大田坝向斜是由可溶岩与非可溶岩组合形成的短轴对称向斜,核部可溶岩地层受厚度较大的非可溶岩地层覆盖,地下水与外界交替程度弱,岩溶不发育。而向斜两翼裸露型可溶岩整体地势较低,在大气降水作用下岩溶发育程度强,地下水径流速度快,形成翼部富水区。在这种水力条件下,岩溶水在两翼接受大气降水补给后,沿隔水层倾斜方向向核部径流,但由于深部透水性变弱,岩溶水转而沿走向径流,最后于横切地层走向的沟谷处排泄。因此,大田坝向斜地下水属于封闭型向斜单翼纵向循环模式。(4)根据隧道出、进口段降水影响半径与隧道距离岩溶泉点、暗河间距离的关系计算不同条件下隧道涌水量。结合模拟结果与工程实际情况,求得在降水影响半径未达到泉点时,在隧道入口段,正常涌水量为8732.96 m~3/d,最大涌水量为15598.64 m~3/d。隧道出口段,正常涌水量为5512.35m~3/d,最大涌水量为9846.06 m~3/d。(5)采用水动力学法计算隧道进、出口段正常涌水量与最大涌水量。利用科斯加科夫公式计算隧道进口段正常涌水量为8851 m~3/d,出口段正常涌水量为5566 m~3/d。利用大岛洋志公式计算隧道进口段最大涌水量为16577 m~3/d,出口段最大涌水量为10822 m~3/d。计算结果与水均衡法结果接近,因此采用水均衡原理预测大田坝向斜余家湾隧道涌水量可行。