1.一种大埋深隧道突涌隐患程度三层次循环递进量化方法，其特征在于，当隧道的埋深h埋>40r，或h埋>20B，称该隧道为大埋深隧道；大埋深隧道突涌隐患程度的第一层次量化，是先确定地质块的突涌源形态系数J深；第二层次的量化，是将J深与大埋深隧道断面的施工扰动因素加以综合，得到大埋深隧道等效断面突涌烈度G深；第三层次的量化，是依据大埋深隧道施工纵向影响长度L纵和等效断面突涌烈度G深，估算大埋深隧道掌子面爆发突涌灾害的危险程度W深；三层次量化由地质块到断面再到段落，由局部到整体，量化、评估、治理循环递进，逐步把各段的突涌隐患消灭，具体步骤如下：
步骤1、大埋深隧道突涌隐患程度的第一层量化；其方法是：
（1）大埋深隧道的定义
设隧道埋深以h埋表示；设隧道开挖轮廓半径以r表示，设隧道开挖宽度以B表示；
若5r≤h埋≤40 r，或2.5B≤h埋≤20 B，称该隧道为一般埋深隧道；
若h埋>40r，或h埋>20 B，称该隧道为大埋深隧道；
（2）定义地质块的概念
大埋深隧道地下环境往往复杂多变且不均匀，各个区域环境水文地质条件构成未必相同，但是将范围缩小到一定程度，总可以找到一块水文地质条件均匀的区域；在具有相同水文地质条件的区域的条件下，该区域可以视为均质的地质块，对水压力、围岩强度、组成粒径指标或参数基本一致的区域视之为一个地质块；某块地质块有大有小，小至仅占据大埋深隧道某些部位，大至占据大埋深隧道一定区域；
（3）地质块的大埋深隧道突涌隐患程度
地质块的大埋深隧道突涌隐患程度，与水压压力成正比，与大埋深隧道围岩强度成反比，并与围岩组成颗粒级配修正系数相关，可用J深表示，称为大埋深隧道突涌源形态系数，大埋深隧道突涌源形态系数J深的计算公式为：
J深=ε深×（P深水/R深围）；式中：
J深—为大埋深隧道突涌源形态系数，属于无纲量指标；
ε深—为大埋深隧道围岩颗粒级配修正系数，属于无纲量指标；对于非粉细砂性土、岩石，暂定取值为1.05；粉细砂取值为1.15；
P深水—为大埋深隧道某部位围岩地下水水压力，计量单位：MPa；
R深围—为大埋深隧道某部位围岩轴心抗压强度，计量单位：MPa；
A、如果大埋深隧道是腔洞或溶洞，计算J深值时，水压与大埋深隧道围岩强度的取值按如下方法：
①大埋深隧道为纯充水腔洞时，水压取腔洞核心区的水压，大埋深隧道围岩强度取腔洞壁向外2米的围岩强度；
②大埋深隧道为充水充泥腔洞时，水压腔洞取核心区的水压，大埋深隧道围岩强度取腔洞核心区土体的强度，如果土体强度数值比水压低，则大埋深隧道围岩强度取腔洞壁向外2米的围岩强度；
③大埋深隧道为无水腔洞时，水压统一取0.5MPa，大埋深隧道围岩强度取腔洞壁向外2米的围岩强度；
B、大埋深隧道水文地质数据采集办法:
通过对大埋深隧道实际勘察与试验获得地下水的水压与大埋深隧道围岩强度数据：
①采用常规勘探手段，钻探、坑探、无损探测及超前预报一个以上的组合获取大埋深隧道围岩强度数据，通过抗压试验、触探试验、承载力试验、波速测试方法获得或转换得到大埋深隧道围岩强度；
②通过以下其中一种方法获得水压数据：钻孔引排水并测量水压，孔隙水压测量仪器测量水压，灌水或灌浆压力致裂法测量水压，测量水位差转换为水压；
③通过常规岩性分析，推断大埋深隧道围岩颗粒级配修正系数ε深；
（4）大埋深隧道突涌源形态系数J深值的量化与分类
表2：大埋深隧道突涌形态类型与大埋深隧道突涌源形态系数区间关系表
步骤2：大埋深隧道突涌隐患程度的第二层次量化；其方法是：
（1）大埋深隧道的等效断面的确定
对于圆形大埋深隧道，当大深埋隧洞某掌子面的大埋深隧道围岩被开挖时，其断面出现应力-应变调整，根据断面应力-应变调整关系，将圆形大埋深隧道调整半径范围为5r的圆形大埋深隧道断面确定为圆形大埋深隧道的等效断面；
对于非圆形大埋深隧道，则以大埋深隧道断面的中心为圆心，以开挖轮廓线距离圆心的最大距离为半径r，绘制得一个小圆形，再以该小圆的圆心为中心，以半径为5r绘制一个大圆，则该大圆确定为非圆形大埋深隧道的等效断面；
（2）大埋深隧道等效断面进行分区并赋值
对大埋深隧道等效断面进行分区并赋值，包括以下情形的分区：
①大埋深隧道等效断面的力学分区
将大埋深隧道等效断面分为三个力学区：塑性大变形区A深、塑性小变形区B深、弹塑性区C深；
②大埋深隧道等效断面的几何分区
将大埋深隧道等效断面划分为25个分区，每个分区的大小为2r×2r的正方形，25个几何分区组合得到了一个10r×10r的大正方形，该大正方形于半径为5r绘制一个大圆相切并接近于该大圆，所以，大正方形也称为大埋深隧道等效断面；
（3）对大埋深隧道各等效断面分区进行力学变形赋值
根据大埋深隧道位移变形测量数据统计，确定C深区的变形速率小于0.1ｍｍ/ｄ；B深区的变形速率为0.1～1.0ｍｍ/ｄ；A深区的变形速率大于1.0ｍｍ/ｄ，严重时大于5.0ｍｍ/ｄ，再根据变形速率的量级对大埋深隧道各等效断面分区进行赋值，建立大埋深隧道等效断面的各分区赋值表；
A深区的最小变形速率是C深区最大变形速率的10+1倍，若C深区变形速率的量级基准确定+1 +2
为10，即10 ，则A深区的变形速率的量级就为10 ；A深区的变形速率有2个等级，则其变形速率量级中值数就为（100+500）/2=300；B深区居于A深区最小变形速率与C深区最大变形速率之间，则B深区的变形速率量级的中值数就为（10+100）/2=55；
（4）对大埋深隧道各等效断面分区进行水影响的赋值调整
大埋深隧道等效断面调整分区水影响的赋值分为两种：
第一种是按上部、下部的重要性调整隧道所在列的分区的赋值，以大埋深隧道的位置为基准，重要性系数取为1.0，每上升一个分区系数提高0.2，每下降一个分区系数降低0.2；
第二种是按与大埋深隧道距离的大小调整其它列的分区的赋值，以大埋深隧道位置的那列为基准，远离一个分区，下降系数0.2；
（5）大埋深隧道内核细分区与赋值
大埋深隧道内核可以再细分区，根据上下的重要性赋值，可以百分比数值赋值；
（6）大埋深隧道各分区的赋值成果；
（7）建立大埋深隧道各分区的突涌强度
大埋深隧道各分区的突涌强度依据以下公式计算：
Q深i= J深i×Ν深i×ξ深；式中：
Q深i—分区的突涌强度，表示分区突涌源形态的显著程度，无量纲；
J深i—为分区对应的大埋深隧道突涌源形态系数，J深i值的取值范围为0≤J深i≤10-1，当-1 -1
J深i＞10 时，J深i值一律取值为1×10 ；
Ν深i—为大埋深隧道对应的分区赋值；
ξ深—为大埋深隧道等效断面各分区的边界影响系数，ξ深按如下情况对应取值：
①当分区的边界为充水充泥腔洞，分区位于拱顶上部时ξ深取1.3，分区位于与隧道同一高程处时ξ深取1.20，分区位于隧道之下时ξ深取1.15；
②当分区的边界为充水腔洞，分区位于拱顶上部时ξ深取1.20，分区位于与隧道同一高程处时ξ深取1.15，分区位于隧道之下时ξ深取1.13；
③当分区的边界为干腔洞，分区位于拱顶上部时ξ深取1.15，分区位于与隧道同一高程处时ξ深取1.13，分区位于隧道之下时ξ深取1.05；
④当分区的边界为非腔洞时，ξ深取1.05；
（8）建立等效断面突涌强度公式
将隧道等效断面内全部25个分区的突涌强度相加，得到隧道等效断面的总突涌强度，计算公式为：
Q深总=∑Q深i=∑（J深 i×Ν深i×ξ深）；式中：
Q深总—为隧道实际等效断面的总突涌强度，无量纲；
Q深i—为分区的突涌强度，无量纲；
J深i—为分区对应的大埋深隧道突涌源形态系数；
Ν深i—为大埋深隧道对应的分区赋值；
ξ深—为大埋深隧道等效断面各分区的边界影响系数；
（9）确定隧道基准等效断面
当隧道等效断面内25个分区的大埋深隧道突涌源形态系数J深值均为10-2时，则该隧道等效断面为隧道基准等效断面，隧道基准等效断面的总突涌强度为7.86；
（10）建立隧道等效断面的突涌烈度
建立大埋深隧道等效断面的突涌烈度的计算公式为：
G深=（Q深总-Q深基准）/Q深基准=（Q深总-7.86）/7.86；式中：
G深—为大埋深隧道等效断面的突涌烈度，是表示相对于隧道基准等效断面，隧道实际等效断面突涌隐患的相对强弱程度，属于无纲量；
Q深总—为隧道实际等效断面的总突涌强度，无量纲；
Q深基准—为隧道基准等效断面的总突涌强度，取值为7.86；
（11）建立三类单元断面
非突涌断面、过渡断面、突涌隐患断面三类单元断面的建立，其中各单元断面的突涌烈度G深值分别为：
非突涌断面：-100%≤ G深＜0；
过渡断面：0≤G深≤+64%；
一般突涌隐患断面：+64%＜G深≤+900%；
特殊突涌隐患断面：G深＞+900%；
步骤3：大埋深隧道突涌隐患程度的第三层次量化
大埋深隧道突涌隐患程度的第三层次量化，其方法是：
（1）提出突涌单元区的概念
大埋深隧道某段落由无数个等效断面组成，若其中某大埋深隧道等效断面的突涌烈度G深经排序后确定为最大值，设定该等效断面能够代表某段落，则大埋深隧道某段落的突涌隐患程度就等于G深；
若某大埋深隧道区段的代表等效断面的突涌烈度为G深，则大埋深隧道突涌单元区的区分有如下情形：
当-100%≤ G深＜0时，为非突涌区；
当0≤G深≤+64%时，称为突涌过渡区；
当+64%＜G深≤+900%时，称为一般突涌隐患区；
当G深＞+900%时，称为特殊突涌隐患区；
（2）建立大埋深隧道掌子面突涌灾害爆发基本模型
①一般的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型
当每个大埋深隧道段落由非突涌区、突涌过渡区、突涌隐患区三个突涌单元区组成，突涌灾害总是在突涌过渡区就提前爆发，不会等到掘进深入突涌隐患区后才爆发；
②特殊的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型
当每个大埋深隧道段落由非突涌区、突涌隐患区两个突涌单元区组成，突涌灾害总是在接近突涌隐患区的非突涌区就提前爆发，不会等到掘进深入突涌隐患区后才爆发；
（3）确定施工扰动纵向影响长度
①当每个大埋深隧道段落单元区组成情形与一般的隧道突涌灾害爆发基本模型一致时，在突涌过渡区内施工，施工扰动对前方的纵向影响长度L纵为：
当隧道为一般埋深隧道，即5r≤h埋≤40r或2.5B≤h埋≤20B时，纵向影响长度为按一般埋深隧道的相关指标取值；
当隧道为大埋深隧道，且40r破碎程度调整系数，一般程度时§深取值为1.0，严重时§深取值为1.2；
当隧道为大埋深隧道，且h埋>100 r或h埋>50B时，纵向影响长度L纵为2.0B§深，B为隧道开挖宽度，r为隧道开挖轮廓半径，§深为围岩破碎程度调整系数，一般程度时§深取值为1.0，严重时§深取值为1.2；
②当每个大埋深隧道段落单元区组成情形与特殊的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型一致时，须先人为指定突涌过渡区，在人为指定的突涌过渡区内施工，施工对前方的纵向影响长度L纵为：
当隧道为一般埋深隧道，即5r≤h埋≤40r或2.5B≤h埋≤20B时，纵向影响长度为按一般埋深隧道的相关指标取值；
当隧道为大埋深隧道，且40r当隧道为大埋深隧道，且h埋>100r或h埋>50B时，纵向影响长度L纵为1.3B§深，B为隧道开挖宽度，r为隧道开挖轮廓半径，§深为围岩破碎程度调整系数，一般程度时§深取值为1.0，严重时§深取值为1.2；
（4）纵向影响长度L纵的修正
对纵向影响长度L纵进行修正，得到修正的纵向影响基准长度；
①当每个大埋深隧道段落单元区组成情形与一般的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型一致时，修正纵向基准长度L深修的计算公式为：
L深修=L纵×（G深隐1）/（900%-64%）；式中：
L深修—为修正的纵向影响基准长度，计量单位：米；
L纵—纵向影响长度，计量单位：米；当40r100r或h埋>50B时，纵向影响长度L纵为2.0B§深；B为隧道开挖宽度，r为隧道开挖轮廓半径；§深为围岩破碎程度调整系数，一般程度时§深取值为1.0，严重时§深取值为
1.2；
G深隐1—为最靠近突涌过渡区的那个突涌隐患区的突涌烈度，无纲量；
②当每个大埋深隧道段落单元区组成情形与特殊的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型一致时，
修正的纵向影响基准长度L修的计算公式为：
L深修= L纵×（G深隐1）/（900%-64%）；式中：
L深修—为修正的纵向影响基准长度，计量单位：米；
L纵—纵向影响长度，计量单位：米；当40r100 r或h埋>50 B时，纵向影响长度L纵为1.3B§深；B为隧道开挖宽度，r为隧道开挖轮廓半径；§深为围岩破碎程度调整系数，一般程度时，§深取值为1.0，严重时，§深取值为1.2；
G深隐1—为最靠近突涌过渡区的那个突涌隐患区的突涌烈度；
（5）确立掌子面爆发突涌灾害的危险程度计算公式
过渡区的修正纵向基准长度是用于防止超挖的，当剩余长度大于等于修正纵向基准长度时，不会爆发突涌灾害，危险程度为零或为负值；当剩余长度小于修正纵向基准长度时，剩余长度越小，爆发突涌灾害的危险程度越大；当剩余长度等于0米时，爆发突涌灾害的危险程度为100%，必然发生突涌灾害，因此，掌子面爆发突涌灾害的危险程度计算为：
①当每个大埋深隧道段落单元区组成情形与一般的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型一致时，计算公式为：
W深=（L深修-L深剩）/ L深修；式中：
W深—为掌子面爆发突涌的危险程度，计量单位：%，W深值取值为0～100%；
L深修—为修正的纵向影响基准长度，计量单位：米；
L深剩—为剩余长度，取值范围为0≤L深剩≤L深修，计量单位：米；
②当每个大埋深隧道段落单元区组成情形与特殊的大埋深隧道突涌灾害爆发基本模型一致时，计算公式为：
W深=（L深修-L深剩）/ L深修；式中：
W深—为掌子面爆发突涌的危险程度，计量单位：%，W深值取值为0～100%；
L深修—为修正的纵向影响基准长度，计量单位：米；
L深剩—为剩余长度，取值范围为0≤L深剩≤L深修，计量单位：米；
步骤4：隐患量治理与再量化循环递进
隐患量治理与再量化循环递进的方法是：
（1）评估目前掌子面的安危状态
将一组大埋深隧道分析单元段共划分为4个具体的区域：非突涌隐患区，突涌过渡区，突涌隐患区1，突涌隐患区2；目前的掌子面位置为D深-D深；若D深B深=L深修1，掌子面爆发突涌灾害的危险程度为0，处于临界状态，不能往前开挖；若D深B深>L深修1，掌子面爆发突涌灾害的危险程度小于0，处于安全状态，可以再往前开挖；若D深B深（2）对目前掌子面前方的突涌隐患区进行第一循环的治理
当D深B深≧L深修1时，掌子面处于安全状态或临界状态下，突涌隐患区1在治理前的突涌烈度为G深隐1前，拟定治理目标为G深隐1计划；依据G深隐1计划按步骤2就可反估突涌隐患区1的治理断面的临界半径（H深+r深），即计划治理的临界范围；
（3）对目前掌子面前方的治理区治理效果进行评估与开挖决策
当突涌隐患区1被治理后，突涌烈度变为G深隐1后，若G深隐1后>+64%，则判断治理质量不合格，需补充治理；
若G深隐1后≤+64%，判断治理质量合格；治理合格后，可以开挖，断面开挖从D深-D深到C深-C深，修正的基准长度与G2深前有关，要确保C深E深≧L深修2，即是第一循环的开挖最终的掌子面只能开挖到C深-C深断面的位置；
（4）开始第二循环的治理、评估、开挖
对第一循环的治理区部分开挖后, 目前的掌子面位置推进到C深-C深，开始第二循环的治理，对第二治理区的突涌烈度进行检验，若合格，就开始第二循环的开挖，如此循环下去，直至把突涌隐患区消除。