基于物理信息神经网络的岩溶隧洞突涌水分析

突涌水灾害是地下工程建设过程中最严重的地质灾害之一。为了研究岩溶隧洞发生突涌水时涌水量的变化规律，建立了岩溶隧洞突涌水数学模型，推导涌水量解析解，并基于物理信息神经网络(PINN)进行求解，将相同参数下PINN数值解与解析解进行比较。以滇中引水工程建设中扯那苴隧洞发生的突涌水过程为例，分析涌水量变化规律，反演洞段岩溶岩体的水文地质参数，揭示突涌水发生机理。结果表明，PINN 模型可以精确的求解岩溶隧洞突涌水地下水流数学模型，其涌水量的计算结果与解析解吻合度高。PINN 模型还可以根据现场监测的涌水量数据快速反演得到水文地质参数，完整的描述整个突涌水过程。扯那苴隧洞突涌水发生主要受断层、砂化、溶蚀多因素夹持，开挖洞段周围地下水位高，水力传导系数大，导致了规模大、危害大的突涌水事故的发生。研究结果可为地下工程隧洞突涌水的预测与防治提供帮助。