平阳盖向斜岩溶储水构造对隧道工程的影响分析

论文摘要

在隧道的建设过程中,尤其是在我国西南岩溶地区,很多隧道均遭遇了地下水灾害。重庆地区的石柱、黔江、秀山三个区县岩溶面积达90%以上。当隧道穿越岩溶强烈发育地段时,必将遭受岩溶涌突水灾害的威胁和挑战。G65渝湘高速穿越平阳盖山体通向秀山,修建隧道势在必行。而平阳盖向斜作为一典型的向斜型岩溶储水构造,岩溶发育十分具有特点,地下暗河系统发育,隧道位于地下暗河系统标高之下,易产生冒顶、涌水突泥事故。研究平阳盖隧道的施工对地下水环境的影响以及给当地生产、生活可能造成的影响程度则显得尤为重要,可为类似水文地质条件的地区修建隧道起到一定的参考作用。G65平阳盖隧道工程建设对区域地下水资源造成了严重影响,本文对通过对平阳盖隧道在勘察期间涌突水预测和施工期回访验证涌突水灾害,对该地区水文地质条件及可能造成的环境影响进行了分析研究,得到如下结论：1.平阳盖向斜为一向北侧开放的半封闭岩溶水文地质单元,形成南段以“山两岭一槽”为特征,北段则以“一山三岭两槽”的地貌形态为特点。2.平阳盖向斜储水构造边界条件明确,东西两侧的山体中上部出露志留系页岩构成隔水边界。山体800-900m夷平面是平阳盖地下水储水构造的主要补给区,在隧道涌突水的水文地质评价中具突出的地位和影响；600-700m夷平面的水平和垂直形态岩溶是隧道穿越相对高程山体发生岩溶塌陷、涌突水的地段,为工程地质勘探中最关注的部位。3.平阳盖向斜西翼岩溶发育明显弱于东翼,暗河系统主要发育于向斜东翼。发育有3条主暗河管道①T1d+j含水岩组内从石板水～大水井～苗龙塘～牛浪洞暗河,②P2c+w含水岩组内从回星哨～石板水～芭蕉水～龙洞暗河,③P1m+q含水岩组内从姚家洞～白家洞～神洞岩～阳雀湾-岩门口暗河,并在向斜核部地表深部发育一隐伏地下暗河系统。4.平阳盖隧道横穿平阳盖向斜地下水的岩溶储水构造,工程地质条件、水文地质条件复杂,岩溶发育,隧道顶板之上约50-100m存在地下暗河,且在路面标高以下40-70m附近也存在地下暗河系统。隧道施工将改变原有地下暗河系统,产生岩溶涌水、突泥、涌砂、冒顶、岩溶塌陷等工程地质问题,治理难度大,费用高,代价大,给施工带来困难,制约工期。同时造成附近数公里以内地下水资源枯竭,给当地居民生畜饮用水和农田灌溉用水带困难,对当地生态环境造成巨大的破坏。5.在隧道施工中,受岩溶影响产生涌水突泥段落13段,其中有4段为影响较大的涌水突泥段落,特别是隧道ZK38+770-ZK38+820段,多次发生较大规模的涌水突泥地质灾害,引起地表水大量流失,致使当地村民无生产、生活用水,对当地生态环境造成巨大的破坏。再次验证了向斜储水构造对隧道工程的严重影响。6.勘察结果显示,隧道工程受向斜储水构造影响严重,极易发生涌水突泥地质灾害,施工中进一步证实了其不利影响的严重性,从水文地质角度线路方案并非最优方案。原有K线和BK线方案距离近,条件相差不大,岩溶问题都显得特别突出,据分析,在其下游5Km处隐伏岩溶标高更低,若适当提高线路标高从此段通过,将成功避开路面标高以下的隐伏岩溶涌水突泥的不利影响。7.隧道横穿向斜岩溶储水构造时,线路标高位于水平岩溶管道附近时,岩溶问题突出,隧道施工将改变原有地下暗河系统,产生大规模的涌水突泥灾害,在以后线路方案选取中应加以重视。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内研究现状
• 1.2.1 隧道对岩溶地下水的影响研究
• 1.2.2 重庆地区隧道建设对地下水的影响研究现状
• 1.2.3 研究区隧道建设对地下水的影响研究现状
• 1.3 研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第2章 研究区地质环境条件
• 2.1 研究区区域地质背景
• 2.2 研究区地形地貌及气象水文条件
• 2.2.1 研究区地形地貌
• 2.2.2 研究区气象水文条件
• 2.3 研究区地层岩性
• 2.4 研究区地质构造
• 2.5 研究区水文地质条件
• 第3章 研究区岩溶发育特征
• 3.1 岩溶发育形态
• 3.1.1 地表岩溶形态
• 3.1.2 地下岩溶形态
• 3.1.3 钻探揭露岩溶发育特征
• 3.2 岩溶发育的控制因素
• 3.2.1 地质构造对岩溶发育的控制
• 3.2.2 水动力模式是岩溶发育的主控因素
• 3.2.3 碳酸盐岩是岩溶发育的物质基础
• 3.2.4 地形、地貌影响岩溶分异的方向与程度
• 3.3 岩溶发育规律及其垂直分带特征
• 3.3.1 岩溶发育的呈层性
• 3.3.2 岩溶发育的不均匀性
• 3.3.3 岩溶发育的垂向分带性
• 第4章 平阳盖岩溶水文地质特征
• 4.1 岩溶含水岩组及富水性
• 4.1.1 岩溶-管道含水层组
• 4.1.2 岩溶裂隙层组（局部管道）
• 4.1.3 茅口组及栖霞组岩溶-管道含水层组
• 4.1.4 含水岩组富水性
• 4.2 岩溶水的补给径流排泄特征
• 4.2.1 岩溶水的补给特征
• 4.2.2 岩溶水的径流特征
• 4.2.3 岩溶水的排泄特征
• 4.3 岩溶地下水水化学特征
• 4.4 岩溶水文地质分区
• 4.4.1 水文地质单元边界特征
• 4.4.2 岩溶地下循环系统分区
• 第5章 平阳盖隧道施工与环境相互影响评价
• 5.1 隧道工程概况
• 5.1.1 工程概况
• 5.1.2 隧道分段地层及含水特征
• 5.2 隧道涌水量预测
• 5.2.1 初勘涌水量预测
• 5.2.2 详勘涌水量预测
• 5.2.3 小结
• 5.3 隧道涌突水评价
• 5.3.1 进口K37+325～K38+420
• 5.3.2 洞身K38+420～K39+050
• 5.3.3 洞身K39+050～K39+425
• 5.3.4 洞身K39+425～K39+965
• 5.3.5 出口K39+965-K40+680
• 5.4 隧道施工回访
• 5.4.1 隧道涌突水问题
• 5.4.2 隧道施工对环境的影响
• 5.5 隧道事故经验总结
• 结论
• 致谢
• 参考文献