重庆走马岭隧道岩溶及岩溶水发育特征

重庆走马岭隧道岩溶及岩溶水发育特征 第12卷第6期 2005年12月 水土保持研究 ResearchofSol1andWaterConservation Vo1.12NO.6 Dec..2005 重庆走马岭隧道岩溶及岩溶水发育特征 李瑾,夏克勤,张强 (成都理工大学环境与土木 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院,四川成都61005’9) 摘要:走马岭隧道通过方斗山背斜可溶岩地区.岩溶发育强烈.在分析隧址区地质环境的基础上,详细论述隧址 区岩溶发育分布规律和特征,岩溶水补,径,排条件及化学特征,为隧道安全施工提供科学依据并提出建议. 关键词:岩溶;岩溶水;发育特征;发育深度;方斗山背斜 中图分类号:P588,18’文献标识码:A文章编号:1005—3409(2005)06—0036—03 TheCharacteristicandImpactofKarstinZoumalingTunnel LIJin,XIAKe—qin,ZHANGQiang (CollegeofEnz,iro’nmentandCivilEngineering,ChengduUni,ersityofTechnology,Chengdu610059,China) Abstract:ZoumalingtunnelpassesthroughtheFangdoushananticlinewherethekarstdevelopmentisstr ong.Basedonthe briefgeologicconditioninthisarea,theauthorsparticularlydiscussthedevelopingcharacteristicandkar stwater’Srecharge, runoffandoutflowandchemicalfeatures.Itoffersthescientificbasisandrationalsuggestioninsafetytun nelconstruction. Keywords:karst;karstwater;developingcharacteristic;developingdepth;Fangdoushananticline 1隧道概况 走马岭隧道是石万(石柱一万州)公路关键性控制工程, 距重庆万州区27km,隧道进口位于走马镇白草村,经由平 坝村,至盐井乡高家村出口.隧道全长2.469km,隧道标高 约690m,最大埋深约350m,隧道穿越的主要地质构造单元 为方斗山背斜. 2地质背景 2.1自然地理 隧址位于四JII盆地东部边缘方斗山山脉,区内标高为 7001600m,相对高差5O0,800m,属中低山剥蚀地貌,峰 峦起伏,连绵不断,山脉走向及其间呈平行展布的槽谷与构 造线走向基本一致,呈NE—SW向.主要受亚热带季风影 响,气候垂直分带明显;多年平均降水量1181.2mm,历年 最大降水量1635.2mm,降水主要集中在5,9月,约占全 年降水的7O. lOOO 9OO 800 惺700 6OO 5OO 2.2地层岩性 本区地层属四JII盆地分区万县小区,从寒武纪至白垩纪 均有出露,均为沉积岩,第四系零星分布(工程区主要地层见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1). 2.3地质构造 本区属新华夏系一级构造四川沉降带之川东北缘万县 弧形构造.主要由铁峰山背斜,方斗山背斜,齐耀山背斜等梳 状背斜及其间的宽阔平缓的向斜组成.弧形构造结构面具扭 性,构造线总体由NNE—Ew走向.褶皱多呈雁形排列.主 要压性结构面倾向N—Nw,地应力从NW--SE推挤逐渐减 弱.背斜核部强烈挤压,多小褶皱,小断裂. 隧址区位于方斗山背斜中段,背斜核部发育茨竹垭正断 层;并且横张,纵张裂隙和其它构造节理裂隙较发育.隧道呈 NW向横穿背斜核部和茨竹垭正断层F18.这些构造行迹在 隧址区地貌上也表现出明显特征,主要表现为”三峰夹两 谷”,背斜和断层在地貌上分别表现为NE—NEE向弯曲延 伸的”峰”和”谷”(图1). Z. 广. cK6—1/ / / “//////\\\ffT2b’ 图1隧道纵剖面图 收稿日期:200412.01 作者简介:李瑾(1981).女.环境工程专业硕士研究生.主要从事环境地质及水文地质方面的研 究. 第6期李瑾等:重庆走马岭隧道岩溶及岩溶水发育特征?37? 3水文地质条件岩地层为隔水层. 隧址区位于方斗山背斜为四周被侏罗系一三叠系砂泥 区域内出露地层为三叠系下统大冶组(Td)至侏罗系中岩隔水层完全圈闭的,主要由可溶岩 构成的一个相对独立的 统沙溪庙组(JzS),其中大冶组,嘉陵江组及巴东组第三段为水文地质单元.东西两侧边界分 别为T.Xj,Tb.形成的悬崖 可溶性碳酸盐岩层,岩性为灰岩,白云质灰岩,泥质灰岩及少峭壁和陡坡,内部为T.d,Tlj,Tb灰 岩形成的规模不一的 量的非可溶岩夹层,为区内主要岩溶裂隙含水岩层.须家河槽谷与洼地,且该区的新构造运动较活跃,这些因素的综合 组砂岩岩层,为区内裂隙含水层.其余泥岩,砂质泥岩,泥灰使得方斗山背斜区碳酸盐岩的岩溶作用极为发育. 表1区域地层简表. 地层名称 系统组代号厚度/m地层简述 第四系全新统Q 侏罗系下统珍珠冲组Jlzh247,361 三叠系 上统须家河组Taxjl93,553 中统巴东组T2b341,559 下统 嘉陵江组Tlj552,748 大冶组Tld3lO,524 崩,坡,残积的黏土,粉土,角砾土及碎块石土,零星分布于斜坡,槽谷,与下伏地层不 整合接触 灰色中厚层细粒岩屑石英砂岩,泥质粉砂岩,夹页岩及泥岩,下部含薄层煤及菱铁矿 结核,与下伏地层整合接触 浅灰,灰绿色厚层状岩屑石英砂岩,夹泥岩,炭质泥岩及薄煤层,上部夹含砾砂岩及 砾岩透镜体,下部夹菱铁矿结核 上部为灰色薄一中厚层状泥灰岩夹黄灰色泥岩,中部为紫红色泥岩夹薄一中厚泥灰 岩,下部为灰色薄一中厚层泥灰岩夹白云质灰岩及泥岩 浅灰色,灰色白云质灰岩,灰岩,夹角砾状灰岩,生物碎屑灰岩,局部夹紫红色薄层泥 质白云岩及鲡状灰岩,具缝合线构造 顶部24,50m为紫红色泥岩,泥质灰岩,白云质页岩,中部,下部为灰,浅灰色灰岩, 泥灰岩夹泥岩 根据地形地貌特征,构造形迹,暗河(泉)分布与标高及 对隧道施工影响程度等因素,将背斜复兴场一茨竹垭段(图 2)作为一个单独水文地质单元来考虑.区内补给量全部来自 大气降水,无地下水的侧向补给.在F18正断层以北,背斜 东,西两翼,顺走向展布两条以发育溶蚀洼地,漏斗,落水洞 等岩溶形态为主的低洼槽谷,其间为串珠状展布的梳状山 丘.形成了地下水的补给,泾流区. 图2复兴场一茨竹垭段水文地质图 背斜东翼南,北两侧边界地卞分水岭分别为河咀场一带 (标高1050m左右)和茨竹垭一望乡台一线(标高620m左 右).南侧分水岭的地下水经溶蚀裂隙和构造裂隙向切割较低 图的沟谷处沿纵向向北径流,途中经隧道轴线后.横向径流穿 越背斜核部;北边界沿纵向向南径流,两侧地下水在双河场一 带横向径流,最终由背斜西翼盐井龙洞排出.这可由西翼河咀 场一茨竹垭一带大面积没有大的岩溶水排泄点得到证明 在背斜西翼,槽谷一般标高为5oo,600m,隧道出口附 近标高685m左右,据地表水文地质调查,隧道出口附近存 在分水岭,将其分为南北两部分.南部地下水沿纵向向南径 流,在复兴场一带大泉排出,可从复兴场一带泉点密集得以 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 ;北部地下水纵向向北径流,向盐井龙洞排泄. 总体而言,隧址区地下水由大气降水补给,部分蒸发排 泄,大部分都是通过地下和地下一地表径流的方式排出背斜 的.单元的排泄系统由位于背斜西侧边界,即Tzb与T.j灰 岩交界面附近的一系列暗河出口,泉构成,主要排泄点为隧 址区以北的盐井龙洞,枯季流量达390L/s. 为进一步分析证明隧址区岩溶水补给,径流,排泄和流 动系统,取样分析常规水样’9组(包括泉点,暗河及岩溶裂 隙,溶洞水)和同位素样12组.从常规水样分析看:本区地下 水矿化度较低,介于172.59,361.86之伺,平均为253.52; pH介于6.9,8.3之间,平均值7.7,表明本区岩溶水大致 处于相似的的循环交替条件,地下水径流途径较短,径流条 件较好,与大气降水关系密切,循环交替作用强烈.本区地下 水类型主要以HCO一Ca型为主,其次为HC0—SO一Ca — Mg和HC03一SO一Ca型水. 同位素样分析结果(表2),根据同位素组成在6D一6”O 关系图上是否落在当地降水线上,可判断地下水的来源是否 为大气降水.本次采用西南地区降水线方程: D一7.963O+9.52(r一0.993) 从图3可以看出,大部分水点的同位索组成都分布在降 水线附近,说明岩溶地下水以大气降水为主要补给来源. 同位素氘值可反映地下水相对年龄,推测其径流,存储 的相对时间差,进而分析地下水循环交替条件.根据测定结 果,区内岩溶水可分为两类: (1)氘值<2TU.这类岩溶水渗流速度缓慢,循环交替作用 较弱,属于T2b岩溶裂隙水.样品中有6属于这类,其中2个取 自隧道掌子面.4个取自泉点,除草屋院子采样点外.其他点均 出露于T.b地层.反映出地下水埋藏较深,径流途径长的特点. 草屋院子采样点氘值偏小可能与泉周围植被和泉口蒸发有关. ?38?水土保持研究第12卷 表2走马岭隧道地下水同位素分析结果 漠 \ 岛 图3D一O关系图 (2)氘值>2TU.这类岩溶水出露于T,j灰岩地层,循环 交替能力强,属于管道岩溶水. 综上可知,隧址区岩溶水具有”分散补给,集中排泄”的 特点.地下水接受大气降水补给,岩溶水按出露地层分为裂 隙水和管道水两类,随埋深增加地下水径流时间增长. 4岩溶发育规律 隧址区地表共调查岩溶点234个(见表3),根据规模可 分为两类岩溶形态,一:勾规模较小的溶沟,溶槽;二为独立的 岩溶洼地,落水洞,漏斗,溶洞,天窗,塌陷.二类按岩溶发育 方向可分为水平方向发育和垂直方向发育两种,这些岩溶地 貌的有机组合,使得背斜区吸收降水能力大大增强. 地下岩溶发育的最直接表现是岩溶贮水空间的高度管 道化,几乎所有大的岩溶水排泄点均为暗河出口形式,该区 地下水已高度河流化,渠化. 表3岩溶调查统计表 根据地面地质调查及钻孔揭露情况,分析隧址区岩溶发 育具有以下规律: 隧址区岩溶平面分布上具带状分布特征.岩溶集中发 育于两个溶蚀槽谷带.呈NE—Sw走向,标高8OO,850m. 位于F断层以北.方斗山背斜东,西两翼. ?隧址区可溶岩具较好的接受降水垂直下渗补给能力. 两个岩溶地层Tj,Tb.中主要分布于T,j,其地表出 露面积大,岩溶发育形态复杂,规模大,数量多(占岩溶总数 的93.2),单位面积发育个数达13.9个/km(Tb.约7.8 个/km.),且以落水洞为主,占岩溶总数的55.3. ?岩溶发育与地层,构造的关系密切.区内地层为可溶 性岩层与非可溶性岩层互层,岩层走向对岩溶发育方向起控 制作用;地面调查,区内构造裂隙主要以NNE向的张裂隙 最为发育与区域构造线走向一致,地表岩溶一般亦沿北北东 向成排展布;F,断层为顺走向正断层,沿断层破碎带也分布 一 定数量的岩溶点.因此地层,构造对岩溶发育方向起控制 作用.溶洞的发育主要受层间滑动面,纵张裂隙及北西向断 裂(包括它们的低序次)及横张节理等构造形迹的控制 ?岩溶发育具有成层性.溶洞分布在两个不同的标高带 上,即887,920m(无水溶洞),502,720m(有水溶洞);500 , 700m,850,700m标高为两个岩溶集中发育带,表明挽 近时期受新构造运动影响,地壳运动在隧址区有不少于2次 间断抬升. ?岩溶发育与岩层化学成分有关.岩层中CaO,CO含 量越高,岩溶越发育.T.xj岩石层厚,质纯,泥质含量极低; T:b.岩石层薄,泥质含量高,且夹部份泥灰岩,因此T.xj 较Tb.岩溶发育程度高. ?岩溶发育及岩溶水具有垂直分带性.地面水文地质调 查和钻孔揭露资料表明:浅部垂直循环带岩溶发育数量多, 以垂直类型的落水洞,漏斗,塌陷为主;深部水平循环带为近 水平的岩溶管道,是地下水径流的主要途径,也是对隧道涌 水影响最大的带. 5岩溶发育深度 岩溶发育深度指具有一定规模的岩溶管道存在的最低 标高,其对隧道施工及环境有较大的影响.可能对方斗山背 斜复兴场一茨竹垭段的岩溶发育深度起到控制作用的基准 面包括:(1)背斜西翼标高在550m左右的盐井龙洞暗河; (2)背斜西翼的长江. 隧址区主要排泄点主要为盐井龙洞暗河,出露于T地 层,以地表形式最终向长江排泄,故长江对该区域岩溶发育 深度不具有直接控制作用,直接控制该区岩溶的发育深度的 只有盐井暗河,最低发育标高为550ITI. 根据隧址区碳酸盐岩岩溶发育程度及发育规律,结合区 域水文地质资料及隧道标高,推断拟建隧道洞身段及以上处 于岩溶地下水垂直循环带之中. 6结论与建议 通过对隧址区岩溶及岩溶水的调查,方斗山背斜区碳酸 盐岩的岩溶作用极为发育,隧道施工中可能揭露的岩溶水有 T岩溶裂隙水和Tj管道岩溶水.T地层地下水位较高, 施工时揭露改含水层会使隧道涌水量增加及地表泉水干涸, 但不会造成灾害性突水事故;T.j管道岩溶水的水平径流带 标高一般在5oo,600IT},而隧道标高为690IT},故隧道穿越 Tj地层时岩溶发育以垂直形态为主,推断不会造成大的突 水现象.但在通过F,断层时要防止断裂带突水,建议在隧道 施工中加强岩溶易发点及存在岩溶水文地质问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 的施工地 质预报.营造良好施工环境.同时保护天然水环境.