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A++ 第一部分 岩溶发育规律-规律大全岩溶发育规律 第一部分 岩溶发育规律 1 岩溶发育基本规律 1.1 岩溶发育的四项基本条件 20世纪中叶苏联著名岩溶学者D. C. 索科洛夫认为岩溶是一种可溶性岩石被水流破坏的地质过程,提出岩溶作用的发生要求具备4项基本条件(图1): 1)​ 岩石具有可溶性; 2)​ 岩石具有渗透性 3)​ 水的侵蚀性 4)​ 水的运动 4项条件缺一不可,一旦4项条件同时具备,岩溶的发生不可避免。这是把岩溶看成一种水岩共同作用的理论。从20世纪50年代起大部分时间里对中国岩溶学发展产生过重要影响。在这一理论思想指导下,我国岩溶工作...

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岩溶发育规律 第一部分 岩溶发育规律 1 岩溶发育基本规律 1.1 岩溶发育的四项基本条件 20世纪中叶苏联著名岩溶学者D. C. 索科洛夫认为岩溶是一种可溶性岩石被水流破坏的地质过程,提出岩溶作用的发生要求具备4项基本条件(图1): 1)​ 岩石具有可溶性; 2)​ 岩石具有渗透性 3)​ 水的侵蚀性 4)​ 水的运动 4项条件缺一不可,一旦4项条件同时具备,岩溶的发生不可避免。这是把岩溶看成一种水岩共同作用的理论。从20世纪50年代起大部分时间里对中国岩溶学发展产生过重要影响。在这一理论思想指导下,我国岩溶工作者根据中国实践经验总结了如下岩溶发育的基本规律。 1.1.1 岩溶发育垂向衰减规律 中国多年实践表明,岩体岩溶化程度随深度逐渐减弱。其原因在于岩溶水侵蚀性主要来源于地表土壤中的二氧化碳和有机酸,土壤层这一侵蚀性发生器分布在地表,随着地下水运动其侵蚀性向深部衰减。20世纪50~60年代,一些地下水开发、水力水电建设和矿产开发项目,统计勘探孔遇洞率显示强岩溶发育带下界一般位于枯季水面以下50~100m处(图2),沿断裂带可延伸到200m或更深。处理水库岩溶渗流时,灌浆帷幕一般仅 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 到枯季水位以下30~50m,遇到断层相应加深到100m左右,按此 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 建设的大型水库均未出现岩溶渗流问题(图3)。 图3 岩溶区水库防渗帷幕设计经验深度示意图 20世纪60~70年代,在西南岩溶地区修建了一批铁路隧道,发生了几起大型突水事故,表明大型岩溶通道能够发育到地下水位以下300m~500m。我国运用地质力学找水的学者发现(刘国昌、胡海涛等),构造裂隙按尺寸向深部延伸,间距有明显的韵律性。这一认识可用修正后的P. W. 威廉姆斯岩溶模型表示(图4),例如:一般每隔2Km就会有一条1Km以上的巨大裂隙或断层,每200m距离有一条大裂隙,每20m有一条中等规模的裂隙。每2m有一条深20m的裂隙,每1m有一条10m深的风化裂隙(溶槽)等等。这种分布格局是岩体对地质应力反应的结果,把地块按应力强度切割成大小不等的裂隙岩体。这一构造力学规律和岩溶发育基本反馈环联合作用导致岩溶发育程度随深度衰减。 1.1.2 岩溶地块分异的正向反馈环规律 成都地质学院王士天、张倬元等(1962年)指出,大型洞穴和细微裂隙并存(非均质性)是岩溶地块的一个基本特征,并认为这是管道扩大和水循环相互加剧法则作用的结果。从四项基本条件分析,岩溶发育过程中不可避免的会发生管道扩大和水循环间相互加剧的现象。因为,一方面管道扩大的结果,增加岩石透水性,加速了水循环;另一方面水循环的加剧反过来进一步加速管道扩大,这个道理虽然简单,但其结果必然导致岩溶发育作用在岩体一部分超前,在另一部分滞后,从而产生双重介质。在岩体中岩溶发育分异的现象是控制论中正向反馈环作用的结果。控制岩溶发育分异的这一机制也可以称为岩溶地块分异的正向反馈环或岩溶发育基本反馈环(图5)。 在地块中的某一部位优先具备了四项基本条件中任何一项,就发生岩溶地块分异的正向反馈环作用。 图4 质纯灰岩地块岩溶发育深度模型(据P. W. 戴维姆斯修改绘制) 1.1.3 不同岩组的岩溶发育强度不同 我国岩溶工作在实践中发现不同可溶岩组的成岩矿物和微量矿物的成分、组织结构对含水层的可溶性、透水性、自源侵蚀性和水运动四项条件都产生重要影响。岩性通过“四项基本条件”组合决定岩溶介质分异的作用机理和展现强度,并产生面貌迥异的含水介质及其地貌、水文和沉积形态组合。 在我国北方已确定中奥陶系马家沟灰岩和震旦亚界雾迷山白云岩二个强岩溶含水层,在南方5000米的碳酸盐岩的剖面中有寒武系石龙洞灰岩、三游洞灰岩,奥陶系南津关灰岩,泥盆系融县灰岩,石炭系黄龙马平灰岩,二叠系茅口灰岩,三叠系嘉陵江灰岩等强岩溶含水层。 岩层剖面中还划分出中等、微弱岩溶含水层和非可溶岩相对隔水层。如二叠系栖霞灰岩、长兴灰岩和三叠系大冶灰岩,在多数地区属中等岩溶含水层,个别地区有时也成为强岩溶含水层;多数白云岩属于中等或微弱岩溶含水层;含泥质灰岩岩组多数属于微弱岩溶含水层。 实践证明,在碳酸盐岩剖面中非可溶岩组均属于可靠的隔水层。 强岩溶含水层(岩组)都是质纯、厚层灰岩或古老的硅质胶结的白云岩。厚层、质纯灰岩是可溶岩山体中的刚性结构,具有稀疏但宽大的原生裂隙,透水性最强,成为山体中地下水运动的主要通道,汇集整个流域的地下水。由于岩溶分异受正向反馈环控制,在这些可溶性高的刚性结构中易形成巨大洞穴系统。 泥质灰岩含水层中的泥质导致薄层结构和微细裂隙的发生,成为山体中地下水渗流的主要通道,因此岩溶发育比较分散。一般形成溶蚀裂隙网络而不形成大型洞穴系统。泥质灰岩层通常呈泥灰岩和质纯(中厚层)灰岩间层产出。据研究当质纯(中厚层)灰岩岩组的厚度达到10~20米时是岩溶分异正向反馈环机制启动的阈值。 炭质和沥青质灰岩含有较多黄铁矿、H2S和烃类等还原物质。据统计,煤系地层的全硫含量通常高达3%~5%,氧化后产生双倍侵蚀性,可溶岩组体积近20%的方解石。硫酸与方解石反应速度很快,方解石溶蚀大半发生在侵蚀源附近,岩溶分异正向反馈环机制启动阈值降低到1米左右。 白云岩一般也是岩体中的刚性结构,但发育镶嵌结构并且属碳酸钙、碳酸镁二元矿物,扩散溶蚀在岩溶发育中起十分重要的作用,导致白云岩粉的产生和岩体结构整体岩溶化。白云岩粉及次生方解石的产生严重堵塞通道,含水介质分异机制收到遏制,致使白云岩含水层透水性中等偏弱,在岩溶水文地质结构中一般扮演相对隔水层角色。但孔隙率高,是重要储水层。 1.1.4 岩溶发育受地质结构面控制 经验表明岩体中各种原生地质结构面(断层、裂隙、节理、层面)是地下水的主要运移通道,次生溶蚀管道主要沿这些结构面发生。其中沿张扭性断层和巨裂隙、层面裂隙、岸边卸荷裂隙往往发育巨大洞穴系统。 加拿大岩溶和洞穴学家D. C. 福特统计自己长期洞穴调查的成果后,认为70%~80%以上的洞穴通道沿层面裂隙发育。我国南方洞穴调查、岩溶工程勘察和资源开发勘察显示,构造断裂结构面对洞穴管道和强烈岩溶发育带方位的贡献率似超过层面。这一差别的科学含义和在隧道工作者有条件作出进一步判断。 1.1.5 岩溶发育受隔水顶、底板控制 一是在隔水顶、底板处存在来自相对隔水层的外源补给水,借助不同化学类型水的混合产生新的侵蚀性;二是沿隔水底板容易在包气带和季节变动带形成由外源水不断补给的稳定含水层,在接近隔水底板部位易产生岩溶洞穴系统;在该含水层中地下水沿底板继续流动,使洞穴系统往往延伸到水面以下300到500米或更深。实践表明,这里和横张断裂带是可溶岩地块中洞穴发育几率最高的部位。 1.1.6 岩溶发育受岩层产状的控制 因受岩体各向异性的影响,水平产出的岩层入渗条件差,岩溶发育受到抑制。直立产出的岩层,因地表汇水面积小,岩溶分异反馈环中水交替较弱,岩溶发育较弱。最利于岩溶发育的岩层产状是倾角20~60度的单斜(向斜或背斜的翼部)一组全层厚50~100米的中厚层灰岩,倾角30度时,地表出露宽度100~200米,若两侧的中等或弱含水层构成山坡,即可形成500~1000米宽的岩溶洼地汇集大量地表水,岩溶分异反馈环中水交替加强,岩溶发育较强。 1.1.7 岩溶发育受沉积期古剥蚀面的控制 沉积期古剥蚀面指可溶岩地层剖面中的沉积间断面,间断期沉积物抬到海水面以上,遭受风化,产生古岩溶。从岩溶学角度古剥蚀面包括间断面本身、间断面以上的陆相沉积和间断面以下的古溶蚀带。在我国按陆相沉积性质不同有3种类型的古剥蚀面:铁铝剥蚀面、磷酸盐剥蚀面、煤系地层剥蚀面。沿不同类型的古剥蚀面,岩溶发育差别极大。如北方马家沟灰岩顶部的古剥蚀面曾暴露在地表1亿多年,形成了30~50米厚的铁铝古风化壳,沁水盆地油气勘探和渤海湾油气开发实践表明:在深部马家沟灰岩古剥蚀面的铁铝风化壳已在还原环境中变质成为含富含黄铁矿的泥质页岩,古溶蚀带被这些物质紧密胶结,已完全失去透水性。当古剥蚀面返回地表附近时,因黄铁矿氧化产生硫酸侵蚀性,导致强烈的次生岩溶化带出现。在华北各大煤田奥陶系马家沟灰岩顶部(古剥蚀面以下)全部都发现了强岩溶发育带,应该是在新的环境下,被胶结的古岩溶带2次溶蚀的结果。 在南方二叠系茅口灰岩顶部普遍发育煤系地层剥蚀面(在沪蓉西表现为武家坪组底部煤系地层),在该剥蚀面以下大部分地区都发现了溶洞发育带。研究表明古溶蚀带次生充填在深部相对微弱,当返回地表附近时经常有黄铁矿氧化引发次生溶蚀的迹象。 1.1.8 岩溶发育受地貌控制 地表岩溶形态是地下河系统的地表表征,洼地、漏斗、落水洞都是地下河系统的输入点,输入水量取决于各输入点的地表汇水面积。大型输入点如洼地、地下河入口的地下延伸就是暗河高级别支流的河道。根据上述地表形态,可以推测各级支流河道的位置。推测时需使用岩溶地质投影方法,不能简单地使用垂直投影法。 岩溶地质投影方法主要根据结构面产状和水流场流向建立。结构面产状借助流域岩溶水文地质结构模型判断;地下水流场需通过多元示综试验,结合水文地质结构模型综合判断。强岩溶含水层一般在地表能够争取到更多的汇水面积,地表溶蚀量大于中等和弱岩溶含水层,在地表形成较大的槽谷和洼地,漏斗、落水洞等大量发育。 竖井、落水洞主要发育在包气带,除溶蚀作用外,还有重力坍塌和水流侵蚀作用,文献有不少借助洞顶塌陷、水流侵蚀垂直或水平穿透隔水层(砂页岩、较厚的火成岩脉)的报道。在依托工程区域周围如重庆奉节、武隆和清江流域的宜恩地区都发现了很多天坑,他们都是地下河道的厅堂部分洞顶塌陷到地表的结果。这类地貌形态能够可靠的用垂直投影法判断地下河位置。 1.2 岩溶水流域 岩溶水流域(盆地)是岩溶水赋存的基本单元也是我国岩溶水文地质研究的重点对象并以此区别于西方岩溶学。它在我国有很多其它名称如岩溶水文地质单元、地下河系统、岩溶地下水系统、岩溶水系统、泉域等等。 1.2.1 流域水文地质结构 在半个世纪的岩溶实践中,我国岩溶水文地质工作者群体把非均质和各向异性的岩溶水流域看成岩溶水活动的基本单元,提出了一套建立流域水文地质结构模型的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 性方法,制定水文地质柱状图(表达流域的各向异性)和含水层空间的展布。通过岩组岩溶学研究认识含水层的非均匀性,借助水均衡法和水动力(流)场分析,圈定补径排路径等,在水文地质平面和剖面图上展示含水层空间分布。 1)水文地质柱状图 其功能和地质研究中的区域地质柱状图类似,可一目了然地表达岩溶水流域的各向异性,编制操作分2步: (1)、划分含水层等级 一般根据综合岩溶地质测绘划分4个含水层等级,划分依据如下: ​ 强岩溶含水层(以蓝色表示) ​ 质纯厚层灰岩连续沉积厚度50m以上; ​ 泉水(地下河露头)稀而大; ​ 地表典型岩溶形态(洼地、落水洞、竖井、石牙片)密集发育; ​ 包气带发育大型洞穴系统。 ​ 中等岩溶含水层(以天蓝色表示) ​ 泥质灰岩岩组中有多层连续沉积厚度10~30m的质纯厚层状灰岩;某些连续沉积厚度>100m的质纯厚层状白云岩; ​ 发育中型泉水和短小洞穴; ​ 地表岩溶形态稀疏或不典型; ​ 弱岩溶含水层(以绿色表示) ​ 泥质灰岩和白云岩岩组,其中质纯灰岩连续沉积厚度<10m; ​ 泉水小而多; ​ 很少发育漏斗、竖井、落水洞、石牙片等典型地表岩溶形态; ​ 沿地表常年水流沟谷发生小规模漏失。 ​ 相对隔水层(以橘红色表示) ​ 非可溶岩岩组;薄层泥质灰岩和白云岩与砂页岩互层,砂页岩在剖面中占一半以上,质纯灰岩连续沉积厚度<1m; ​ 露头区有较多小泉水(流量<1L/s),分布分散,高程高; (2)、建立流域水文地质柱状图 将流域岩组剖面用岩性符号表示,绘制柱状图;分出含水层等级,用颜色表示等级强度。 2) 越流通道 越流通道指含水层之间通过隔水层的连系通道。 (1)洞穴双旋回起源理论,1930年美国著名地貌学家W. M. 戴维斯提出洞穴双旋回起源理论,认为洞穴系统首先起源于潜水带(phreatic zone);随洞穴发育地下水面不断下降,潜水带洞穴抬升到水面以上,开始在包气带(vados zone)改造和演化。根据这一原理可以借助包气带洞穴系统调查,部分重建第一旋回潜水洞穴系统的基本轮廓。 (2)包气带洞穴调查(探险)显示,成熟的大型潜水洞穴系统基本上分布在同一个强岩溶含水层内;但2个洞穴系统之间常常可以穿越中等、微弱含水层,甚至相对弱水层,岩溶水流域五场研究也表明,沿上述通道存在越流天窗。我国半个世纪以来的岩溶实践成果显示,这些越流通道主要沿构造断裂、地层天窗和侵蚀天窗三类地质结构发生。如包气带洞穴调查就有多起关于洞穴廊道穿过厚10~20m的砂页岩或火成岩脉的报道。近几年天坑研究显示,天坑的形成是地下河道顶板塌落,先形成几十米高、上百米宽的厅堂,进而穿透上覆岩层至地表的过程地下河起着搬运坍塌物的作用,坍塌过程中中等岩溶化、微弱岩溶化地层和隔水地层都能塌落和穿通。 1.2.2 流域五场 流域的物质流、能量流和信息流主要表现为岩溶水流域的五场:1)水动力(流场)场;2)水均衡场;3)水温场;4)水化学场;5)水同位素。现代岩溶水文学要求工程勘察,根据工程目的不同,需不同程度的查清流域的五场。五场研究反过来可以论证流域的水文地质结构,并为各种工程解决关键水文地质问题。如水资源勘察中的水资源量评价;水力建设中的水库渗漏等。流场和水均衡场分析是认识流域五场的核心,已广泛用来解决水资源开发中的资源评价、隧道和矿山涌水量预测等多种关键应用技术问题。岩溶区越岭隧道建设的水文地质勘察还有待借助对五场进一步研究解决突水靶段圈定和涌水量计算等关键技术问题。 1.3 地下河系统 地下河是在地表有出口和入口,地下有集中的水流通道的岩溶水传输系统。地下河系统与地表水文网相比具有三维结构,由管道系统和渗流系统共同组成。 1.3.1 洞流理论(双重介质理论) 20世纪60年代初,我国建设部北京勘察设计院杰出青年水文地质学家陈雨孙在第一届全国水文地质学术会议(1964年)上提出岩溶水运动的“洞流理论”,认为岩溶水运动的基本特点是:含水层介质由溶洞和裂隙两部分构成,岩溶水运动也由沿溶洞流动的洞流和沿裂隙流动的裂隙流两部分组成。这是岩溶水文地质理论的里程碑突破,平息了半个多世纪的孤立水流说和统一水面说之争。大约十年以后西方岩溶水文地质学者基于岩溶泉水衰减动态期分析,提出岩溶含水层的双重介质理论。把岩溶水分成管道流和扩散流,后来在我国也有人形象称为快速流和慢速流。 按照洞流和双重介质理论,洞流(管道流、快速流)起输水作用;裂隙流(扩散流、慢速流)起储水作用。其间关系可与一个流域的地表河道和河间地块地下潜水的关系类比。 1.3.2 我国地下河系统认识历史回顾 20世纪50年代随着国民经济建设的大规模开展,我国岩溶学发展揭开了新的一页。在文革前的十几年里,西南岩溶地区的铁路、水电建设和公用民用建筑大批兴建,在勘察工作中岩溶工作者发现大量地下河(暗河)的进口、出口和天窗,通过各种连通实验和钻孔水位动态观测,认识到西南岩溶地区发育大量地下河。文革期间,为解决岩溶地区居民生活和生产用水,掀起了大规模的群众性寻找岩溶地下水高潮。一些专业队伍和群众结合,展开了地下河调查和开发活动,如系统查明了广西地苏地下河的结构和水文动态。把地下河认识和开发水平提高了一个新的水平,并产生了很大的国际影响。 地下河系统是一个空洞腔系统,空洞腔系统由固、液、气三相组成。气相指地下河系统中的空气、微量气体和水中的溶解气体;液相指包气带和包水带中的水体;固相指洞穴沉积物。 按照洞流理论,地下河的主支流河道都属于洞流管道,其间的广大溶蚀裂隙网络属裂隙介质。隧道揭露地下河管道(主支流)都会发生突水;揭露管道间的溶蚀裂隙网络则发生小股和渗漏水。因此从隧道建设实际出发,需要重点查明管道介质网络也就是地下河主支流的空间展布。 1.3.3 地下河系统演化 进一步研究表明,地下河系的平面结构可分为半孤立树枝状水系、串通树枝状水系、网状水系,分别代表地下河系演化青年期、壮年期、老年期的结构形态。英国冰后期洞穴研究显示,最近1万年来(冰后期)新发育的幼年期洞穴具有规模小和沿结构面发育较顺直孤立通道的特点。 地下河(溶洞)系统演化早期(幼年期、青年期)起主要作用的是管道扩大和水交替相互加剧的正向反馈环。后期(壮年期、老年期)则主要向均一化方向发展。 洞穴调查表明,在地壳抬升地区,从地表向深部地下水系统的形态有从网状、连通树枝状、树枝状和孤立通道状依次转化的趋势。可以认为,这种趋势受水运动和演化史两个因素影响产生。一方面受水流场控制,地下河系统是由地表开始向地下深部拓展发育的过程。另一方面地下河洞穴系统起源于水下(承压饱水带)在地壳抬升和溯源演化过程中,水位间歇性下降,在浅饱水带和季节变动带逐渐进入青年期、壮年期和老年期,最后在包气带以垂向为主的水流作用下和包气带水化学环境中发生渗流带(vados zone)二次改造。 地下河洞穴系统以10万年到100万年级别的时间尺度为阶段演化。演变速度受岩性和水量2个因素控制,差别达1~2个数量级。譬如在沪蓉西地区的浅饱水带最易岩溶化的茅口灰岩,现今以发展到壮年晚期,出现串通树枝状水系。溯源侵蚀的裂点已移至流域上游。中等岩溶化大冶组灰岩仅处于含水层分异的初级阶段,属青年期,水文形态表现为小型洞穴网络,纵剖面上的裂点位于流域下游。水量因素的影响可从不同级别河道的溯源演化的差别清楚的看出,如在黔中地区长江一级支流乌江和綦江的纵剖面为正常平衡剖面;乌江一级支流(猫跳河、清水河等)的正处于强烈的溯源侵蚀过程中,裂点(瀑布、小跌水段)分布在中上游,形成“反均衡”剖面(图p203);乌江二级支流,溯源侵蚀开始较晚,速度较慢,裂点位于沟口附近,多以瀑布形式出现。 2 沪蓉西沿线特征 2.1 区域研究程度 清江流域岩溶研究程度较高,20世纪60、70年代完成了1:20万区域地质和水文地质调查等岩溶地质基础研究;群众性地下水开发也积累了大量岩溶地质实际资料。八十年代开展了强度很大的流域梯级水力开发以及矿产和水资源调查利用,进一步把清江流域的区域岩溶研究提高到全国领先水平,集中反映在 “清江流域岩溶研究”(沈继方等,1996)一书的出版上。该书全面吸取前人认识成果,系统总结了清江流域岩溶调查和工程勘察成果。 近10年来,又以空前的规模和速度展开了宜万铁路和沪蓉西高速公路建设,揭开了流域岩溶研究的新篇章,不仅提出了大量不同阶段的工程勘察 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ,还使科技人员有机会大面积地直接接触山体内部直至地面以下300~500米深处的岩溶发育的实际情况,提供了极为宝贵的第一手资料。这些资料正等待公路和铁路建设者总结,进一步提高流域岩溶研究程度。为今后公路和铁路建设服务,避免工程灾害。 2.2 沪蓉西沿线岩溶发育特征 沪蓉西恩利段位于清江流域上游,穿过鄂西南岩溶山区。鄂西山区属于我国西南裸露岩溶区,分布在云贵高原和湘西、鄂西一带的山原峡谷型岩溶。其基本特点是在太平洋板块和印度板块从东、南两侧向欧亚大陆挤压和俯冲过程中经历了多次构造运动(印支、燕山、喜山)地壳在1亿多年中间歇性的抬升,形成了多级岩溶台面,以及最后一期的清江峡谷。中国地大(武汉)王增银将本区台面化为5级,分别是鄂西期(S1)、台原期(S2)、山原期(S3)、山盆期(S4)和云盆期(S5)。依托工程区域主要涉及鄂西期(S1,高程1700~1900米)、台原期(S2,高程1400~1600米)和山原期(S3,高程1100~1300米)台面,岩溶发育已经历近1亿年左右,十分古老:鄂西期(距今1.5~1亿年)、台原期(距今1亿~6千万年)、山原期(距今6千万~3千万年)。 每次地壳抬升后,高原面通过溯源侵蚀和溶蚀过程产生解体。现今所见各期台原面都是解体后的残留块体。沪蓉西恩利段隧道底板线高程1120米到1429米,属于台原期和山原期台面。 本区发育下古生代和上古生代(和三叠系)两套碳酸岩地层,各厚约1500~2000米。其间被1000~2000米厚的志留、泥盆系砂页岩和石英岩隔开,依托工程主要穿过第二套(上古生代和三叠系)碳酸岩地层。其中二叠系茅口灰岩(P1m)和三叠系嘉陵江灰岩(T1j)为强岩溶含水层,二叠系栖霞灰岩(P1q)、长兴灰岩(P2c)和三叠系大冶灰岩(T1d)属中等岩溶含水层。嘉陵江灰岩只有3~4段连续50~150米厚的中厚层质纯灰岩,他们都是强岩溶含水层。其余各段属于中等或弱岩溶含水层。大冶灰岩也有1~2段连续厚度在50~100米的质纯中厚层灰岩,他们有时被钙质薄层隔开,岩溶化早期(幼年期、青年期)阶段属中等岩溶含水层。到后期(壮年和老年期)可成为强岩溶含水层。 依托工程在构造上位于四川盆地地块向鄂湘前褶皱带的过渡区。发育典型的梳状(隔挡式)褶皱,齐岳山隧道穿过齐岳山背斜、利川向斜、金子山向斜和乌池坝隧道穿过的白果坝背斜构成一个梳状的复式褶皱。其东在清江中游发育翼部倾角20~40度的相对紧密的褶皱。 在三级岩溶台面上广泛发育岩溶槽谷、洼地、漏斗、落(消)水洞、竖井、地下河进出口、天窗和岩溶泉。他们都是地下河系统的在地表的表现形态,同时也是地下河系统的输入和输出点。 2.3 岩溶发育与隧道突水预测 隧道涌水和隧道穿过地下河系统的部位直接有关,因此隧道涌水预报必须建立在对地下河系统的结构和流场分析的基础上。 2.3.1 垂向分带 岩溶发育的垂向变化,除岩性、构造影响外,还受水流循环强度和深度的控制。 20世纪60、70年代总结铁路隧道建设经验,铁道部工程技术人员注意到岩溶垂直水动力分带在隧道突水分析中起到十分重要的作用。垂直水动力分带一直是岩溶学研究的重要课题之一,有多种分类 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。索科洛夫提出了4带划分方案(包气带、季节变动带、潜水带和深部饱水带),在我国工程地质中应用比较广泛。潜水带以当地河谷为排泄基准;深部饱水带的地下水向区域基准排泄。包气带相当于垂直循环带;潜水带相当于水平循环带;深部饱水带相当于虹吸带,但含义不同。索科洛夫划分方案区分了局部和区域二个水循环系统,指出在局部水循环系统以下的深度还可以在区域水循环系统驱动下发育较大的洞穴系统。虹吸带则基于地下河上下游的纵向水力坡度,认为在地下河纵向剖面的水头差驱动下能够发育虹吸管式的洞穴和管道。上述二种驱动力对岩溶洞穴发育都应有贡献。 综合考虑前人认识,本区地下河系统特征和沪蓉西隧道施工经验,可在本区自上向下分出表层带、饱气带、季节变动带、浅饱水带和压力饱水带四个垂向岩溶发育带。 1、表层带 表层岩溶带是饱气带的表层部份,处于岩石圈、大气圈、生物圈、水圈交汇部位,岩溶动力作用强烈,表层岩溶带中有许多分散小泉水,是山区人畜生活生产用水水源。本区表层岩溶带发育厚5~3m。隧道进口端,特别是康家大槽一带,洞身埋深浅,隧道施工时可能受表层岩溶带影响。 2、饱气带 饱气带位于枯季地下水位以上,主要发育纵向岩溶裂隙、消水洞、溶缝等岩溶形态。饱气带岩溶发育程度极不均一,本区发育深度变化大,一般40~120m,局部达300米或更多。 3、季节变动带 季节变动带,是指枯季水位和雨季洪峰水位之间的地段,雨季被地下水淹没,旱季则成为包气带的一部分。 季节变动带内水的化学和物理活性最强,是岩溶作用较强的岩溶化带,极易发育岩溶管道、溶洞和地下暗河系统。因此,处于季节变动带内的隧道,遇到大型溶洞、岩溶管道的几率较大,溶洞及其充填物坍塌的处理问题必须引起重视。枯水季,隧道基本没有涌水的威胁,但可能有溶洞充填物的坍塌。雨季,特别是大的降雨过程,由于区域地下水位上升,可能产生有压涌水(泥),降雨结束后,逐渐减弱。季节变化带最大厚度可达到80~100m。 4、浅饱水带 或称水平径流带,以地下暗河出口为排泄基准的潜水带。常年有水流循环,水的溶蚀能力及侵蚀能力强,地下河主通道主要位于此带。洪水季节,形成一些大的充水溶洞和溶潭。工程区因高差大,地形切割较深,水平径流带埋藏也较深,多在地面以下160~2O0m或更多。枯水期,隧道揭露地下暗河或溶洞系统后,会发生突水(泥、石)。 突水过程可分溃决期、疏干期和常态期。我国隧道建设经验表明,灾难性突水(泥、石)事故均发生在溃决期,突水(泥、石)量与揭露的隧道附近地下河的充水(泥、石)溶腔系统的体积和揭露口的断面大小有关。常态期雨季涌水也能造成重大灾害。 5、压力饱水带 压力饱水带相当于前人的深部饱水带和虹吸带。本带岩溶洞穴发育强度不如浅饱水带,但沿着断裂和各种结构面,岩溶可以发育很深,很强。由于水头高,发生灾害突水(泥、石)的几率也很大。本带自身发育的溶腔规模一般比潜饱水带溶腔规模小,突水几率相对较小。但水压高,溶腔累积体积大,一旦发生突水(泥、石)其危害更大。 隧道选线尽量向上,最好通过包气带。 2.3.2 水平展布 地下河系统是在各向异性和非均质的岩溶水流域中以基本排泄点为中心组织起来的水流网络,基本排泄中心和主河道必定发育在流域最强的含水层内。支流可以汇集中等和弱岩溶含水层的地下水,经过越流通道汇入干流。在溯源发展过程中,裂点往往分布在越流通道和中弱含水层支流上。随系统演化,依次出现孤立管道状、半孤立树枝状、串通树枝状、网状水系。 2.3.3 涌水量预测与隧道选线 1、涌水量预测 1)溃决涌水 我国经验显示,灾难性涌水都由溃决突水引起,其发生条件是在隧道附近存在规模巨大串通良好、充水(泥)溶洞管道系统。充填物质部分被压实、半胶结,一般要求在20~30m水头启动溃决过程。溃决之前经常有一个泥砂细粒物质的潜蚀、管涌阶段,在隧道中表现中出混水。水头小于20~30m时,一般不发生瞬时溃决,而形成相对较慢的泥砂蠕动和泥石流,危害性相对减弱。 预测溃决涌水的地质依据为: (1)强岩溶含水层。只有强岩溶含水层才能形成体积巨大的充水(泥)溶洞管道系统。 (2)断裂结构面。大型溶洞系统许多沿断裂结构面发育。 (3)岩性界面。在非可溶岩地层和强岩溶地层界面上易于发生大型溶洞管道系统。 (4)水头压力。20~30m以上的水头。 (5)古老地下河系统。已证实沪蓉西地区在古老岩溶台面以下,发育大量规模巨大的充填和半充填洞穴系统。 2)雨季涌水 雨季涌水量取决于降雨量、入渗条件及汇水面积,其中入渗条件及汇水面积取决于当地地质条件。 2、隧道选线 在隧道选线需贯彻2条基本原则,一是垂向上尽量向上,总体上风险等级序列为承压饱水带→浅饱水带→季节变动带→包气带依次降低。二是尽量靠近地下分水岭附近,因为岩溶发育强度从补给区到排泄区依次加强,汇水区依次增大。 3、施工工艺 坚持顺坡施工优先,竖井和斜井施工必要的防范措施。 3 乌池坝隧道岩溶发育规律研究 3.1 岩溶发育 3.1.1 地质地貌 隧址区地形分东西两个单元,东部宽约2Km,为小河河谷的西北岸坡,属中、低山常态侵蚀山地,总体上地势陡峻(ZK253+160~ZK255+330),最高山峰高程1570米,小河河谷高程800~900米。自然坡度多在25°~60°左右,山脉沿北东50度走向展布,西部宽约9.5公里,其中隧道区宽4.7Km(ZK255+330~ZK259+855)。整体由台原期、山原期和山盆期岩溶台面构成,已发育成典型的峰林洼地地貌(Polygonal karst),其中台原期台面宽约2.5Km左右,溶峰高程一般1500~1600m,洼地、槽谷高程1400m左右,相对高差50~200m,山坡较缓,局部陡峻,坡角一般15°~40°,冲沟不发育,洼地宽阔平缓,发育漏斗、洼地、落水洞等,但分布不均。山原期台面宽约1.5Km左右,溶峰高程1300~1400m,洼地、槽谷高程1200m左右,相对高差100~200m。山盆期台面宽约1.5Km左右,溶峰高程1200~1300m,洼地、槽谷高程1000~1100m左右,相对高差200m左右。山原期和山盆期台面的整体地貌形态和台原期相似。台原期和山原期台面之间,山原期和山盆期台面之间为一斜坡地带,宽1Km左右,由不纯的(泥质和白云质)灰岩段构成,发育冲沟,沟口和沟源高差200米左右。冲沟纵剖面的平均梯度为0.2。 3.1.2流域水文地质柱状图 图6乌池坝隧址区流域水文地质柱状图 3.1.3 地下河系统 乌池坝隧道隧址区主要有白岩坝和小溪河两个岩溶水系统: 1、白岩坝地下河系统 白岩坝地下河发育在二叠系下统茅口组(P1m)和栖霞组(P1q)灰岩含水层中,两侧分别被上二叠统吴家坪组煤系地层(西侧)和栖霞组顶部炭质泥灰岩、页岩(东侧)挟持,总体呈南西—北东走向,暗河系统宽约300m,长7.2km,汇水面积约13km2。 地下河入口白岩坝龙家坪南200米处,高程1250米(山原期台原面),洞口断面近圆形,直径约2米,发育在茅口组中部块状纯灰岩中。出口为一岩溶侵蚀下降泉,位于射渡河水库库内,河谷的右岸标高835米,枯季流量约350l/s,雨季流量约6m3/s,发育在茅口组中下部厚层灰岩中。 白岩坝地下河发育在台原期台面上的茅口组强岩溶含水层中,出口在山盆期台原面上,属非常古老的地下河系统。经过地质时期的长期溯源侵蚀,地下河主河道纵剖面上的裂点已发育到地下河入口附近。裂点以下已发育成较为平缓的正常平衡剖面,水力坡度比从裂点以上的入口到裂点以下出口的平均水力坡度(5.76%)小很多。因为隧道轴线靠近裂点,实际河道与乌池坝隧道轴线相交处(ZK255+700)的高程约为1088~1068 m,隧道设计高程为1118米。实际河道位置应低于隧道底板线30~50m见图XX。在枯水季节,不存在隧道涌水问题,但在丰水季节,会出现短期涌水。 2、小溪河地下河系统 小溪河是清江上游一条支流,发源于距河口6Km的小溪河地下河出口,发育在东南翼三叠系大冶组和嘉陵江组碳酸盐岩中。为一山盆期台面上的大型暗河系统,平面呈树枝状展布。小溪河地下河系统的一个分支是龙塘地下河,乌池坝隧道出口段涉及龙塘地下河的两个分支,一个是龙潭地下河,另一个是毛田地下河。 (1)龙潭地下河 该系统平面展布呈树枝状,汇集云雾山以西面积约12.8km2 的补给径流区来水,地下暗河上游主要是呈NE方向展布,自磨子溪,经龙家坪、中塘,于小马滩南约1.Okm 处的溶洞(标高1375m)流出地表,长约3.0km,枯季流量约为5.0l/s,雨季流量约0.9 m3/s。经推算,水力坡度约13.3%。地下暗河下游段呈NW方向展布,由小马滩落水洞(洞深46 m,洞底标高1251m)伏流河谷之下,经凉风洞、龙潭(深72.5m,洞底标高937.5m )到峪蚂口(标高989m)排出,长约4.5km,枯季流量约为5.01/s,雨季流量约2.9m3/s。其一支流自鸟腊河 (1112m)经凉风洞汇入龙潭地下暗河。 (2) 毛田地下河 该系统呈NW展布,汇水面积约7.2km2,主河道自置家屋场伏流口(底板标高1165m)、经毛田消水洞、齐心坪消水洞到管口车坳湾溶洞(标高1050m )排出,枯季流量约为2.01/s ,雨季流量约1.2m3/s 。该地下暗河段长约3.1km , 由毛田至管口推算,水力坡度为37.1 %。该地下暗河存在两分枝。其一分枝,自懒板凳落水洞,经石板沟竖井(深约25m , 洞底约标高1135m )、毛田汇入毛田地下暗河系统,长约1.5km 。另一分枝,自道东坪消水洞,经钟家层场、石板沟竖井、毛田消水洞汇入毛田地下暗河系统,长约3.Okm。 现有勘察成果还未完全查清地下河各分支河道间的水力联系,有待于开展多元示踪试验。示踪试验成果将有助于通过地下河道地质投影方法圈定隧道施工期风险等级段和预测涌水量。 3.2 风险等级靶段 3.2.1 划分原则 根据岩组岩性、地质构造、岩溶发育、地下水位、预计涌水量等因素对乌池坝隧道风险等级进行了划分,划分的目的是细化隧道可能发生地质灾害的范围,以便采取有效的预报手段,建立相应的预警机制和防范措施,确保施工安全。具体划分原则见表1。 表1高风险岩溶隧道风险等级分级依据 风险等级 划分依据 Ⅰ级 饱水带,岩溶强发育,存在断裂构造或暗河,可能发生突水突泥等特大地质灾害 Ⅱ级 饱水带或丰水期季节变化带,岩溶强发育或存在断裂构造,可能发生突水突泥等重大地质灾害 Ⅲ级 季节变化带,岩溶较发育或存在断裂构造,可能发生小规模的地质灾害 Ⅳ级 枯水期季节变化带或包气带,岩溶中等发育或断裂构造,发生地质灾害的可能性较小 3.2.2 靶段描述 乌池坝隧道沿线各区靶段风险分级及其依据如下: YK253+164~YK254+670:风险等级为Ⅳ,依据为:志留系下统页岩、泥质粉砂岩、泥岩,岩体较完整,层理发育,非可溶岩,岩溶不发育。 YK254+670~YK255+130:风险等级为Ⅳ,依据为:志留系上统沙帽组灰黄、灰绿色泥岩、页岩夹石英细砂岩,包气带,岩溶不发育。 YK255+130~YK255+350:风险等级为III,依据为:本段位于泥盆系中上统厚层状石英砂岩,石炭系页岩,是志留系与三叠系的岩层变化带,岩体较破碎,处于地下水季节变化带。 YK255+350~YK255+650:风险等级为III,依据为:本段位于二迭系下统栖霞组灰岩,中厚层状,处于季节变化带,水位在隧道底部30-50米,岩溶强发育,可能有较大的溶腔或者溶管。 YK255+650~YK255+820:风险等级为II,依据为:二迭系下统茅口组灰岩,中厚层状,质地较纯,处于季节变动带中上部,枯季水面在隧道底板以下30-50米,推断为白岩坝暗河主管道流经之处,位于隧道底部以下30-50米,岩溶强发育,可能遇到厅堂式大溶洞,总量大于300mm降雨过程可能导致水面短期高出隧道顶板,涌水量可达1m3/s,影响施工,但1~2天内即可退水,需采取必要封堵或疏导措施,确保运营期隧道正常运营。 YK255+820~YK255+920:风险等级为III,依据为:二迭系下统茅口组深灰色中厚层状灰岩,岩溶中等发育,水位在隧道底板以下,可能遇到白岩坝暗河主河道连通的分支岩溶管道网,但不会出现大型厅堂式溶洞。地下水面和主河道水面同步升降,特大降雨过程能够导致隧道底板被淹没,需采取必要的处理措施。 YK255+920~YK255+960:风险等级为II,依据为:二迭系吴家坪组底部灰白色钙质粘土岩,黑色炭质页岩夹两层煤线,由于煤矿中黄铁矿的作用,此处岩溶强发育。可能遇到和白岩坝主暗河河道相通的分支溶洞、溶管系统,枯季水位在隧道底板以下。地下水面随主河道水面同步升降,需采取必要的安全措施。 YK255+960~YK256+180:风险等级为III,依据为:二迭系上统吴家坪组、长兴组中厚层状灰岩,水位在隧道底板以下,但岩层顶部可能发育有一小断层,岩溶中等发育。 YK256+180~YK256+290:风险等级为III,依据为:三迭系大冶组第一段薄层灰岩夹泥页岩,为相对隔水层,隧道底板处于地下水位以下,岩溶不发育,仅发生滴水和分散裂隙涌水。 YK256+290~YK256+490:风险等级为I,依据为:大冶组第二段灰岩质地较纯,处于大冶组第一段隔水底板以上,因此在二者交接面附近发育强岩溶带;为地面物探推测岩溶发育区和地面油竹坪一线岩溶洼地沿地层的地质投影区;水位在隧道以上100米左右,处于浅饱水带;属古老的台原期岩溶。 YK256+490~YK256+600:风险等级为II,依据为:大冶组第二段薄层状灰岩,层理较发育,位于浅饱水带,地下水面在隧道以上150米左右,灰岩质地较纯,勘探孔岩石溶蚀微弱,岩溶中等发育。 YK256+600~YK256+970:风险等级为I,依据为:大冶组第二段薄层状灰岩,层理较发育,地下水位在隧道顶150米左右,灰岩质地较纯,岩溶中等发育且隧道反坡施工。 YK256+970~YK257+070:风险等级为I,依据为:大冶组第二段深灰色薄层状灰岩,层理较发育,灰岩质地较纯,岩溶强发育,地表发育有龙家坪洼地,物探推测的强岩溶段直接从洼地垂直投影到本段。地层倾角30度左右,地表消坑、洼地沿地层产状投影与本段交汇,地下水位在隧道顶部100-150米,位于浅饱水带,反坡施工。 YK257+070~YK257+160:风险等级为III,依据为:大冶组第二段深灰色薄层状灰岩,层理较发育,水头在隧道顶100米左右,岩体质地较纯,距离地层由水平向倾斜转折部位较近,应力梯度高,岩溶中等发育。 YK257+160~YK257+300:风险等级为Ⅳ,依据为:大冶组第二段深灰色薄层状灰岩,层理较发育,灰岩质地较纯,岩溶弱发育,地下水位在隧道顶100米左右。物探推测的岩溶发育区可能是薄层灰岩节理发育的反应。 YK257+300~YK258+200:风险等级为Ⅲ,依据为:三叠系大冶组二段,深灰色灰岩,薄层夹中厚层,局部较破碎,倾角平缓,不利于地表水下渗,隧道处于浅饱水带,岩溶发育较弱;物探异常圈定的岩溶发育区应为薄层含泥质灰岩,中细微裂隙的反映。 YK258+200~YK258+480:风险等级为Ⅲ,依据为:本段处于三叠系大冶组三段与二段过渡区,深灰色灰岩,中厚层夹薄层状灰岩及薄层夹中厚层,倾角较小,不利于地表水下渗,而隧道处于浅饱水带,岩溶相对弱发育。 YK258+480~YK258+640:风险等级为Ⅳ,依据为:三叠系大冶组三段深灰色灰岩,中厚层夹薄层状灰岩,倾角较小,不利于地表水下渗,而隧道处于季节变化带,岩溶相对较发育。 YK258+640~YK258+840:风险等级为Ⅱ,依据为:三叠系大冶组三段深灰岩,中厚层夹薄层状灰岩,倾角较小,不利于地表水下渗,而隧道处于季节变化带,从地表踏勘和物探推测为岩溶发育区,反坡施工。 YK258+840~YK259+000:风险等级为Ⅳ,依据为:三叠系大冶组三段深灰色灰岩,中厚层夹薄层状灰岩,倾角较小,不利于地表水下渗,而隧道处于季节变化带,岩溶相对较发育,会出现小股临时性涌水。 YK259+000~YK259+855:风险等级为Ⅳ,依据为:三叠系大冶组三段,中厚层夹薄层状灰岩,倾角平缓,隧道位于包气带,会出现零星滴水或小股临时性涌水。 各段与隧道里程关系如图7: 4 齐岳山隧道岩溶发育规律研究 4.1 岩溶发育 4.1.1 地质地貌 齐岳山脉属梳状褶皱背斜成山,为耸立于利川盆地山原期(1000~1200m)和台原期(1300~1400m)台面之上的长条状鄂西期(1700~1800m)残留岩溶台面。山体两坡东陡(50~600)西缓(20~300),成台壮山脉呈N300展布,台原面相对高差50~100m,坡度在200以下。由4~5对平行槽谷和溶丘链相间排列。台地上地表水系不发育,但岩溶槽谷、溶蚀洼地、漏斗落水洞相互叠置,槽谷及洼地底部多为第四系覆盖。 背斜核部出露上二叠系五家评组地层(P2w),翼部依次为长兴组(P2c)、大冶组(T1d)和嘉陵江组(T1j)。隧道线穿越2条较大走向断层:齐岳山断层(F3)和康家大槽断层(F4),地层断距不大,但断层带较宽,且破碎,沿康家大槽断层发育强烈岩溶化的康家大槽槽谷。齐岳山断层为背斜核部配套主断层,断层面以600角向东南倾斜,使背斜东陡(600左右)西缓(300~400左右),背斜轴面以600向西倒伏。 嘉陵江组有3段质纯中厚层灰岩,厚50~150米,以及数层溶崩角砾岩(已溶蚀破坏的膏盐层)。在溶崩角砾岩形成过程中,使其顶部的中厚层质纯灰岩破碎化,渗透性大大增加,是本区重要的强岩溶化带。嘉陵江组含有几段白云质灰岩和白云岩,地表已分解成白云砂,地下溶蚀相对较弱。大冶组灰岩为中厚层夹薄层或薄层夹中厚层灰岩,前者岩溶中等发育,后者岩溶发育微弱。长兴组灰岩岩溶中等发育。 4.1.2 流域水文地质柱状图 图8 齐岳山隧址区流域水文地质柱状图 4.1.3 地下河系统 详查阶段已查清以齐岳山压扭性断层为界,背斜东西2翼各发育一条地下河系统。东部是龙洞地下河系统,西部为马槽洞地下河系统,主河道都发育在嘉陵江组二段强岩溶含水层中,沿大冶组和长兴组灰岩发育地下河支流,通过越流天窗蜿转汇入主河道。隧道穿过2条地下河的上游段,汇水面积相对较小,隧道高程1355~1424m,处于地下河主河道高程以下8~20m,河道高程依次降低,因地下河系统古老(壮年期到老年期),纵向水力坡度一般在1%~2%以下,越流通道段稍陡,隧道在地下河支流段通过浅饱水带上部,在主河道段通过季节变动带。因此,齐岳山区岩溶发育十分强烈,但进口顺坡施工段水患较轻,出口反坡施工段水患比较严重。但因岩溶比较古老,山体内已发育有网状结构和厅堂式洞穴系统,充填有大量碎屑堆积物,当水头较高时,极易发生大型突水(泥、砂、石)事故。 4.2 风险等级靶段 4.2.1 划分原则 划分原则同3.2.1节。 4.2.2 靶段描述 齐岳山隧道沿线各区靶段风险分级及其依据如下: YK326+055-YK326+800:风险等级为Ⅳ,依据为:嘉陵江组和大冶组灰岩,倾角较陡(850左右),处于包气带,康家大槽谷底,距隧道顶板仅20余米,注意洞顶塌方。 YK326+800-YK327+080:风险等级为Ⅲ,依据为:二叠系长兴组灰岩白云岩及生物碎屑亮晶灰岩夹硅质条带,岩溶发育中等,位于季节变化带,顺坡施工,水患较小。 YK327+080-YK327+700:风险等级为Ⅲ,依据为:吴家坪薄层灰岩夹页岩和煤层,岩溶发育微弱,位于饱水带,煤矿开采显示属裂隙含水层,仅有渗滴水或小股涌水,断层和破碎带有塌方危险。 YK327+700- YK328+250:风险等级为Ⅲ,依据为:二叠系长兴组、白云岩及生物碎屑亮晶灰岩夹硅质条带,岩体较完整,岩溶发育中等,勘察孔未见地下水位,需查明地下水位变化情况,估计隧道在浅饱水带通过;大冶组一段泥质薄层灰岩,岩溶发育微弱,仅有渗滴水或小股涌水出现。 YK328+250-YK328+400:风险等级为Ⅰ,依据为:大冶组二段中厚层灰岩,岩溶发育中等,但位于大冶组第一段泥质薄层灰岩顶板以上,易出现界面岩溶发育带,水头在100m左右,突水、突泥的可能性极大。 YK328+400- YK328+750:风险等级为Ⅱ,依据为:大冶组二段和嘉陵江组不纯灰岩,岩溶发育微弱,水头达到50m以上,涌水以小型管道和裂隙涌水为主,遭遇大型溶洞突水的可能性较小。 YK328+750 -YK329+100:风险等级为Ⅰ,依据为:三叠纪下统嘉陵江组2段,夹一层溶崩角砾岩,岩溶发育,钻孔在隧道顶板附近揭露有6m高的半充填溶洞,位于季节变化带,有一处物探异常区,雨季施工揭露时发生突水突泥可能性较大,突水量可达36000m3/h,其稳定涌水量可达3600m3/h不宜雨季施工。 YK329+100- YK329+700:风险等级为Ⅱ,依据为:三叠系下统嘉陵江组2段微晶灰岩,微晶白云岩夹夹2~3层溶崩角砾岩,顶板灰岩裂隙化,发育大型洞穴,位于浅饱水带顶部,枯季可能发生1000m3/h左右涌水,雨季水量可以达到3600m3/h,因反坡施工,需采取必要措施严加防范,有三处物探异常区。 YK329+700- YK330+106:风险等级为Ⅲ,依据为:三叠系下统嘉陵江组二段微晶灰岩,岩层产状250~350,有一处物探异常区,勘探证实是马槽洞暗河主河道通过地段(YK329+892)枯季主河道位于隧道底板以下8米,洪水季节可淹没隧道1~2m。 各段与隧道里程关系如图9: 参考文献 1. 张之淦. 岩溶发生学——理论探索, 广西师范大学出版社, 桂林, 2006, 12. 2. 沈继方等. 清江流域岩溶研究, 地质出版社, 北京, 1996, 8. 3. 韩行瑞等. 湖北沪蓉西高速公路隧道岩溶水文地质专题研究(西线), 2006, 11. 4. 万军伟等. 乌池坝隧道岩溶水文地质条件专题研究报告, 2005, 6. 5. 湖北省交通规划设计院, 沪蓉国道主干线湖北省恩施到利川高速公路——两阶段施工图设计, 2005, 9. 致谢: 本专题在完成过程中得到中国地质科学院岩溶所张之淦研究员全面指导,并提出富有建设性的意见!张之淦研究员对待科学的严谨学风和对岩溶发生机理的深刻认识,及对工程区域踏勘的认真负责态度,使课题组成员为之敬意,并感谢张老师对我们的指导和关心。
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