蘇 中

1 地質(zhì)背景特征

1.1 地貌特征

工程區(qū)西側(cè)混水河深切,北側(cè)長(zhǎng)巴河(混水河支流)伏流(暗河)橫切構(gòu)造線,東側(cè)、南側(cè)為山地。隧道穿越的背斜構(gòu)造核部組成山脊高地,組成分水嶺。該分水嶺西側(cè)為緊鄰混水河的斜坡;東側(cè)為山地,山地與分水嶺之間,再分布與構(gòu)造線一致的次級(jí)分水嶺和帶狀洼地,并相間展布;再往東即是碎屑巖和碳酸鹽巖分界處附近的匯水溶蝕低地。整個(gè)溶蝕解體的山體組成復(fù)雜的巖溶地貌,但總體呈(除西側(cè)斜坡外)東高西低,南高北低的態(tài)勢(shì)(見圖1)?；焖?西),長(zhǎng)巴河伏流(北)、獐(角壩)—馬(石壩)巖性界面低地(東),“三向圍切”工程區(qū),并成為巖溶地下水匯流和排泄場(chǎng)所。

1.2 巖層控制特征

1)大治組(T1d):主要分布于背斜核部山地分水嶺,匯水面積小和地下水活動(dòng)程度弱等的制約,巖溶相對(duì)發(fā)育弱。2)嘉陵江組():分布于背斜東翼大面積帶狀山垅、洼地相間的山地,巖溶相對(duì)發(fā)育,但不同地層巖溶發(fā)育程度由強(qiáng)至弱依次為(1/萬(wàn)圖面標(biāo)注巖溶點(diǎn)10個(gè)/km2),(5.8個(gè)/km2),(4.2個(gè)/km2)。巖溶順巖層走向或順傾向?qū)用姘l(fā)育,并控制巖溶延伸方向和地下水徑流走向。如孟(家槽)—孫(家槽)巖溶管道和大路灣—D(樟樹坡)巖溶管道。3)碎屑巖(Tb2)和碳酸鹽巖()交界處,因可溶性和非可溶性的巖性差異,形成沿分界線分布的大型溶蝕洼地,并匯水集中補(bǔ)給地下,成為暗河的入口[1],如馬石壩、獐角壩暗河的入口。

1.3 構(gòu)造控制特征

1)工程區(qū)構(gòu)造控制的地貌格架。a.背斜軸核部(樞紐部位)構(gòu)成整個(gè)工程區(qū)的分水嶺。b.地貌走向與構(gòu)造線一致(NNE向)。次級(jí)分水嶺和帶狀溶蝕洼地順巖層走向展布、發(fā)育。c.背斜傾伏端的轉(zhuǎn)折部位(隧道進(jìn)口端),組成順巖層走向、傾向的弧形轉(zhuǎn)折和緩傾斜坡。2)巖溶、充水管道、暗河普遍沿構(gòu)造弱面發(fā)育、發(fā)展。工程區(qū)主要構(gòu)造弱面有:順層層間裂隙、構(gòu)造節(jié)理:N60°～90°W(近東西向)、N0°～ 30°E(近南北向)。a.隧道左側(cè)(南部)發(fā)育的縱向(N0°～30°E、順層)裂隙和節(jié)理與隧道右側(cè)(北部)背斜傾伏端發(fā)育的傾向?qū)娱g裂隙銜接并構(gòu)成連續(xù)協(xié)調(diào)的節(jié)理、裂隙體系,巖溶沿上述體系呈帶發(fā)育,同時(shí)控制巖溶管道發(fā)育的方向。b.N60°～90°W(近東西向)節(jié)理屬橫向張扭性,其頻度、密度、延伸程度都很突出,沿此裂隙發(fā)育的巖溶管道也特別深遠(yuǎn)。

2 巖溶暗河管道系統(tǒng)分析

2.1 工程區(qū)排泄基準(zhǔn)面

長(zhǎng)巴河伏流(暗河),于工程區(qū)北(線路右側(cè))橫切背斜,排入混水河(G);長(zhǎng)巴河伏流段匯聚工程區(qū)從南向北(沿走向)的巖溶地下水,并向混水河排泄;混水河是工程區(qū)的相對(duì)排泄基面(見圖1)。

2.2 工程區(qū)主要集中補(bǔ)給點(diǎn)及補(bǔ)給范圍

除去長(zhǎng)巴河伏流入口上游的匯水面積及其補(bǔ)給與工程無(wú)涉外,與工程有關(guān)的工程區(qū)集中補(bǔ)給點(diǎn)和補(bǔ)給范圍見圖1。

2.3 充水巖溶管道可能發(fā)育的方向(徑流路徑)

在巖溶發(fā)育層中充水管道發(fā)育的方向(徑流路徑),受構(gòu)造裂隙控制,即基本沿下列構(gòu)造結(jié)構(gòu)面發(fā)育:1)順巖層走向(N10°～30°E)—縱向張裂隙;2)NWW 向(近東西向)—橫向張裂隙;3)順傾向?qū)娱g裂隙—順巖層傾向,如背斜核部的傾伏端(樟樹坡—張家槽一帶)。

2.4 馬石壩暗河洞內(nèi)實(shí)測(cè)反映的問(wèn)題

進(jìn)入馬石壩暗河洞內(nèi)實(shí)測(cè)始點(diǎn)到終點(diǎn)總長(zhǎng)887 m,其方向?yàn)?80°(沿橫張裂隙發(fā)育)。中途發(fā)育的分支方向?yàn)?138°(南延),朝獐角壩方向延伸,而獐角壩暗河入口以后有沿層間裂隙或縱向裂隙發(fā)育的管道向北延伸與上述馬石壩暗河南延分支相交,見圖1。

上述實(shí)測(cè)反映的問(wèn)題:獐角壩暗河入口后其管道流沿巖層走向北上匯入馬石壩暗河,馬石壩暗河的流向?qū)嶋H朝西(即為280°)向混水河排泄(見圖1)。

2.5 工程區(qū)充水巖溶管道系統(tǒng)分析

1)馬石壩暗河系統(tǒng)。馬石壩入口(A)→B(獐角壩暗河向北徑流,匯入馬石壩暗河的B處,成為其支流)→竹園坪→G(混水河出口),組成相對(duì)獨(dú)立的暗河徑流系統(tǒng)。

2)長(zhǎng)巴河伏流系統(tǒng)。其路徑很明朗,入口→E(孫家槽)→F(古井坡)→G(混水河左岸出口)為長(zhǎng)巴河的伏流,位于隧道右側(cè)溶蝕洼地,是工程區(qū)巖溶地下水的主要排泄場(chǎng)所之一。

3)孟家槽→竹園坪→D→孫家槽系統(tǒng)。孟家槽→竹園坪→D→孫家槽系統(tǒng),沿巖層走向(沿層間裂隙、縱向張裂隙)發(fā)育的、獨(dú)立于馬石壩—獐角壩暗河外的暗河系統(tǒng)。它們獨(dú)自構(gòu)成孟家槽→竹園坪→孫家槽管道流,并排入長(zhǎng)巴河伏流(見圖1)。

4)冉家槽溶隙管道系統(tǒng)。該系統(tǒng)位于隧道出口端,由近EW向溶蝕洼槽匯水,循槽谷由東往西向混水河排泄的溶隙管道系統(tǒng)。排泄點(diǎn)為泉。橫跨隧道洞軸(見圖1的Ⅵ區(qū))。

2.6 各巖溶管道系統(tǒng)的主要“參數(shù)”

工程區(qū)存在的巖溶管道系統(tǒng)及其主要“參數(shù)”見表1～表3[2]。

表1 馬石壩暗河系統(tǒng)

表2 孟家槽—孫家槽管道系統(tǒng)

表3 冉家槽管溶隙管道系統(tǒng)

3 各巖溶管道系統(tǒng)對(duì)隧道影響評(píng)估

3.1 工程區(qū)存在三個(gè)巖溶管道系統(tǒng)

1)長(zhǎng)巴河入口→混水河(G)暗河,實(shí)為長(zhǎng)巴河的伏流,位于隧道的右側(cè)斜坡低洼處,是巖溶地下水排泄場(chǎng)所,對(duì)隧道不直接構(gòu)成影響。2)馬石壩→混水河(G),即A→B→G暗河(含獐角壩支暗河,主、支暗河在“C”處匯合)(見圖1)。暗河具有明顯的入水口和出水口,是典型的單管式暗河。所經(jīng)標(biāo)高最低,在隧道標(biāo)高下92 m～104 m,對(duì)隧道影響有限。3)孟家槽→竹園坪→孫家槽管道系統(tǒng)(NNE向)。為上部的匯流系統(tǒng),匯水區(qū)內(nèi)通過(guò)淺部巖溶網(wǎng)絡(luò)將管道系統(tǒng)內(nèi)各單元相互溝通。隧道幾乎橫切穿越這些網(wǎng)絡(luò)和主管道及其涉及的范圍,對(duì)隧道形成直接影響[3]。

3.2 隧道分段評(píng)估

DK204+390～DK205+400段:該段位于背斜東冀與背斜軸部?jī)A伏銜接的轉(zhuǎn)折端,也是背斜東冀的地下水沿巖層走向、層間裂隙、縱向裂隙由南向北往長(zhǎng)巴河伏流排泄的尾端排泄區(qū);巖溶主要為較密布的南北向和近EW向發(fā)育的溶隙、串珠狀巖溶腔體,因其位于地下水位的上部,皆為早期發(fā)育的、現(xiàn)已被棄置的上層溶腔體,多被充填或?yàn)榭涨?。有季?jié)性(雨季)地下水過(guò)流。隧道穿越腔體充填物易坍塌,跨越大溶腔底部(隧底)及溶腔周邊都需處理,且處理難度大[4]。

DK205+400～DK206+600段:是(孟家槽→竹園坪→樟樹坡→孫家槽)主管道流和(大路灣→樟樹坡)支管道流的交匯場(chǎng)所,巖溶和巖溶水發(fā)育。巖溶腔體發(fā)育的頻率、強(qiáng)度、規(guī)模是整個(gè)隧道可能最強(qiáng)的地段。主管道與隧道平面交匯處約在DK205+400～DK205+750附近;支管道(大路灣→樟樹坡)從DK206+600往進(jìn)口方向至與主管道交匯處(DK205+400～DK205+750)基本上與隧道臨近,且與洞軸平行。地下水位鉆孔揭示為626.64 m標(biāo)高,主管道暗河推測(cè)水位約600 m標(biāo)高,皆在隧道路肩標(biāo)高(589.59 m)以上。因此,該段隧道除可能遭遇溶腔威脅外,尚存在巖溶管道流突水的危害,應(yīng)引起重視。

[1]TB 10027-2001,鐵路工程不良地質(zhì)勘察規(guī)程[S].

[2]《巖土工程手冊(cè)》編寫委員會(huì).巖土工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1994.

[3]何發(fā)亮,李蒼松,陳成宗.隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)[M].成都:西南交通大學(xué)出版社,2006.

[4]張民慶,黃鴻健,田四明.巖溶隧道安全設(shè)計(jì)、施工與管理[J].鐵道工程學(xué)報(bào),2008(1):30.