胡 濤

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 沈陽(yáng)市 110006）

當(dāng)隧道在通過(guò)松散巖層、巖溶裂隙發(fā)育帶或者斷層破碎帶時(shí)，就會(huì)與區(qū)域地下水與地表水產(chǎn)生一定的水力關(guān)系。地下水很多都是地表水的滲透或者是溶洞中儲(chǔ)藏的巖溶水，有的時(shí)候是流動(dòng)的，有的時(shí)候是靜止的。地下水的存在，讓巖石軟化，降低巖石的強(qiáng)度，導(dǎo)致層間夾層軟化與稀釋進(jìn)而出現(xiàn)層間滑動(dòng)。面對(duì)這樣的情況就需要對(duì)地下水的負(fù)效應(yīng)進(jìn)行合理的、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

1 地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)

因?yàn)榈叵滤_(kāi)采、地下礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)負(fù)環(huán)境效應(yīng)的主要表現(xiàn)有以下幾個(gè)方面：

（1）區(qū)域地下水位下降。區(qū)域地下水水位下降是水資源開(kāi)發(fā)負(fù)環(huán)境效應(yīng)的一個(gè)非常主要的表現(xiàn)形式。因?yàn)槌块_(kāi)采或者是隧道施工的過(guò)程中過(guò)渡的排放地下水，讓地下水降落漏斗不斷擴(kuò)大，最后出現(xiàn)區(qū)域性水位下降，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致水資源短缺甚至枯竭。具體表現(xiàn)有：①城市地下水資源枯竭；②泉水流量減少或者枯竭；③導(dǎo)致機(jī)泵井工作環(huán)境惡化；④海（咸）水入侵。

（2）地面下沉。地面下沉這種環(huán)境負(fù)效應(yīng)已經(jīng)屢見(jiàn)不鮮，對(duì)社會(huì)帶來(lái)的危害較為嚴(yán)重，在世界各地都受到廣泛的關(guān)注。地下水下降是誘發(fā)地面沉降的決定性因素。隧道開(kāi)挖會(huì)產(chǎn)生地表沉降、傾斜、地面曲率變化以及地表拉伸和壓縮等諸多作用，這些都會(huì)導(dǎo)致地面沉降，并對(duì)地面與地下建筑帶來(lái)巨大的損害。地面沉降還會(huì)導(dǎo)致測(cè)量標(biāo)志失準(zhǔn)，給工程建設(shè)帶來(lái)巨大的困難。

（3）巖溶塌陷。碳酸鹽巖分布區(qū)地下通常都發(fā)育有很多的洞穴與管道等巖溶形態(tài)，其開(kāi)口覆蓋有比較薄的第四紀(jì)松散堆積物，如果強(qiáng)烈抽取巖溶積水很容易導(dǎo)致覆蓋層出現(xiàn)陷落、下沉的情況，在地表形成規(guī)模不同、形態(tài)不同的坑槽，導(dǎo)致巖溶塌陷的產(chǎn)生。我國(guó)巖溶塌陷很多都是由不同程度抽取地下水或者礦坑排水所導(dǎo)致的，因?yàn)榛規(guī)r等碳酸鹽類巖石具有可溶性的特點(diǎn)，與其他巖石相比，在這些巖石所組成的地層中水文地質(zhì)特征以及工程地質(zhì)條件都有著獨(dú)特的特征，不僅是導(dǎo)水，并且還能夠使得土顆粒在水流的作用下順著溶隙或管道遠(yuǎn)移。這種特性的存在，使得在可溶巖地區(qū)修建隧道就容易出現(xiàn)各種各樣的地質(zhì)災(zāi)害。

（4）隧道涌突水。巖溶區(qū)開(kāi)采煤炭以及其他固體礦產(chǎn)資源或者是隧道挖掘，在頂部或者是底板為碳酸鹽所分布的情況下，容易產(chǎn)生巖溶水的突水、涌水等情況。在坑道中涌水量較大的地帶很容易導(dǎo)致巖溶塌陷，導(dǎo)致地表水部分或者是全部涌入低下，導(dǎo)致涌水量的增加。在隧道掘進(jìn)的過(guò)程中，因?yàn)榻衣兜叵掳岛樱瑫?huì)導(dǎo)致大量的巖溶水的潰入，如果在其中有泥沙與氣團(tuán)，那么所導(dǎo)致的危害將會(huì)更加嚴(yán)重。

2 巖溶隧道施工中地下水環(huán)境負(fù)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

（1）巖溶隧道施工中地下水環(huán)境負(fù)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的作用。

①有助于研究、設(shè)計(jì)與管理人員對(duì)隧道工程建設(shè)中可能導(dǎo)致的地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)進(jìn)行較為系統(tǒng)與全面的認(rèn)識(shí)。②能較為系統(tǒng)地對(duì)各種指標(biāo)在指標(biāo)體系中所擁有的地位產(chǎn)生系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，并能夠就各個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，將更加有助于針對(duì)不同的評(píng)價(jià)對(duì)象與具體的目的來(lái)選擇適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。③有助于更加準(zhǔn)確地對(duì)地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的反映，并準(zhǔn)確地對(duì)一定時(shí)期內(nèi)環(huán)境負(fù)效應(yīng)持續(xù)發(fā)展的趨勢(shì)與速度進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)。

（2）指標(biāo)體系構(gòu)建采用的方法。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的初選方法常用的主要有分析法、交叉法、綜合法與指標(biāo)屬性分組法等，其中分析法最為常用。初選的評(píng)價(jià)指標(biāo)是求全而不是求優(yōu)。

① 綜合法。指的是對(duì)現(xiàn)有的指標(biāo)群根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)與原則進(jìn)行聚類，讓其形成體系的方法，這種方法比較適合用來(lái)對(duì)現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)體系進(jìn)行完善。

② 交叉法。通過(guò)二維、三維或者是更多維的交叉來(lái)派生出來(lái)的一系列的指標(biāo)，進(jìn)而形成一套完整的指標(biāo)體系。

③ 指標(biāo)屬性分組法。因?yàn)橹笜?biāo)體系本身?yè)碛胁煌膶傩耘c表現(xiàn)形式，因此初選評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，指標(biāo)屬性也能夠具有多面性。因此在初選評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，可以從指標(biāo)屬性角度出發(fā)，對(duì)指標(biāo)的組成進(jìn)行構(gòu)思。

④ 分析法。將綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的度量目標(biāo)與度量對(duì)象進(jìn)行劃分，分為多個(gè)不同組成部分或者是側(cè)面，并逐步進(jìn)行細(xì)分，一直到每一個(gè)部分與側(cè)面都能夠通過(guò)具體的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行描述與實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樵诔踹x指標(biāo)時(shí)要做到全面，因此初選時(shí)往往是將上述各種方法進(jìn)行綜合的運(yùn)用。

（3）地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)指標(biāo)概述。

① 地表匯水面積。隧址區(qū)地表匯水面積會(huì)對(duì)隧道施工過(guò)程中的地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)帶來(lái)直接的影響，如果是隧道處于三圍合抱的狹長(zhǎng)槽谷低地，那么匯水面積就會(huì)較大，容易匯聚周圍山地大氣降水，將有助于兩側(cè)山地地下巖溶水與裂隙水的匯聚，讓地下水的補(bǔ)給來(lái)源增加，讓巖層之中的含水增加。同時(shí)地表匯水面積較大的地區(qū)，地表徑流量會(huì)增加，地表水系也會(huì)相對(duì)發(fā)達(dá)。巨大的地表水體與發(fā)達(dá)的地表水系都會(huì)對(duì)隧道施工帶來(lái)的地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)產(chǎn)生很大的影響。

② 水文網(wǎng)狀況。地表水系與地下水之間存在有水力聯(lián)系，地表水系通過(guò)垂直下滲與側(cè)向徑流來(lái)補(bǔ)充地下水體，如果地表水系發(fā)育、水文網(wǎng)發(fā)達(dá)，在隧道長(zhǎng)期排水的條件下，就會(huì)增強(qiáng)隧址區(qū)地下水系統(tǒng)與地表水系統(tǒng)的水力聯(lián)系，因?yàn)樗淼赖募c匯水作用，會(huì)導(dǎo)致地下水運(yùn)動(dòng)的方向發(fā)生變化，導(dǎo)致局部的水力梯度增加，使得地下水、地表水被疏干，增大隧道施工過(guò)程中的涌突水的風(fēng)險(xiǎn)。

③ 地層巖性。巖性能夠?qū)r層裂隙、寬度、延伸長(zhǎng)度等帶來(lái)影響，因?yàn)榱严对诓煌膸r性中發(fā)育不同，因此在構(gòu)造條件相同時(shí)，不同巖性的介質(zhì)含水量就會(huì)不同。隧道涌水量也與地層巖性有著非常密切的關(guān)系，巖層裂隙的大小、發(fā)育程度以及聯(lián)通情況等都和巖性直接相關(guān)。各種巖石的礦物成分不同，巖性也就不同，在相同的氣候條件下，巖石的風(fēng)化程度就會(huì)不同。

④ 斷裂性質(zhì)。斷層是地下水運(yùn)移的重要通道，同時(shí)也是地下水存儲(chǔ)的重要場(chǎng)所。斷層發(fā)育會(huì)讓斷層周圍地層中的構(gòu)造裂隙增加，不僅僅會(huì)降低巖石的強(qiáng)度，還會(huì)導(dǎo)致巖層的導(dǎo)水性增加。巖層斷裂的情況與隧道施工以及隧道內(nèi)的涌水量有著非常密切的聯(lián)系。

⑤ 褶皺發(fā)育狀況。背斜構(gòu)造主要是因?yàn)樗綌D壓的作用導(dǎo)致的，沿著背斜核部經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)縱向張斷裂，對(duì)于那些規(guī)模較大的背斜，往往還會(huì)伴隨有次級(jí)橫向張裂隙，讓地下水的補(bǔ)給與徑流條件得到改善。褶皺帶的地應(yīng)力分布非常復(fù)雜，在內(nèi)動(dòng)力抵制作用之下會(huì)讓巖層變形非常強(qiáng)烈，在褶皺的核部往往都會(huì)發(fā)育有較多的劈理或者裂隙。在褶皺中的這些伴生裂隙與斷層如果與地表水聯(lián)通，那么就會(huì)成為地表水向地下隧道滲透的通道，在碳酸鹽地區(qū)就更是這樣。

⑥ 地下水補(bǔ)徑排條件。地下水的動(dòng)態(tài)變化，在實(shí)質(zhì)上就是補(bǔ)給、徑流與排泄在宏觀上的綜合表現(xiàn)。從一個(gè)地區(qū)來(lái)講，地下水在沒(méi)有經(jīng)過(guò)大量的開(kāi)采之前，基本是處于一種動(dòng)態(tài)的均衡狀態(tài)，地下水位在大致上保持相對(duì)穩(wěn)定。但是如果隧道施工對(duì)地下水的補(bǔ)徑排條件產(chǎn)生了影響，就很有可能導(dǎo)致補(bǔ)給量與排泄量之間的平衡關(guān)系被打破，部分地區(qū)出現(xiàn)含水層被疏干的負(fù)效應(yīng)，如果是隧道位于地下水的補(bǔ)給區(qū)，則產(chǎn)生的負(fù)效應(yīng)強(qiáng)度要高于地下水排泄區(qū)。如果是處于弱徑流區(qū)，地下水的流速與流量都較小，地下水中有害物質(zhì)的傳播范圍也就較小，所帶來(lái)的地下水負(fù)效應(yīng)也會(huì)較小。

3 結(jié) 語(yǔ)

地下水負(fù)效應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)除文中所提出的指標(biāo)外還包含有其他多種指標(biāo)，例如碳酸鹽巖出露面積比、巖層富水性、井泉水化學(xué)類型、隧道總最大涌水量、隧道最大埋深、隧道長(zhǎng)度、開(kāi)挖斷面面積等。在初選指標(biāo)中這些都是屬于非常重要的內(nèi)容，同時(shí)都對(duì)衡量巖溶隧道施工中地下水負(fù)效應(yīng)有著重要的作用，因此需要對(duì)相應(yīng)的指標(biāo)體系進(jìn)行更多的研究。

[1]劉煌，陳建華.山區(qū)特長(zhǎng)隧道建設(shè)對(duì)地卜水環(huán)境影啊及防治對(duì)策——以銅鑼山隧道為例[J].價(jià)值工程，2010，（10）：94-95.

[2]職曉陽(yáng)，吳治生.巖溶地區(qū)修建南嶺隧道對(duì)環(huán)境地質(zhì)的影響[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（02）；42-45.

[3]劉丹.巖溶長(zhǎng)大隧道建設(shè)的地下水環(huán)境影響及其控制研究[J].學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，2013，（03）.