陳 鵬

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心青海總隊(duì)，青海 西寧 810000)

新疆自治區(qū)是新亞歐大陸橋的重要通道，也是逐步實(shí)現(xiàn)“一帶一路”倡議布局和振興“絲綢之路”的核心區(qū)，其交通樞紐的建設(shè)意義重大。新疆天山勝利隧道是G0711烏魯木齊至尉犁段高速公路建設(shè)中的重要組成部分，對(duì)該交通網(wǎng)的貫通影響較大。為順利推進(jìn)該隧道的施工，本文對(duì)擬建區(qū)的水文地質(zhì)條件進(jìn)行了研究，為進(jìn)一步制訂治理方案提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

擬建區(qū)區(qū)域地質(zhì)較為復(fù)雜，構(gòu)造—巖漿活動(dòng)較強(qiáng)烈，受區(qū)域斷層影響較為明顯，且兩側(cè)發(fā)育次級(jí)破碎帶及韌性剪切變形，導(dǎo)致斷裂破碎帶兩側(cè)的巖石節(jié)理發(fā)育，巖石破碎，富水性較好，在施工開挖過程中容易引起坍塌、涌水、突泥現(xiàn)象。同時(shí)，擬建區(qū)褶皺構(gòu)造也較發(fā)育，主要賦存于上古生界志留系和泥盆系地層中，褶皺總體走向與構(gòu)造跡線基本一致，呈北西西—南東東向展布。核部地層擠壓變形強(qiáng)烈，線路區(qū)表層被第四系坡積物覆蓋，構(gòu)造形跡不明顯。本段線路以隧道的形式通過，受北西西—南東東向背斜的影響，核部巖體較破碎，推測背斜節(jié)理密集帶中賦水。

隧道擬建區(qū)出露地質(zhì)體(見圖1)主要包括：① 第四系全新統(tǒng)以卵石、碎石和含粉土碎石等為主，主要分布在隧道進(jìn)口附近沖溝及溝谷兩側(cè)表層；② 上泥盆統(tǒng)天格爾組凝灰質(zhì)砂巖[1]，是擬建區(qū)主要的地質(zhì)單元，受斷裂及皺褶影響較大，巖石整體較破碎；③ 志留系阿河布拉克組石英片巖，巖石具片狀構(gòu)造[2]，節(jié)理發(fā)育，巖石破碎；④ 華力西期花崗閃長巖，主要分布在隧道洞身段地表，節(jié)理發(fā)育，巖石破碎；⑤ 華力西期花崗石，分布范圍較廣，節(jié)理發(fā)育，巖石破碎。其中，華力西期花崗巖和花崗閃長巖向深部逐漸節(jié)理裂隙減少，巖石逐漸完整。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡圖1—第四系；2—上泥盆統(tǒng)天格爾組中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖；3—上泥盆統(tǒng)天格爾組強(qiáng)風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖；4—志留系阿河布拉克組強(qiáng)風(fēng)化石英片巖；5—志留系阿河布拉克組中風(fēng)化石英片巖；6—志留系阿河布拉克組弱風(fēng)化石英片巖；7—華力西期花崗閃長巖；8—華力西期花崗巖；9—地質(zhì)界線；10—斷裂破碎帶；11—隧道位置

2 水文地質(zhì)條件

2.1 水文地質(zhì)單元

根據(jù)擬建區(qū)地形地貌及地質(zhì)構(gòu)造條件，沿山嶺高處及構(gòu)造線方向?qū)⒌叵滤畡澐殖龅叵滤炙畮X，再結(jié)合地下含水巖組類型、補(bǔ)徑排條件等，將擬建區(qū)劃分為3個(gè)水文地質(zhì)單元，編號(hào)分別為Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。3個(gè)水文地質(zhì)單元的地下水主要接受大氣降水和高山雪融水入滲補(bǔ)給。

(1)Ⅰ號(hào)水文地質(zhì)單元。區(qū)域內(nèi)地形切割強(qiáng)烈，地形坡度大，多形成陡崖，基巖大面積裸露。大氣降水及冰雪融水順坡面向地勢低洼處運(yùn)移，集于溪溝，地下水多沿風(fēng)化節(jié)理裂隙、構(gòu)造線方向往東西兩側(cè)的溪溝徑流、排泄，最終匯入烏魯木齊河，排泄基準(zhǔn)面為烏魯木齊河。由于區(qū)內(nèi)斷層、褶皺發(fā)育和花崗閃長巖體的侵入，巖體破碎程度不具均一性，導(dǎo)致隧道穿越各段的賦水程度存在差異，地下水分布和富集的規(guī)律性相對(duì)較差，故該區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

(2)Ⅱ號(hào)水文地質(zhì)單元。區(qū)域內(nèi)地形坡度大，大氣降水及高山雪融水順坡面向地勢低洼處運(yùn)移，集于溪溝，地下水多沿風(fēng)化節(jié)理裂隙、巖體侵入接觸面往南北兩側(cè)的溪溝進(jìn)行徑流、排泄，最終匯入阿拉希公京溝。由于該區(qū)巖體破碎程度不具均一性，導(dǎo)致隧道穿越各段巖體賦水程度存在差異，地下水分布和富集的規(guī)律性相對(duì)較差，故該區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

(3)Ⅲ號(hào)水文地質(zhì)單元。區(qū)域內(nèi)地形坡度大，大氣降水及高山雪融水順坡面向地勢低洼處運(yùn)移，集于溪溝，地下水多沿風(fēng)化節(jié)理裂隙、構(gòu)造線方向及巖體侵入接觸面往南北兩側(cè)的溪溝進(jìn)行徑流、排泄，最終匯入烏拉斯臺(tái)河。由于該區(qū)巖體破碎程度不具均一性，導(dǎo)致隧道穿越各段巖體賦水程度存在差異，地下水分布和富集的規(guī)律性相對(duì)較差，故該區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。

2.2 地下水類型及埋藏條件

擬建區(qū)地下水類型根據(jù)出露的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等特征，結(jié)合含水介質(zhì)中不同裂隙類型等，可分為松散巖類孔隙水、基巖風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水。其中，松散巖類孔隙水主要賦存于溝谷兩側(cè)冰水堆積、崩坡積松散層中；基巖風(fēng)化裂隙水主要賦存于巖體表層風(fēng)化帶中；構(gòu)造裂隙水主要賦存于斷層、構(gòu)造節(jié)理或裂隙、巖體侵入接觸帶中。

(1)松散巖類孔隙水：主要為多年凍土區(qū)凍結(jié)層上水。分布于薩爾薩依溝、欽達(dá)旺薩依溝、新達(dá)坂溝、阿拉希公京溝及烏斯托溝溝谷及兩側(cè)臺(tái)地，含水層的巖性主要為第四系沖積、洪積、崩坡積、冰水堆積成因的卵石、礫石和碎石。在不同地貌單元和同一地貌單元的不同部位地下水埋深和含水層的厚度差異較大，離河流越遠(yuǎn)，水位埋深越大。根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)繪和鉆探資料，隧址區(qū)覆蓋層厚度一般為3.0～30.0 m，凍融區(qū)普遍較松散。

孔隙水主要接受大氣降水補(bǔ)給和高山雪融水補(bǔ)給，在溝谷淺埋帶地下水與地表水聯(lián)系密切，互相補(bǔ)給。覆蓋層中的地下水一般順巖面下流，在坡腳或者覆蓋層被切割的地段多以散流的形式排泄，局部以下降泉的形式集中排泄。在平緩的地段降水及雪融水易滲入，但在坡面較陡的地段，降水及雪融水大部分以面流的形式向下排泄，對(duì)地下水補(bǔ)給較弱。地下水位隨氣候的變化較明顯：在冬季，地層凍結(jié)，水體以固態(tài)形式存在于地層中，成為相對(duì)隔水層；在夏季，地層中的季節(jié)性凍土融化，地下水以液態(tài)形式存在。在雨季，地表水富集于地表，難以排出場地，形成凍土沼澤。

(2)基巖風(fēng)化裂隙水：主要賦存于志留系、泥盆系的變質(zhì)巖系風(fēng)化網(wǎng)狀、脈狀裂隙以及華力西期侵入巖的塊狀裂隙中，隧址區(qū)分布較廣。主要依靠大氣降水及高山雪融水通過風(fēng)化節(jié)理裂隙、巖石層面垂直入滲補(bǔ)給，其水量大小常與補(bǔ)給范圍大小、巖石性質(zhì)、風(fēng)化裂隙發(fā)育程度等有關(guān)。在山區(qū)，風(fēng)化裂隙因地形切割強(qiáng)烈，徑流、排泄條件好，不利于地下水的聚積和儲(chǔ)存，水量不是很大。隧址區(qū)不同巖性、不同位置巖體風(fēng)化程度差異較大，據(jù)鉆孔巖芯反映，石英片巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度為4.20～15.30 m，巖體破碎，風(fēng)化裂隙發(fā)育，為地下水的運(yùn)移提供了良好的條件，但儲(chǔ)水條件較差。中等風(fēng)化巖體相對(duì)較完整，在鉆探過程中沖洗液滲漏量很少，部分孔段基本不滲水，巖芯較破碎，說明節(jié)理較密閉，其透水性較弱，裂隙中賦存少量地下水。該類地下水具有埋藏淺、含水層厚度不大、透水性隨深度增加而減弱等特點(diǎn)，常為裂隙潛水。

(3)構(gòu)造裂隙水：可根據(jù)賦存介質(zhì)的差異將其分為斷層破碎帶內(nèi)的裂隙水、褶皺裂隙密集帶內(nèi)的裂隙水和巖體侵入接觸破碎帶內(nèi)的裂隙水三大類。

斷層破碎帶內(nèi)的裂隙水：主要受斷層構(gòu)造作用控制，具有呈帶狀分布的特點(diǎn)；主要接受大氣降水、高山雪融水入滲補(bǔ)給和基巖風(fēng)化裂隙水的補(bǔ)給，局部段接受沖溝溪水的補(bǔ)給。斷層破碎帶內(nèi)的地下水循環(huán)相對(duì)獨(dú)立，隧道開挖后，會(huì)使原有的補(bǔ)給排泄循環(huán)系統(tǒng)破壞，施工過程中可能會(huì)發(fā)生涌水、突泥、坍塌等現(xiàn)象，施工前應(yīng)做好防護(hù)措施。

褶皺裂隙密集帶內(nèi)的裂隙水：主要受褶皺類型、褶皺規(guī)模大小、裂隙發(fā)育程度及兩翼產(chǎn)狀等條件控制，背斜核部巖石揉皺強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育密集，為地下水的補(bǔ)給和徑流提供了有利條件，推測背斜節(jié)理密集帶中可能賦水。根據(jù)物探解譯成果可知，在擬建區(qū)向斜北翼處為低電阻率，推測北翼節(jié)理密集帶可能賦水。

巖體侵入接觸破碎帶內(nèi)的裂隙水：主要賦存于花崗閃長巖侵入凝灰質(zhì)砂巖接觸破碎帶和花崗巖侵入石英片巖接觸破碎帶中。該部位巖石相對(duì)破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，為接觸帶地下水的富集提供了有利空間。該類裂隙水主要接受大氣降水、高原雪融水和基巖風(fēng)化裂隙水的補(bǔ)給，補(bǔ)給范圍小，補(bǔ)給條件相對(duì)較差，圍巖富水程度弱—中等。

2.3 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

擬建區(qū)地下水主要靠大氣降水、高山雪融水和地表溪溝水補(bǔ)給，且屬地下水補(bǔ)給區(qū)。其補(bǔ)給程度除受降水的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間、融雪水量及地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地表節(jié)理裂隙發(fā)育程度的控制外，還與含水層出露面積及淺層風(fēng)化裂隙發(fā)育程度等因素密切相關(guān)。此外，區(qū)內(nèi)基巖大面積出露，地表風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，為地下水的補(bǔ)給和賦存提供了有利條件，直接造就含水層出露面積較大，為大氣降水、雪融水的入滲補(bǔ)給創(chuàng)造了有利條件。

由于隧址區(qū)山體地勢較為陡峻，地形坡度大，加之侵蝕基準(zhǔn)面低，故有利于地下水的徑流和排泄。各類地下水在接受補(bǔ)給后，經(jīng)短距離運(yùn)移，一部分在地形低洼處以散流或者泉的形式排泄于溝谷或地表，另一部分沿裂隙帶繼續(xù)向斜坡下部徑流，最終排泄至溪溝內(nèi)。

總之，隧址區(qū)地下水類型較復(fù)雜，巖體富水性及滲透性差異較大，含水層的富水性弱—中等，透水性不高，地下水的補(bǔ)給主要受季節(jié)控制，徑流和排泄條件較好，隧道開挖至斷層破碎帶、節(jié)理密集帶等部位時(shí)有集中涌水可能。

2.4 地下水動(dòng)態(tài)變化

隧址區(qū)內(nèi)地下水動(dòng)態(tài)變化主要受水文、氣象等因素影響，動(dòng)態(tài)類型為氣候型。擬建區(qū)每年4—5月份積雪開始融化，6—8月份氣溫上升，雷雨天氣增多。當(dāng)發(fā)生降雨、降雪時(shí)，落到地面上的雨水、融雪水一部分沿著坡面向溝谷匯集，一部分耗于大氣蒸發(fā)。剩下的雨水全部入滲到松散堆積層及風(fēng)化節(jié)理裂隙中，首先進(jìn)入非飽和帶，其中一部分停留在此(最終耗于蒸發(fā))，一部分進(jìn)入飽和帶，形成地下徑流，地下水位較高。每年10月到次年3月份山區(qū)主要以降雪為主，天氣寒冷，降雪難以融化，堆積于坡面及坡腳處，表層凍結(jié)，地下水位下降。

3 結(jié)語

綜上所述，擬建區(qū)具有相對(duì)獨(dú)立的三個(gè)水文地質(zhì)單元，各水文地質(zhì)單元之間存在一定的差異，表現(xiàn)出地下水類型具多樣性，不同類型地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄位置、方向等均不一致，具有獨(dú)立的水文地質(zhì)系統(tǒng)，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜。擬建區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水、基巖風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水，地下水主要接受大氣降水、高山雪融水和沖溝溪水的補(bǔ)給，補(bǔ)給條件受氣候的控制較為明顯。