作者簡介：蒲順哲（1984—），男，本科，中級(jí)注冊安全工程師，研究方向?yàn)榻ㄖ┕ぐ踩?、地測與防治水、煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和煤礦安全綜合等。

通信作者：龔志剛（1983—），男，碩士，中級(jí)注冊土木工程師，研究方向?yàn)樗淼拦こ?、爆破工程、礦山與地災(zāi)安全等，E_mail：548265548@qq.com。

普通作者：" " " " " 黃煜（1993—），男，本科，助理工程師，研究方向?yàn)閼?yīng)急監(jiān)測。

摘要：目前隨著西部大開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，我國的工程建設(shè)事業(yè)發(fā)展蓬勃，但工程施工一定程度擾亂了當(dāng)?shù)卦镜牡刭|(zhì)環(huán)境并引發(fā)災(zāi)害。尤其是在高速公路建設(shè)過程中，如果突發(fā)隧道巖溶涌水，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人員傷亡?；谝巴庹{(diào)查核實(shí)了地表溝水因滲漏而導(dǎo)致流量的衰減狀態(tài)，并通過巖溶水連通試驗(yàn)佐證溝水漏失與隧道涌水量增大的內(nèi)在聯(lián)系，最后分析了因巖溶水天然流場發(fā)送較大變化對(duì)隧道安全和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì) 隧道 巖溶涌水 連通試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：U457" " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： At present， with the continuous advancement of the large-scale development of the western region， China's engineering construction is developing vigorously， but engineering construction has disturbed the local original geological environment to a certain extent and caused disasters. Especially in the process of expressway construction， if there is a sudden karst water gushing in the tunnel， it will cause serious economic losses and even casualties. Based on field investigation， this paper verifies the state of the flow attenuation of surface ditch water due to leakage， proves the internal link between ditch water leakage and the increase of water inflow in the tunnel through the connectivity test of karst water， and finally analyzes the impact of large changes in the natural flow field of karst water on tunnel safety and the ecological environment.

Key Words： Hydrogeology; Tunnel; Karst water gushing; Connectivity test

隧道巖溶涌水是指在隧道工程中遇到的由于地下巖溶作用引起的水流現(xiàn)象。巖溶是一種地質(zhì)現(xiàn)象，通過溶解、侵蝕和溶解碳酸鹽巖層等方式形成洞穴和地下水通道。當(dāng)隧道建設(shè)穿過這些巖溶地質(zhì)區(qū)域時(shí)，巖溶涌水就可能成為一個(gè)重要的工程挑戰(zhàn)。隧道巖溶涌水的形成原因主要是地下巖溶水系統(tǒng)的擾動(dòng)。當(dāng)隧道施工進(jìn)入巖溶地質(zhì)區(qū)域時(shí)，挖掘過程中可能破壞了原有的地下水流通路徑，導(dǎo)致地下水涌入隧道[1]。此外，隧道施工中使用的水源，如壓力注水和排水系統(tǒng)，也可能進(jìn)一步擾動(dòng)地下水系統(tǒng)，增加巖溶涌水的風(fēng)險(xiǎn)。

巖溶涌水的影響因素多種多樣。首先，地下水位變動(dòng)，當(dāng)?shù)叵滤簧仙浇咏淼理敳繒r(shí)，水壓將增大，導(dǎo)致涌水增加。其次，地下水質(zhì)量也可能影響涌水情況。如果地下水中含有可溶解的物質(zhì)，如硫酸鹽或鐵銹，隧道巖溶涌水可能帶有腐蝕性，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成損害[2-3]。最后，地下巖層的滲透性和裂隙系統(tǒng)的發(fā)育程度也會(huì)對(duì)涌水量和壓力產(chǎn)生影響。為了應(yīng)對(duì)隧道巖溶涌水問題，工程師采取了多種應(yīng)對(duì)措施[4-5]。第一，水封措施，通過在隧道壁面和頂部設(shè)置防水層，防止地下水進(jìn)入隧道。第二，地下排水系統(tǒng)，通過設(shè)置排水管道和排水井，將地下水引導(dǎo)到安全位置進(jìn)行排放。第三，合理的隧道設(shè)計(jì)和施工方法，可以減少巖溶涌水的風(fēng)險(xiǎn)，如加固隧道壁面和頂部，選擇合適的隧道線路，進(jìn)行充分的地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)研究等[6-8]。

隧道巖溶涌水是一個(gè)在隧道工程中常見的挑戰(zhàn)[9]。通過了解其形成原因、影響因素及相應(yīng)的工程應(yīng)對(duì)措施，人們可以更好地理解和應(yīng)對(duì)隧道巖溶涌水問題[10-12]。本文在已有地表水、泉水長觀資料基礎(chǔ)上，分別于隧道進(jìn)口段、出口段兩個(gè)場地開展地面地質(zhì)及水文地質(zhì)核實(shí)工作，重點(diǎn)調(diào)查地表溝水、泉水動(dòng)態(tài)，尋找是否存在地表水集中滲漏點(diǎn)，論證并落實(shí)開展隧道巖溶涌水連通試驗(yàn)所必須具備的示蹤劑投放點(diǎn)；擬定巖溶水聯(lián)通試驗(yàn)方案，包括確定示蹤劑投放量、隧道內(nèi)巖溶涌水檢測點(diǎn)等并實(shí)施連通試驗(yàn)。本文重點(diǎn)在于進(jìn)一步核實(shí)地表溝水因滲漏而導(dǎo)致流量的衰減狀態(tài)，并通過巖溶水連通試驗(yàn)佐證溝水漏失與隧道涌水量增大的內(nèi)在聯(lián)系，分析因巖溶水天然流場發(fā)生較大變化對(duì)隧道安全和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響。

1隧址區(qū)主要水文地質(zhì)特征

擬建華鎣山隧道全長8 151（左洞）～8 168m（右洞），橫穿龍王洞背斜山（華鎣山），為特長隧道。隧道進(jìn)、出口段有雷口坡組（T2l）可溶巖，洞身段由雷口坡組（T2l）、嘉陵江組（T1j）可溶巖組成，可溶巖占隧道圍巖長度的62%，為巖溶隧道，巖溶水將成為隧道涌水的主體部分。

龍王洞背斜軸走向?yàn)闁|北偏北（NNE），向NNE的傾伏角約5°～10°。背斜兩翼不對(duì)稱，西陡（傾角59°～76°）東緩（傾角20°～30°），軸部開闊、傾角平緩（5°～10°）。巖體中縱張及橫張節(jié)理發(fā)育。據(jù)地面露頭、采石場揭露及隧道揭露顯示，層間及縱張、橫張節(jié)理經(jīng)溶蝕后，已構(gòu)成空間網(wǎng)絡(luò)狀溶隙，次為溶管，偶見上規(guī)模的溶洞，成為巖溶水賦存、運(yùn)移的主要場所。龍王洞背斜西翼及軸部，雷口坡組（T2l）可溶巖露頭連片分布，地面形成橫向賨人谷溝和冒水堰溝兩個(gè)樹枝狀溪溝；東翼地面是盧家河壩樹枝狀溪溝，溝谷中出露雷口坡組（T2l）構(gòu)造天窗。

隧址區(qū)降水豐富，巖溶水的補(bǔ)給水源充足；地面植被覆蓋率（約80%）較高，利于降水對(duì)巖溶水的有效補(bǔ)給。在天然狀態(tài)下，受降水及溪溝水補(bǔ)給的雷口坡組（T2l）巖溶水，在三維網(wǎng)狀溶隙、溶管中賦存和運(yùn)移，并在溝谷中出露成泉，巖溶水又補(bǔ)給地表溪溝水，降水、溪溝水與巖體中的巖溶水互補(bǔ)，巖溶水運(yùn)動(dòng)活躍。巖溶水天然流場構(gòu)成的資源，成為當(dāng)?shù)厝嗣裆?、生產(chǎn)的主要財(cái)富之一。

華鎣山隧道是良好的巖溶水集水廊道。在隧道揭露雷口坡組（T2l）可溶巖后，隧道是巖溶水淺壓區(qū)，受巖溶水水壓驅(qū)動(dòng)，巖溶水沿三維網(wǎng)狀溶隙（管）逐漸進(jìn)入隧道。伴隨隧道開控推進(jìn)，在改造原巖溶水天然流場的過程中逐漸形成巖溶水人工流場。同時(shí)，隨著巖溶水降落漏斗的形成和逐漸擴(kuò)大，對(duì)地面泉、井和溪溝水的疏干及外圍疏干影響程度會(huì)進(jìn)一步加劇。控制巖溶水疏干及疏干影響程度的進(jìn)一步發(fā)展是需要解決的問題。

2 出口段地表水的滲漏

隧道出口段地表分布盧家壩溝及其上游分支的寨子坡南溝、北溝和盧家咀溝。因沖溝的深切割，形成由雷口坡組（T2l）可溶巖露頭組成的盧家壩構(gòu)造天窗。以上沖溝溝床中，幾乎未見基巖，多由大塊石頭、碎石砂、粉砂和泥土堆積。野外調(diào)查時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)分布在沖溝中的主要泉點(diǎn)有四處，它們分別是盧家河壩西泉、盧家河壩東泉、寨子坡南溝泉和洞子溝煤礦泉。2013年9月30日觀測泉水流量如表1。

在天然狀態(tài)下各泉點(diǎn)涌水量隨降水變化較為明顯。其中，洞子溝煤礦泉?jiǎng)討B(tài)變化較小，該點(diǎn)受須家河組二段（T3xj2）砂巖裂隙水補(bǔ)給，其逕流、排泄途徑為：T3xj2砂巖裂隙水→T3xj1煤層采空水→洞子溝煤礦泉→流入盧家中咀溝溝床堆積層中潛流→補(bǔ)給盧家河壩西泉和東泉。位于盧家河壩雷口坡組（T2l）構(gòu)造天窗中的寨子坡南溝、北溝和盧家中咀溝為時(shí)令溝，僅在中、強(qiáng)降水過程中才能見到短時(shí)明流。自2012年以來，盧家河壩西泉、東泉正常涌水量逐漸變小，今后仍有繼續(xù)變小趨勢。

3 出口段巖溶水連通試驗(yàn)

在天然狀態(tài)下，盧家河壩雷口坡組（T2l）構(gòu)造天窗接受降水及洞子溝煤礦老空水補(bǔ)給，巖溶水主要排泄點(diǎn)為盧家河壩西泉、東泉。該構(gòu)造天窗位于隧道疏干區(qū)，隧道巖溶涌水成為新的巖溶水排泄區(qū)。

本次巖溶水連通試驗(yàn)示蹤劑為工業(yè)鹽，即氯化鈉（Nacl），檢測劑為硝酸銀溶液（AgNO3）。寨子坡南溝泉位于沖溝南側(cè)，標(biāo)高640 m，當(dāng)前涌水量為400 m3/d，泉水流出后在長約30 m一段沖溝中全部漏失。該漏失段為示蹤劑投放點(diǎn)。當(dāng)前隧道出口段能見到的巖溶水主要出水點(diǎn)為檢測點(diǎn)各涌、流出巖溶水均清澈透明。在連通試驗(yàn)之前，寨子坡南溝泉泉水及隧道出口段巖溶水在滴入檢測劑溶液后，水的色調(diào)無明顯肉眼能觀測或識(shí)別的變化。2013年10月2日9時(shí)26分到10時(shí)23分，在持續(xù)57 min時(shí)間內(nèi)，投入工業(yè)鹽400 kg，并攪拌溶解。2013年10月2日10時(shí)到11時(shí)10分，在遲后投放示蹤劑34 min后的70 min內(nèi)，對(duì)隧道內(nèi)涌、流出的巖溶水進(jìn)行了檢測。檢測時(shí)，將涌、流出的巖溶水接入玻璃試管中，滴入一滴AgNO3，觀察水的色調(diào)變化。試管中水的色調(diào)無任何變化時(shí)，指示地面投放的示蹤劑尚未到達(dá)隧道，即無反應(yīng)；當(dāng)開始出現(xiàn)乳白色馬尾絮狀懸濁物時(shí)，指示地面投放的示蹤劑開始進(jìn)入隧道，即有反應(yīng)；當(dāng)出現(xiàn)明顯乳白色馬尾絮狀懸濁物沉淀時(shí)，指示地面投放的示蹤劑的主體部分已經(jīng)進(jìn)入隧道，即反應(yīng)明顯。本次巖溶水連通試驗(yàn)成果如表2。

示蹤劑投放點(diǎn)和隧道內(nèi)巖溶水檢測點(diǎn)均位于雷口坡組（T2l）上部可溶巖部位。示蹤劑投放點(diǎn)位于隧道左洞對(duì)應(yīng)地表附近，垂高約240 m。聯(lián)通試驗(yàn)顯示，地面示蹤劑投放點(diǎn)內(nèi)的沖溝水，在下滲漏失約54 min后已進(jìn)入隧道。綜合地表水長期觀測及本次連通試驗(yàn)成果說明：盧家河壩雷口坡組（T2l）巖溶天窗位于隧道出口段疏干降落漏斗影響范圍。降水補(bǔ)給及沖溝水漏失下滲進(jìn)入隧道的巖溶水人工流場已經(jīng)開始形成，并導(dǎo)致盧家河壩西泉、東泉涌水量減少。

4 進(jìn)口段地表水的滲漏

隧道進(jìn)口段地表位于賨人谷溝和冒水堰溝兩條樹枝狀溪溝。賨人谷溪溝位于隧道進(jìn)口段南側(cè)約2.8㎞。為開發(fā)利用雷口坡組（T2l）巖溶資源，渠縣重點(diǎn)旅游區(qū)——賨人谷風(fēng)景區(qū)，自2010年試運(yùn)營至今已有14年，據(jù)悉總投資已達(dá)數(shù)億元，主體巖溶資源開發(fā)利用如圖1。

曹家溝泉、賨人谷泉、老龍洞洞內(nèi)泉、賨人谷溪溝及其分支溪溝水匯入七彩湖，正常匯入量在10 000 m3/d以上，閘壩處水深在1.89 m附近。2013年6月以來，先后出現(xiàn)賨人谷泉、老龍洞洞內(nèi)泉泉水?dāng)嗔鳎l壩處水深降至1.65 m附近。2013年9月25日后，閘壩處水深下降速度加快。2013年10月1日觀測時(shí)，曹家溝泉及其東側(cè)溪溝水涌、流水量正常，老龍洞進(jìn)口處流量為

6 030 m3/d，老龍洞出口處流量為1 650 m3/d，閘壩處水深下降至1.41 m。賨人谷溪溝水在流經(jīng)長400余m的老龍洞區(qū)段時(shí)，溪溝水漏失量達(dá)4 380m3/d。本次坐船進(jìn)洞仔細(xì)尋找，未見有明顯下漩漏失點(diǎn)，分析為網(wǎng)狀溶隙全溝段漏失。選擇老龍洞作為連通試驗(yàn)示蹤劑投放點(diǎn)，會(huì)造成下游機(jī)抽管網(wǎng)供水水源鹽化，不具備實(shí)施巖溶水連通試驗(yàn)的基本條件。

冒水堰溝位于隧道進(jìn)口段北側(cè)。據(jù)長期觀測，溝水正常流量略有衰減。在冒水堰溝及其南溝中未見明顯溝水漏失點(diǎn)，測得溝水流量，冒水堰主溝為3 500m3/d，冒水堰南溝為2 500m3/d。

隧道進(jìn)口段涌水量主要由右洞雷口坡組（T2l）巖溶水組成。原正常涌水量在10 000 m3/d附近，2013年6月增至40 000 m3/d～50 000m3/d，9月25日至今增至100 000 m3/d左右。隧道進(jìn)口段主要涌水點(diǎn)在右洞YK107+556，施工掌子面為YK107+693；左洞施工磧頭為ZK107+560。賨人谷老龍洞漏失段與右洞YK107+556，涌水點(diǎn)在雷口坡組（T2l）上部同一層位，且均位于F1走向逆沖斷層下盤接近斷層帶部位。F1走向逆沖斷層因受強(qiáng)烈水平應(yīng)力擠壓，斷帶破碎，斷帶外側(cè)上盤、下盤羽狀張裂發(fā)育，成為較好的巖溶水過水通道。漏失的賨人谷溪溝水沿F1斷帶及其上、下盤羽狀張裂帶北行，是造成右洞YK107+556處涌水的主要原因。

5 結(jié)論

（1）鎣山隧道進(jìn)口段南側(cè)的賨人谷溪溝、北側(cè)的冒水堰溝在隧道疏干影響范圍之內(nèi)。老龍洞區(qū)段溝水的強(qiáng)滲是隧道右洞涌水量明顯增大的主要原因。

（2）避免賨人谷供水井發(fā)生鹽化，本次未做進(jìn)口段巖溶水聯(lián)通試驗(yàn)。隧道涌水及地表溪溝水、泉的動(dòng)態(tài)變化已能說明，賨人谷溪溝水變小與隧道右洞涌水量增大的時(shí)空關(guān)系密切，溪溝水沿F1斷層破碎帶及兩側(cè)羽狀張裂帶北行進(jìn)入隧道右洞的行跡清晰。

（3）鎣山隧道出口段盧家河壩雷口坡組（T2l）構(gòu)造天窗中的沖溝及泉點(diǎn)在隧道疏干影響范圍之內(nèi)。本次巖溶水連通試驗(yàn)證實(shí)，地表漏失溝水已經(jīng)進(jìn)入隧道。

（4）在次巖溶水連通試驗(yàn)中，投放的示蹤劑伴隨巖溶水歷經(jīng)54 min才走完240 m垂高的行程，指示雷口坡組巖溶水運(yùn)移以隙流為主，它與隧道揭露和地面出露中多見的溶隙、溶管以及偶見溶洞的巖溶現(xiàn)象吻合。

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