圓梁山深埋長隧道毛壩向斜段深巖溶及其突水的研究.pdf

1、長大隧道的巖溶突水是國內(nèi)外隧道施工中的重大災(zāi)害，但隧道巖溶突水的預(yù)報(bào)防治一直沒有很好解決，一個(gè)主要原因是對巖溶發(fā)育基本規(guī)律的研究還不深入。長期以來在對深埋巖溶特征獲取上，除了僅有的鉆孔資料，其他物探方法均為間接判譯，使獲得的巖溶信息往往一孔之見，鐵路勘測調(diào)查范圍狹小的特點(diǎn)很難識別巖溶水系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)、地下水變化及與隧道的空間聯(lián)系。限制了巖溶發(fā)育深度研究的發(fā)展。 近年，我國巖溶山區(qū)深埋長大越嶺鐵路隧道成為主要設(shè)計(jì)類型，深部巖溶突水

2、對施工造成了極大的危害，且大量突水導(dǎo)致地面生態(tài)環(huán)境惡化等連鎖反應(yīng)。因此開展巖溶隧道突水相關(guān)的各類基礎(chǔ)理論研究具有現(xiàn)實(shí)意義。 解決深埋巖溶隧道突水問題的前提是要預(yù)測出隧道線位上是否存在充滿大量水體及與之連通道的溶洞管道，這就必須掌握隧道線路上巖溶的發(fā)育程度及分布特征。本文以鐵道部科研項(xiàng)目“渝懷線鐵路圓梁山隧道深部巖溶與巖溶水發(fā)育特征研究”為基礎(chǔ)，對毛壩向斜段揭露的深埋巖溶，表層巖溶發(fā)育特征及水源環(huán)境，深部巖溶水流的穿層運(yùn)移形式及徑

3、流模式，巖溶水流的連通特征等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出了隧道建設(shè)中需要考慮的三個(gè)巖溶集中發(fā)育帶，深部管道流的徑流途徑模式，隧道線路危險(xiǎn)段地質(zhì)預(yù)測方法。主要研究結(jié)論如下： 1.毛壩向斜是多期地質(zhì)構(gòu)造綜合作用形成的船形的構(gòu)造形態(tài)，在向斜中形成了獨(dú)立的地下水循環(huán)系統(tǒng)。 2.毛壩向斜深部巖溶與表層巖溶的分布特征及影響因素具有一致性，可以通過表層巖溶發(fā)育環(huán)境推定深部巖溶基本分布規(guī)律。 3.針對隧道高程揭露的幾個(gè)大型溶洞(埋深80

4、0m)，通過隧道排水對地表水的影響監(jiān)測和溶洞沉積物的物源研究證明：淺表層與深部巖溶的關(guān)系密切，深部巖溶水來自向斜現(xiàn)代槽谷洼地匯水和一、二級夷平時(shí)期發(fā)育的溶洞管道匯水；而且深部巖溶水水化學(xué)成分及CO2含量分析結(jié)果表明，深部巖溶仍在繼續(xù)發(fā)育。 4.通過表層巖溶和溶洞的調(diào)查分析認(rèn)為：管道流是毛壩向斜深埋地下水的主要運(yùn)移形式，循環(huán)途徑主要為：槽谷、洼地等匯水系統(tǒng)——落水洞等水流補(bǔ)給系統(tǒng)——暗河管道徑流系統(tǒng)——排泄系統(tǒng)。該區(qū)充沛降水補(bǔ)給和

5、深部大型管道溶洞水是產(chǎn)生隧道突水的主要原因。 5.隧道施工揭露的幾個(gè)深埋大型溶洞，在發(fā)育深度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于地下水在向斜區(qū)內(nèi)的最低排泄點(diǎn)，而主要發(fā)育在深部含水層的底板或相對隔水層頂板附近，最易出現(xiàn)在核部區(qū)巖層產(chǎn)狀由水平轉(zhuǎn)變?yōu)閮A斜巖層的部位。因此，巖溶發(fā)育深度不能簡單的用當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面或排泄基準(zhǔn)面籠統(tǒng)的確定，而是受含水層與隔水層界面的分布、構(gòu)造形態(tài)、巖溶發(fā)育階段、附近地表水系的分布等因素綜合控制。 6.認(rèn)為隧道突水的線路危險(xiǎn)段地