脆弱生態(tài)區(qū)隧道群施工期地下水運移特征及環(huán)境效應(yīng)研究.pdf

1、工程建設(shè)的安全、經(jīng)濟與對工程設(shè)施周圍環(huán)境的保護是工程建設(shè)工作面對的三大問題?！鞍踩?、“經(jīng)濟”和“環(huán)保”是對立統(tǒng)一的矛盾體,如何使它們相互協(xié)調(diào),是擺在每位工程師面前的難題。烏鞘嶺隧道群區(qū)域處于多種脆弱生態(tài)區(qū)的過渡地帶。然而,隧道卻修建于地下水最為活躍的地殼表層。隧道施工將使其成為地表水、地下水匯集場所或新的排泄通道,進而影響隧道施工安全和破壞隧道所在區(qū)域生態(tài)環(huán)境。本文通過區(qū)域地下水環(huán)境現(xiàn)場觀測與區(qū)域三維滲流場數(shù)值模擬,分析了烏鞘嶺隧道群

2、區(qū)域地下水運移特征,從而就隧道群施工引起地下水運移的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進行了定量化評價,并提出了基于烏鞘嶺隧道群施工引起的地下水運移特征的長效防排水措施,主要研究成果如下:
　　1.通過野外調(diào)研及系統(tǒng)總結(jié)前人研究成果,歸納出烏鞘嶺隧道群區(qū)域環(huán)境地質(zhì)特征,從自然地理、區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域水文地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境四個方面進行闡述,該區(qū)域地形與地貌類型復(fù)雜,地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,巖性巖相變化大,地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜,生態(tài)環(huán)境脆弱。
　　2.通過對烏鞘嶺隧道群區(qū)

3、域地下水環(huán)境現(xiàn)場觀測,即土壤水分動態(tài)觀測和地下水位動態(tài)觀測,確定了烏鞘嶺隧道群區(qū)域植物與土壤水分動態(tài)變化的關(guān)系:植被生長與潛水關(guān)系不大,而主要受大氣降水以及土壤水分動態(tài)變化的影響;各植被類型土壤含水量的變異系數(shù)隨土壤深度的增加呈遞減的變化趨勢,即埋深越深,其土壤含水量變化劇烈程度越小;時間特征上呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性變化,可將其劃分為失水期、聚水期、退水期和穩(wěn)水期;土壤水分可以通過植物的蒸騰作用、土壤地表直接蒸發(fā)和土壤水分匯流后的蒸發(fā)作用散

4、失,而土壤水分恢復(fù),只有大氣降水一種途徑。
　　3.建立了烏鞘嶺隧道群區(qū)域三維滲流場數(shù)值模擬概念模型及數(shù)學(xué)模型,采用MODFLOW軟件,進行了隧道群區(qū)域三維滲流場數(shù)值模擬。根據(jù)多年平均降水量資料,通過建立隧道開挖前計算區(qū)多年平均條件下非穩(wěn)定流模型,計算得到烏鞘嶺隧道群區(qū)域地下水初始流場。隧道施工對地下水滲流場的影響主要受各地層滲透性和隧道排水高差控制。根據(jù)計算結(jié)果,隨著隧道施工進度的推進,地下水位下降幅度逐漸增大,降落漏斗除沿隧道

5、走向逐漸發(fā)展外,向隧道兩側(cè)也逐漸擴展。預(yù)測烏鞘嶺隧道群竣工十年時,各隧道潛水位均有所恢復(fù)。
　　4.通過工程類比法及考慮烏鞘嶺隧道群區(qū)域具體情況,建立了烏鞘嶺隧道群施工引起地下水運移的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)評價指標體系,該指標體系由自然地理、區(qū)域地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境和隧道施工四個子系統(tǒng)組成。自然地理子系統(tǒng)包括坡度、坡向、絕對高程、多年平均降雨量、多年平均蒸發(fā)量。區(qū)域地質(zhì)子系統(tǒng)包括斷層破碎帶發(fā)育程度、褶皺發(fā)育情況。生態(tài)環(huán)境子系統(tǒng)包括土壤類型、植被覆

6、蓋度。隧道施工子系統(tǒng)包括隧道長度、隧道建筑限界凈寬、隧道施工方法、隧道最大埋深、隧道防排水設(shè)計。采用簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)確定各指標權(quán)重,并基于物元可拓模型,綜合評價了烏鞘嶺隧道群施工期引起地下水運移的生態(tài)環(huán)境效應(yīng),判定烏鞘嶺隧道群施工期生態(tài)環(huán)境效應(yīng)屬于等級2,即較弱,但偏向于等級3,即中等(嚴格來說,應(yīng)屬于等級2.581)。
　　5.針對位于高寒脆弱生態(tài)區(qū)的烏鞘嶺隧道群,依據(jù)對烏鞘嶺隧道群區(qū)域地下水運移特征的研究成果,提出相應(yīng)的隧道圍巖注