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隧道區碳酸巖分布廣泛,寒武系除大陳嶺組外均可見露頭,隧道區主要穿過中統楊柳崗組和上統華嚴寺組。從地表調查來看,巖溶主要形式有溶紋、溶溝、溶槽等,在上寒武統含泥質條帶的泥晶灰巖中,由于差異性溶蝕作用,在斷面上見到魚鱗狀或波紋狀溶蝕溝紋。區內溶溝、溶槽等發育較淺。溶蝕裂隙主要沿層面及一組與層面正交的節理面發育,外部寬度可達15cm,但溶隙規模受構造面控制,延展性有限,發育深度較淺,對大氣降雨的導入作用不甚明顯。總體來說,野外調查表明芹源嶺地區地表溶蝕現象并不明顯,多為溶隙和順構造面方向的小溶洞,規模和深度都十分有限,唯一發現的一處大規模溶洞并不能說明該區域具備發育群發性大規模溶洞的條件。
2涌水量計算
2.1涌水量預測分段確定根據隧道區段地下水補、徑、排特點及含水巖組富水性、巖溶發育特征,對隧道區進行分區段涌水量預測,各分段控制面積確定以1∶1萬地形圖為基礎,結合野外調查并考慮隧道區高程的影響程度而圈定。
2.2涌水量預測方法選擇及參數選取隧道涌水具有季節性變化,預測隧道涌水量時應分別計算正常涌水量與雨季最大涌水量值。涌水量預測正確性,主要取決對隧道充水條件的正確分析及計算參數和計算方法的合理選用。由于目前所獲取的本區水文地質資料有限,擬采取降水入滲系數法整體上預測涌水量。降水入滲系數法:Qy=ηQa=1000ηαAF/365式中:a-入滲系數;η-涌水系數;A-年均降水量(mm);F-各區段匯水面積(km2);Qa-采用大氣降水滲入法計算的滲入補給量(m3/d);Qy-采用大氣降水滲入法計算的涌水量(m3/d)。區內降水量數據通過開化縣氣象資料獲取。對涌水系數來說,本區內含水巖層均為弱富水性,且巖溶水主要運移于巖溶裂隙中,η取值空間應在0.1到0.4之間。對入滲系數來說,以區域水文地質報告已有參數為基礎,同時參考各分區段入滲特征,確定最終參數取值。
2.3涌水量計算根據涌水量計算結果,隧道區年最大涌水量444.8573m3/d,年最小涌水量202.6685m3/d,年正常涌水量304.8472m3/d。按開化縣歷年監測的日最大降雨量預測,可能產生的最大涌水量為13007.1m3/d。
3隧道巖溶問題綜合分析
3.1地層巖性對巖溶發育的控制碳酸鹽巖是巖溶發育的物質基礎,碳酸鹽巖中的CaO含量越高時,則其可溶性就越強,反之,則越弱,即白云巖類、泥灰巖類、硅質泥質炭質石灰巖類巖溶發育較弱,純灰巖類則巖溶發育最強。從巖性角度來看,工作區上覆地層為寒武系華嚴寺組、楊柳崗組,本地區寒武系巖層總體特點是泥質含量較高,且碳酸鹽巖常與非碳酸鹽巖互層發育,因此從巖性基礎上分析,本區巖溶并不發育。從實際野外調查來看,除高峰洞附近出現一較大溶洞外,也未見有其他群發性大型溶洞或地下暗河存在。
3.2地形地貌對匯水條件的控制在不同地貌條件下,巖溶發育過程是不同的。因為巖溶發育在很大程度上受地表水和滲透條件的影響,而這兩者又常受地貌條件的影響,如地面坡度、切割密度和深度、水系分布等。因此,巖溶發育過程常和地貌發育過程聯系在一起。地面坡度的大小直接影響滲透量的大小。在比較平緩的地方,地面徑流流速緩慢,滲透量就較大,巖滾較發育。反之,地面坡度愈大,徑流流速愈快,滲透量就愈小,巖溶發育就較差。從地形地貌來看,由于隧道穿過兩大流域分水嶺,地形坡度陡,使得補給區面積較小,徑流速度較快,不利于地下水補給。
3.3地質構造與巖溶發育關系從構造角度來看,主要影響在于張性節理發育且張開度較好,主要分為順層節理和傾向節理,其中順層節理發育占主導,為入滲提供了良好的通道,而傾向節理溝通了多個層面的順層節理,在其交匯地帶,地下水循環活躍,往往為巖溶較發育提供了有利條件,調查中高峰洞附近的溶洞就是地下水順著傾向節理垂直下滲,在順層節理面處發育的一個較大的溶洞,其規模大小與此處節理大小密切相關。
4結束語
通過本次調查,基本查明了隧道區段的水文工程地質條件與巖溶發育特征,對隧道區巖溶水文地質條件有了如下基本結論:(1)受地層巖性及匯水條件影響,本區巖溶地貌不發育,主要以表面的溶痕為主。(2)本區巖溶發育規模主要受構造影響,特別是張性裂隙,區內唯一較大溶洞就是在構造影響下發育而成的。(3)通過初步估算計算,區內涌水量并不大,正常降雨條件下,豐水年也僅為445m3/d,按歷史最大日降雨量來算,則為13007m3/d,對隧道整體工程影響不大。
作者:龍森單位:浙江省交通投資集團有限公司杭金衢分公司