某隧道涌水量预测及地下水负效应环境评价

杜锦婷，李 晓

(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059)

该隧道位于分水岭处，为熊猫栖息地的迁徙通道，进口里程为 DK288+590，高程3 397m，出口里程为 DK304+900，高程3365m，隧道全长16 310m，最大埋深约822m。

研究区属于高山地貌区，地处青藏高原东北部，高程在3000～4 000m之间，相对高程在500m以内。沟谷纵横，河谷一般较平缓，并且沟谷宽阔，各沟谷多为冰川U谷。

研究区气候为高原温带寒温带季风气候类型，以寒冷和半干燥为其基本特征，四季不分明，大部分地区冬季漫长，春秋相连，霜期短，昼夜温差大，平均气温6℃～10℃，雨量较充沛，年均降雨量760 mm左右。

1 研究区地质构造条件

1.1 地层岩性

该隧道通过地层为三叠系上统新都桥组(T3xn)、侏倭组(T3zh)、中下统杂谷脑组上段(T1－2z2)和第四系(Q4)，以板岩、砂岩为主。

1.2 地质构造

隧道穿越区主要有推覆体构造、F1断层，F10断层和F24断层。

推覆体(图1):东西宽约5～10 km，南北长约27 km，面积约160 km，呈北北东向延伸，伴生断裂不发育。

F1断层:呈北北东向延伸，为略向南东方向突出的弧形断裂，长约35 km，断面倾向西或北西西。上盘地层为杂谷脑变质砂岩及侏倭组砂板岩、下二叠统三道桥组角砾状灰岩及下三叠系菠茨沟组杂色层。倾向270°～300°―35°～50°，下盘地层为杂谷脑组及侏倭组，倾向120°～140°，倾角40°～60°。

图1 推覆体形态

F10断层:为一走向北西的平推断层，北盘西移，南盘东移，横向切断所有褶曲及断层，断层两盘岩层明显错位，走向上不能连接。破碎带宽0.5～1m，两侧挤压、牵引、挠曲明显，节理裂隙发育。断层走向N60°～75°W，倾向北东，倾角60°～80°。

F24断层:为一走向近南北，倾向东的逆断层，断层呈直线状沟槽、对头沟、垭口等负地形，走向 N0～12°E，倾向南东，倾角 60°～80°。

2 研究区水文地质条件

2.1 地下水类型

松散岩类孔隙水:赋存于残坡积粘土、河谷砂卵砾石层及河漫滩内。

基岩裂隙水:主要赋存于杂谷脑组(T1－2z2)和侏倭组(T3zh)地层基岩裂隙中，岩性主要为中砂岩、岩屑石英砂岩、长石石英砂岩和极少量板岩，属于弱富水区域。

构造裂隙水:该隧道基本与推覆体向斜构造轴部一致，且有多条断裂，故构造裂隙水丰富，属于强富水区域，对隧道影响大。

2.2 地下水补给排特征

研究区主要接受大气降水补给，区内坡陡谷深，砂岩、板岩透水性弱，主要转化为地表径流，部分通过裂隙、断层进入地下形成地下水，其余汇入河谷、冲沟，部分出露地表形成泉。

2.3 水化学特征

对隧道周边地区进行调查研究，采集研究区内泉水3件和地表水4件，共7件样品(表1)，从表1可知，地表水主要为 HCO3－ Ca，泉水主要为 HCO3－Ca·Mg。

表1 水样水化学简表

3 研究区涌水量预测

3.1 隧道涌水量计算方法[1－8]

结合隧道资料、地质资料和水文地质资料等，本隧道涌水量计算采用地下径流模数法。

地下径流模数法计算式:Q=M·F

式中:Q为隧道通过含水体地段的涌水量(m3/d);M为地下径流模数(m3/d·km2);F为隧道集水面积(km2)。

换算地下径流模数M的单位则有:Q=86.4M·F

式中:M为地下径流模数(L/s·km2)。

雨季最大涌水量:Qmax=1.5×Q

3.2 隧道分段计算成果

根据隧道资料、水文地质报告等综合考虑，对隧道进行分段涌水量预测，计算结果见表2。

表2 隧道径流模数法涌水量计算表

根据按径流模数法计算，本隧道正常涌水量约 9834.126m3/d，雨季最大涌水量Qmax=9834.126×1.5≈14751.19m3/d。

4 研究区地下水负效应环境评价

为了尽可能全面分析并量化隧道工程对隧址区地下水环境的影响，就选择综合指标体系评价方法，具体方法与步骤参照刘向远(2007)建立的岩溶隧道工程中地下水环境负效应评价的指标体系。

选取评价指标时，将整个环境系统逐层分解，按自然地理因素、地质水文地质因素和隧道工程因素3方面来描述，见表 3[9－10]。

表3 隧道施工中地下水环境负效应评价指标分级标准

根据区域资料以及现场调查情况，隧道实际指标见表3。其中缺少开挖面积与施工方法资料，记为影响较强等级。

经计算及评价，隧道对地下水负效应环境影响处于较弱与中等之间。

5 结论

综上，通过对隧道地层岩性、地质构造、水文地质条件等分析，隧道对隧址区地下水环境影响不大。

[1]王廷亮.隧道工程地下水处理的环境地质效应[J].工程勘察.2010，(12):43 －47.

[2]张夏临，冯涛，王晓伟.某铁路隧道涌水量计算[J].科学技术通讯.2007，134(2):6－9.

[3]朱大力，李秋枫.预测隧道涌水量的方法[J].工程勘察.2000，(4):18－22.

[4]魏国均.隧道涌水量预测的计算方法比较[J].山西建筑.2007，33(14):339－340.

[5]王建秀，朱合华，叶为民.隧道涌水量的预测及其工程应用[J].岩石力学与工程学报.2004，23(7):1150－1153.

[6]陈秀义.北天山特长隧道涌水量预测及治理措施[J].隧道设计.2009，(9):33－39.

[9]刘向远.岩溶隧道施工中地下水环境负效应评价指标体系研究[D].西南交通大学.2007.

[10]刘建，刘丹.基于模糊层次分析法的隧道工程地下水环境负效应评价[J].三峡环境与生态.2009:53－55.