铜锣山岩溶发育及隧道对地下水疏干影响特征

池彦宾 李庆华 陈 鹏

(1.重庆市地勘局南江水文地质工程地质队，重庆 401147; 2.重庆市地环总站，重庆 400000)

铜锣山岩溶发育及隧道对地下水疏干影响特征

池彦宾1李庆华1陈 鹏2

(1.重庆市地勘局南江水文地质工程地质队，重庆 401147; 2.重庆市地环总站，重庆 400000)

针对隔档式背斜构造岩溶山区隧道建设导致的地下水大量疏干、地表水严重漏失的问题，以重庆铜锣山玉峰山隧道附近的旱土村至关心村一带岩溶槽谷区为研究对象，通过综合分析该区域地质调查资料及玉峰山隧道建设相关资料，得出该区岩溶发育具有垂直分带性，岩溶竖向连通程度与岩层倾角具有相关性，受地质构造影响，岩溶发育呈现出各向异性，隧道轴线两侧和背斜两翼地下水疏干影响均呈现出不对称性。

岩溶，隧道建设，地下水，疏干影响

1 简介

铜锣山为重庆主城区重要的生态屏障，为隔档式背斜构造，从两侧山脚至背斜轴部依次不同程度出露沙溪庙组(J2s)、新田沟组(J2x)、自流井组(J1zl)、珍珠冲组(J1z)、须家河组(T3xj)、雷口坡(T2l)、嘉陵江组(T1j)地层。山体两翼泥、页岩地层为相对隔水层，轴部可溶岩溶蚀后呈岩溶槽谷地貌，为相对富水层，岩溶发育呈现出垂直分带及各向异性。受隧道等地下工程建设影响，发生了地下水大量疏干、地表水严重漏失的情况。本文选取重庆铜锣山玉峰山隧道附近的旱土村至关心村一带岩溶槽谷区(长度约12 km)，分析岩溶发育特征及隧道工程建设对地下水、地表水的影响。

2 基本情况

旱土村至关心村一带地形最高点在关心村西侧的保成寨，高程840 m，为须家河组(T3xj)砂岩地层。出露岩溶地层最大高程805 m，也在保成寨附近。该区域地面高程在大田村以北均在540 m以上，在大田村以南的旱土村最低高程510 m左右。槽谷东侧最高点位于石壁山，最大高程668 m。岩溶槽谷段西翼岩层产状282°～310°∠0°～54°；东翼岩层产状102°～127°∠0°～90°，局部倒转。该区域出露最老地层为嘉陵江组，在旱土村南侧4 km左右倾没于地表之下。玉峰山隧道纵剖面图见图1。

根据《重庆市“四山”交通通道地质环境调查及研究》资料，该岩溶槽谷段岩溶发育具有明显分带性，见表1。

表1 旱土村至关心村岩溶发育分带性

受岩溶发育控制，该段岩溶槽谷区重要泉水出露点也呈现出分带性，在玉峰山隧道修建前，地下水、地表水丰富，地下水以浅表循环为主。高程625 m左右，在关心村梁家槽发育2处岩溶泉，水量分别为4 L/s,3.5 L/s；梁家槽北侧的沈家湾发育1处岩溶泉，水量达11 L/s。高程570 m左右，在罗家湾、石梨湾均发育1处溶洞，为浅表暗河出口，一年四季不干涸。高程550 m左右，在关心村塘湾发育1处岩溶泉，雨季平均水量达35 L/s。高程510 m～536 m，在邓家湾发育1处溶洞，为浅表暗河出口，一年四季不干涸；在石壁村附近有1井点，水量4 L/s，一年四季不干；在高堰村附近的龙洞湾发育2处岩溶大泉，水量5 L/s,19 L/s，一年四季不干；在旱土村东侧的谭家湾、龙井湾一带分布有成片水塘。

3 地下水疏干影响

玉峰山隧道长约3.7 km，高程340 m左右，于2009年建成通车，洞口涌水量达2万m3/d。玉峰山隧道修建后，附近岩溶区地下水、地表水环境受到明显影响。根据调查情况，南侧疏干影响距离达3 km，北侧疏干影响距离达7 km。南侧接近倾没端，地表岩溶发育程度比北侧弱，调查时发现隧道南侧影响距离小于北侧影响距离。可见岩溶区地表疏干影响受岩溶发育程度制约。本文重点对旱土村至关心村一带岩溶区地表水、地下水受影响特征进行分析探讨。

根据地表水、地下水影响情况，岩溶槽谷区可划分为严重影响区、中～低影响区、基本未受影响区。严重影响区内地下水疏干严重，地表井泉已基本消失；中～低影响区内地下水疏干较严重，地表水不同程度衰减；基本未受影响区内地下水、地表水较以前变化不大。

严重影响区在隧道轴线南侧约1.5 km，北侧约2.8 km。隧道轴线附近的邓家湾、罗家湾、石梨湾3处溶洞，原一年四季不干，现已完全干涸；旱土村谭家湾、龙井湾一带，原有大片水塘，现也已完全干涸，同时出现多处地面塌陷；该区内除个别井泉雨季有少量水外，其余井泉已干涸。

中～低影响区位于严重影响区南侧1 km～1.5 km、北侧4.5 km～5 km范围。该区内井泉不同程度衰减，但未完全干涸，受影响程度随着与隧道轴线距离的增大而减弱。在石壁村至高堰村一带，岩溶发育垂直分带性明显，各层岩溶水不同程度减少；在旱土村以南主要体现为井泉水量减少及水塘水位下降。

旱土村至关心村一带岩溶槽谷区隧道建设对地下水影响呈现出以下特点：

1)隧道轴线两侧影响范围不对称。

玉峰山隧道南侧影响区范围小于北侧，这与南侧接近倾没端岩溶发育弱有关系。在旱土村以北，平均每平方公里就可见1处～2处溶洞或落水洞，而在旱土村以南的3 km范围内，地表基本未见大型溶洞、落水洞，也未见大型岩溶泉。

2)背斜两翼影响程度不对称。

从地形地貌看，该段岩溶槽谷区槽沟发育于铜锣峡背斜东翼侧，东翼地表溶蚀程度明显强于西翼。根据野外调查资料，该区地表大型岩溶泉90%以上都分布在背斜西翼及近背斜轴部区域，而东翼大型岩溶泉分布较少。从隧道影响程度看，背斜两翼受隧道影响程度也有差异性，特别是大田村至高堰村一带，东翼疏干程度明显大于西翼。与铜锣山地质条件相似的缙云山、中梁山、明月山也有类似的情况[1，2]，岩层倾角较陡的一翼疏干程度也较大。

由于岩溶常沿地层面、节理、裂隙发育，对于以薄层～中厚层为主的嘉陵江组地层，岩溶顺层发育强烈。岩溶顺层发育及岩层倾角的差异性使岩溶竖向连通程度也具有差异性，岩层倾角越陡，竖向连通程度越好。该区岩溶出露段西翼岩层倾角0°～54°，东翼岩层倾角0°～90°(局部倒转)，西翼侧岩溶竖向连通程度明显弱于东翼，岩溶出露区不同高程分布多层岩溶泉，相对独立发育；东翼侧由于岩溶竖向连通程度好，岩溶地下水更易向深层转化。在玉峰山隧道修建后，距离隧道轴线较近区域的井泉已完全疏干，距离较远的中～低影响区内井泉水量不同程度减少，并未完全断流。这也说明了不同高程岩溶水存在连通性，当周边地下水水位下降后，岩溶泉水量也会随之减少甚至干枯。

3)相近位置影响程度差异。

在西翼岩溶出露区，特别是关心村塘湾、高堰村附近，不同高程的岩溶泉保持相对独立发育。从玉峰山隧道修建影响看，位置相近的岩溶泉受影响程度常不同，如梁家槽S05，S06泉点水量分别为4 L/s，3.5 L/s，两泉相距230 m，泉S05比S06高程低9 m，但泉S05受隧道影响衰减程度明显大于S06，S05水量衰减为1.2 L/s，S06水量衰减为2.7 L/s。另外，龙洞湾附近的岩溶泉S10，S11相距140 m，但S10受隧道影响衰减程度远大于S11。这也说明了岩溶发育具有各向异性。

4 结语

根据旱土村至关心村一带岩溶槽谷区岩溶发育、岩溶泉分布及受隧道工程影响分析，可以得出以下结论：

1)隔档式背斜构造岩溶山区岩溶发育在平面上呈现出各向异性，在竖向上呈现出垂直分带性，前者与岩层倾角等构造因素有关，后者与不同地质时期升降有关。

2)不同高程岩溶水之间存在连通性，隧道建设将造成一定范围内地下水疏干，由于岩溶管道的水平及竖向连通程度差异性，不同位置地表井泉衰减程度也具有差异性。

3)对于嘉陵江组地层，岩溶顺层发育强烈，岩层倾角较陡侧比倾角较缓侧岩溶竖向连通程度强，在岩层倾角较缓一翼，常见不同高程岩溶泉相对独立发育。另外，在受隧道等地下工程影响时，岩层倾角较陡侧比较缓侧疏干程度强。

4)由于岩溶发育的各向异性，常规的均质体渗透计算法已难以满足计算地下水疏干影响范围及地下水水位下降程度的要求，查明岩溶管道发育情况及其连通性显得更加重要，在地质条件相近地区，可以通过工程类比法确定地下水疏干影响，更好地为工程建设服务。

[1] 付开隆.渝遂高速公路中梁山隧道岩溶塌陷及涌水量分析[J].水文地质工程，2005(2)：107-110.

[2] 龚 睿.隧道工程建设对隔档式岩溶富水背斜地下水环境的影响研究——以观音峡背斜为例[D].成都：成都理工大学，2010.

Karst development and tunnel effect on groundwater drainage characteristics in Tongluo mountain karst valley region

Chi Yanbin1Li Qinghua1Chen Peng2

(1.ChongqingBureauofGeologyandMineralResourcesExplorationNanjiangHydrogeologyEngineeringGeologicalTeam,Chongqing401147,China； 2.ChongqingRingTerminal,Chongqing400000,China)

Focus on the problem of groundwater drainage and surface water leakage in partition style anticline structure karst mountain area, which is initiated by tunnel construction, this article chooses karst trough valley among Hantu village to Guanxin village in Tongluo mountain near the Yufeng mountain tunnel as the object. Through the comprehensive analysis of the regional geological survey data and Yufeng mountain tunnel construction information, it is concluded that the karst is developed with vertical zonality, and the karst vertical connectivity is related to the strata dip angle. Influenced by geological structure, karst development presents the property of anisotropy, the influence of groundwater drainage by tunnel construction is asymmetric on both sides of the tunnel axis and the anticline axis.

karst, tunnel construction, groundwater, drainage effect

2015-01-22

池彦宾(1984- )，男，硕士，工程师； 李庆华(1969- )，男，高级工程师； 陈 鹏(1978- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)10-0086-02

TU457

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