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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

龚睿  
【摘要】: 随着我国经济发展和城市化进程的加速,城市对交通设施的需求和依赖性越来越大。在大力发展交通运输事业时,很多地区往往会受到自然条件的限制,如在我国西南山区修建公路、铁路时,往往必须通过桥梁、隧道的方式来满足线路线型的需要。 在隧道的建设过程中,尤其是在我国西南岩溶地区,很多隧道均遭遇了地下水灾害。一方面,大量的突水事故对隧道的安全建设和运行造成了极大的危险;另一方面,隧道大量排出地下水对于隧址区的地下水资源也是一种破坏。 由于在一些隧道建设中发生的突水、涌水事故造成了严重的人员伤亡和经济损失,一直以来均是关注的焦点。但近年来,随着隧道施工技术的不断进步,处理地下水灾害能力的提高,突水事故的敏感程度逐渐降低。而以往的隧道建设对地下水资源的破坏以及对当地居民的生产生活造成的影响逐渐凸显出来。隧道建设所关注的焦点逐渐从地下水对隧道的危害转变为隧道建设对地下水的危害,以及从地表景观的直接影响转变为地下水环境的影响。随着国家环境保护力度的加强和政策法规的完善,评价和预测隧道建设对地下水资源造成的影响以及程度已经成为了重大工程建设前必不可少的重要程序。 本文研究区位于重庆市西侧的中梁山,一系列的隧道建设对区域地下水资源造成了严重影响,本文对拟建的成渝客运专线歌乐山隧道可能造成的影响进行了分析研究,得到如下结论,为在类似水文地质条件的地区修建隧道起到一定的参考作用。 1.中梁山观音峡背斜主要划分为东槽谷和西槽谷两个近南北向独立的T_2l和T_1j岩溶水文地质单元,地下水主要向北侧嘉陵江和南侧长江进行深循环排泄。T_1f地层内的第一和第三岩溶赋水段为另外独立的水文地质单元,地下水同样分别向北面嘉陵江和南面长江进行循环排泄,出露面积小且接受相当有限的降雨补给,地下水赋存量十分有限,与隧道相互作用不密切。 此外,山体东、西两侧切穿T_3xj至T_2l+T_1j地层内的溪沟作为局部排泄基准面排泄部分地下水,构成局部径流系统。 2.通过分析已有隧道工程对地下水环境的影响,发现各个隧道与局部地下水径流系统存在明显的水力联系,且对地下水的疏干及影响范围有限。表明东槽谷内隧道与浅层局部径流系统联系相对西槽谷更加紧密。同时也说明了东、西槽谷两个地下水径流系统各自的独立性。 3.由于隧道对东槽谷地下水的敏感性高于西槽谷,由于东槽谷内的隧道段落位于襄渝铁路隧道北面800m处,因此判断东槽谷北面的影响范围往北侧扩展。而在渝遂高速公路大学城隧道建成后,东、西槽谷南面的影响范围均已经和成渝高速公路的影响范围连接,地下水已经受到了疏干作用,因此预计成渝客运专线隧道对其南侧的影响应不明显。 由于拟建隧道在西槽谷内的洞身几乎位于漏斗中心部位,因此对西槽谷内地下水的改造作用较小,增加的影响范围不大。 4.若在隧道建设期间隧道排水,而在隧道修建后进行及时有效的封堵措施。由渝怀铁路歌乐山隧道的堵水实践来看,初步判断拟建成渝客运专线歌乐山隧道在进行堵水措施后地下水恢复的效果应比较明显。 5.运用三维数值模拟软件Visual Modflow模拟不同条件下隧道开挖对隧址区地下水造成的影响。结果如下: (1)隧道在以排水为主进行施工时,考虑预测的平常涌水量18952m~3/d情况下,对于原有的地下水降位漏斗扩大的范围为在已有的地下水降位漏斗基础上分别向南侧和北侧扩展800m左右。 (2)隧道在进行超前堵水(考虑涌水量1890m~3/d)的情况下,地下水径流场达到稳定条件下,对于原有的地下水降位漏斗的边界扩大不明显,仅东槽谷内漏斗的中心区域有一定程度的扩大。


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