玻利隧洞開挖對區(qū)域內(nèi)泉點巖溶系統(tǒng)影響分析

楊再任，王銀軍

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002）

玻利隧洞開挖對區(qū)域內(nèi)泉點巖溶系統(tǒng)影響分析

楊再任，王銀軍

（貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴陽 550002）

在隧洞開挖過程中，人工排水常造成一定區(qū)域的地下水位下降，影響人畜飲水和灌溉。通過黔中水利樞紐一期工程大窯區(qū)域巖溶、水文地質(zhì)條件調(diào)查，分析了玻利隧洞開挖對區(qū)域內(nèi)泉點巖溶系統(tǒng)的影響，提出了相應(yīng)的工程防治建議，為類似工程實施提供參考。

隧洞開挖；地下水位下降；巖溶；水文地質(zhì)調(diào)查；防治建議

1 概況

黔中水利樞紐一期工程總干渠玻利隧洞位于貴州省普定縣馬場鄉(xiāng)、龍場鄉(xiāng)境內(nèi)，總長8.0km，進、出口底板高程分別為1283.6，1279.6m，為無壓城門洞型隧洞，斷面4.4m×5.7m，設(shè)計流量19.2m3/s，是總干渠的控制性工程之一。

開挖有隧洞進、出口，1#、2#施工支洞往上、下游共6個工作面。因1#施工支洞附近隧洞開挖可能造成店子上、大窯、小窯等區(qū)域地下水位下降，影響當(dāng)?shù)厝诵箫嬎肮喔?，需對區(qū)域進行水文地質(zhì)調(diào)查。

區(qū)內(nèi)地下水資源主供人畜飲用和農(nóng)田灌溉，未被利用的少部分通過不同的支流排向三岔河。大窯、小窯、落水洞、店子上、落龍、巖上、巖下等村寨飲用水源為大窯巖溶大泉（S14），其中，巖上、巖下及大灣的少部分村民飲用的是其村寨附近的小流量季節(jié)性泉水。巖腳寨、杜家寨、牛落洞等村寨飲用的是落龍附近的溶洞內(nèi)抽取的地下水。龍井水庫的泉水（S4）及波利槽谷靠近波利1#支洞的泉水（S28、S29泉群）主要用于農(nóng)業(yè)灌溉。

2 基本地質(zhì)

2.1 地形地貌

調(diào)查區(qū)地處云貴高原中部和中西部，長江與珠江流域分水嶺地帶，地勢總體中部低，西北面、東南面高，地形起伏較大，平均高差150～200m，最大高差360m，為峰叢洼地或峰叢槽谷地貌，山嶺、溝谷展布與東南向構(gòu)造線基本一致。

2.2 地層巖性

出露地層為三疊系中統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組（T1yn）、三疊系下統(tǒng)夜郎組（T1y）、二疊系下統(tǒng)茅口組（P1m）、棲霞組（P1q）、石炭系上統(tǒng)馬平組（C3mp）、石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2hn）、石炭系下統(tǒng)擺佐組（C1b）、泥盆系上統(tǒng)代化組（D3d）碳酸鹽巖，局部夾少量碎屑巖或不純碳酸鹽巖；二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P2l）、二疊系下統(tǒng)梁山組（P1l）、石炭系下統(tǒng)大塘組（C1d）、石炭系下統(tǒng)巖關(guān)組（C1y）、泥盆系上統(tǒng)桑郎組（D3s）、泥盆系中統(tǒng)火烘組（D2h）碎屑巖、不純碳酸鹽巖，局部夾少量碳酸鹽巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

大地構(gòu)造單元為揚子準地臺，黔北臺隆，遵義斷拱，貴陽復(fù)雜構(gòu)造變形區(qū)（I1A3）。區(qū)內(nèi)構(gòu)造線走向多為NE向，部分小構(gòu)造為SN向，地層走向為NE向。對調(diào)查區(qū)影響較大的構(gòu)造為F7斷裂，受斷裂影響，巖層傾角較陡。

3 巖溶、水文地質(zhì)條件

3.1 可溶巖組劃分

T1yn，P1m，P1q，C3mp，C2hn，C1b，D3d等地層的碳酸鹽巖較純，厚度巨大，屬強巖溶化巖組；T1y地層碳酸鹽巖純度相對較差，厚度較小，且碳酸鹽巖與不純碳酸鹽巖或碎屑巖相間分布，屬弱至中等巖溶化巖組；P2l，P1l，C1d，C1y，D3s，D2h等地層的碎屑巖、不純碳酸鹽巖，局部夾少量碳酸鹽巖分布區(qū)，屬弱巖溶化巖組。

3.2 巖溶形態(tài)特征

碳酸鹽巖分布區(qū)巖溶地貌發(fā)育，以峰叢槽谷、峰叢洼地為主，少見峰林洼地和孤峰等。同時，在峰叢槽谷、峰叢洼地底部常見落水洞、豎井、塌坑等，在山腳常有巖溶泉水出露。

3.3 巖溶發(fā)育規(guī)律

調(diào)查區(qū)巖溶主要受巖性、地質(zhì)構(gòu)造控制。各因素在各地的特性、強弱不同，巖溶發(fā)育的強度存在差異，主要表現(xiàn)為落水洞、豎井、天窗、溶洞、巖溶管道、地下暗河、巖溶槽谷等，巖溶發(fā)育的強弱表現(xiàn)為這些巖溶現(xiàn)象分布的疏密。

3.4 地下水類型及水文地質(zhì)特性

根據(jù)含水巖組巖性及地下水的儲存特征，地下水類型分為碳酸鹽巖巖溶水、碎屑巖基巖裂隙水和松散巖類孔隙水3類。

3.5 地下水補給、徑流、排泄條件

3.5.1 地下水補給

區(qū)內(nèi)地下水補給來源主要為大氣降雨。因氣候溫和，降雨充沛，地下水補給水量豐富。

3.5.2 地下水的徑流

地下水的徑流分為4種類型。

3.5.2.1 溶蝕裂隙型

巖溶地區(qū)地下水在接受地表水或降雨補給后，通過溶隙進入地下，部分直接在低洼地帶出露，未經(jīng)過長距離運移；部分水體滲入地下以后，進入巖溶管道。

3.5.2.2 巖溶管道型

巖溶地區(qū)地下水在接受地表水或降雨補給后，通過溶隙、落水洞、豎井等匯集到巖溶管道中，然后通過管道徑流。其代表為波利巖溶系統(tǒng)和龍井水庫巖溶系統(tǒng)。

3.5.2.3 地下暗河型

地表明流經(jīng)溶洞或落水洞進入地下暗河系統(tǒng)，流向下游轉(zhuǎn)變?yōu)槊髁鳌Ｆ浯頌槁渌磶r溶系統(tǒng)和大窯巖溶系統(tǒng)。

3.5.2.4 基巖裂隙型

地表水通過基巖裂隙滲入地下后，形成潛水，然后通過裂隙向地勢低洼帶緩慢運移、排泄。

3.5.3 地下水排泄

地下水在補給區(qū)接受補給后，通過巖溶裂隙、巖溶管道、地下暗河及基巖裂隙等，運移至相對低洼位置主要以泉水方式出露地表。區(qū)內(nèi)泉點共29處，其中有3個地下水集中出露點。

3.5.3.1 龍井水庫、大窯一帶

由于波奉大寨、波奉小寨、波奉巴、水井灣、牛蛇洞、老熊洞等大范圍降水或地表水通過溶蝕裂隙、落水洞、豎井、基巖裂隙等進入地下以后，向北運移至大窯一帶受C1y，C1d相對隔水層阻隔，在透水地層與隔水地層接觸帶附近大量出露地表。代表性的龍井水庫巖溶大泉（S4）和大窯巖溶大泉群（S14）出露地表后，匯集于店子上附近的溪流，然后通過落水洞巖溶管道系統(tǒng)排向三岔河。這一帶地下水出露最多，流量最大。

3.5.3.2 店子上、落龍、巖下一帶

以北的地下水多向北運移排泄于三岔河岸。泉水主要是附近降水通過基巖裂隙、溶蝕裂隙滲入地下后，受D2h相對隔水地層阻隔而出露地表，其流量小，不穩(wěn)定，屬季節(jié)性泉水。出露地表后，匯集于店子上附近的溪流，然后通過落水洞巖溶系統(tǒng)，排向三岔河。

3.5.3.3 馬路、牛落洞范圍

降水或地表水通過溶蝕裂隙、落水洞、豎井、基巖裂隙等進入地下以后，于低洼的波利槽谷出露。代表為波利槽谷巖溶大泉群泉群（S28，S29）。出露地表后，匯集于波利槽谷內(nèi)的溪流，排向三岔河。

4 玻利隧洞開挖

4.1 隧洞開挖影響

目前，已開挖的隧洞從波利槽谷巖溶大泉群附近穿過，穿越其補給區(qū)，主洞與1#施工支洞交匯位置往上、下游方向開挖長度分別為600，500m，掌子面位置距離龍井水庫泉群1.3km，距離大窯泉群2.5km。

在1#支洞往下游方向發(fā)現(xiàn)了規(guī)模較大的溶洞系統(tǒng)，溶洞底最低高程與隧洞底板高程基本一致，在洞內(nèi)發(fā)現(xiàn)較大跌水。該溶洞系統(tǒng)是玻利槽谷巖溶大泉的徑流通道，由于大泉的高程1290m，比隧洞底板高程高10m，隧洞開挖破壞了大泉的徑流通道，使得地下水流入隧洞內(nèi)。在人工抽排的情況下，地下水位降低，地下水不能從原來的泉點出露。原牛落洞、杜家村的巖腳寨、杜家寨、大灣等村寨的飲用水抽水點的水位降低，不能正常抽水，無法保證這些村寨的人畜飲水，影響人口450人。人工不抽排的情況下，當(dāng)隧洞全部充滿水時，地下水仍從原來的泉點位置流出。從當(dāng)前的情況看，隧洞開挖對波利槽谷巖溶大泉群的影響最大。

龍井水庫泉群、大窯泉群與波利槽谷泉群分屬兩個不同的水文地質(zhì)單元，之間存在地下水分水嶺。

目前開挖的隧洞位置位于波利槽谷泉群巖溶系統(tǒng)內(nèi)，對龍井水庫巖溶大泉、大窯巖溶大泉及附近的泉點未產(chǎn)生影響，對巖上、巖下及大灣附近出露的泉也未產(chǎn)生影響。

4.2 預(yù)測隧洞開挖影響

4.2.1 對上游巖上、巖下/大灣附近水文地質(zhì)的影響

巖上、巖下及大灣小部分村民引用S20，S24及S26號泉水，這些泉水多為季節(jié)性泉，流量小于0.2L/s，在9月至次年4月的枯水季節(jié)將枯竭。在該范圍內(nèi)兩套地層接觸帶出露的泉水有S20～S26，隧洞開挖將形成地下水漏斗區(qū)，造成地下水位下降，導(dǎo)致這幾個泉點干枯。因此，隧洞開挖對該片區(qū)域的人畜引水用造成影響。

4.2.2 對龍井水庫泉群、大窯泉群的影響

隧洞往上游開挖，距離龍井水庫泉群、大窯泉群分別為1.0，2.0km，被隔水地層隔離。故隧洞開挖不會對龍井水庫泉群和大窯泉群產(chǎn)生影響，亦不會對該片區(qū)域的農(nóng)田灌溉造成影響。

4.2.3 對玻利槽谷泉群的影響

目前，在人工不排水的情況下，地下水全部淹沒隧洞之后，仍然可從原通道流出。如隧洞繼續(xù)開挖，全部貫通之后，原玻利槽谷泉群的地下水將流向玻利隧洞出口，導(dǎo)致泉群干枯。

5 結(jié)論及建議

（1）在隧洞開挖過程中，除需及時監(jiān)測周圍泉點的水位，還應(yīng)對已開挖隧洞進行襯砌后，在圍巖完整的位置進行止水灌漿處理，保證隧洞施工在雨季能順利進行，不影響工期，同時使該區(qū)域的地下水環(huán)境恢復(fù)，地下水仍然從該泉群位置出露，以保證玻利槽谷內(nèi)的農(nóng)業(yè)灌溉之用。

（2）對大窯泉群目前的提水泵站進行修整、改造，在滿足現(xiàn)有居民供水的情況下，擴大供水范圍，把現(xiàn)在受到影響的巖腳寨、杜家寨、大灣、牛落洞及部分巖上、巖下的局部居民納入供水范圍。在供水能力不足的情況下，可考慮將龍井水庫泉水作為補充供水水源。

［1］劉正峰.水文地質(zhì)手冊［K］.吉林：銀聲音像出版社，2012.

［2］王大純，張人權(quán)，史毅紅.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1986.

［3］鐵道部第二勘測設(shè)計院.巖溶工程地質(zhì)［M］.北京：中國鐵道出版社，1984.

［4］劉翠容，姚令侃.隧道工程地下水處理與生態(tài)環(huán)境保護［J］.鐵道建筑，2005（3）:24-26.

［5］姚鋒杰，張許平.引黃南干線長隧洞對環(huán)境水文地質(zhì)的影響［J］.山西水土保持科技，2003（1）:19-21.

Im pact analysis of Boli tunnel excavation to karst springs system

YANG Zai-ren,WANG Yin-jun
（Guizhou Research Institute of Investigation ofWater Conservancy and Hydropower,Guiyang 550002，China）

In process of tunnel excavation，the groundwater level of specific area often declined caused by artificial drainage，this affecting the drinking water and irrigation.In this paper，the karst and hydrogeological condition of Dayao area in the first phase of Qianzhong Hydro projectwas investigated，and then analysis of the impact of Boli tunnel excava-tion to karst springs system，the prevention recommend is presented，thiswill provide the reference for the similar project.

tunnel excavation；groundwater level decline；karst；hydrogeological survey；prevention recommend

TD745

B

1672-9900（2015）01-0082-03

2014-12-31

楊再任（1990-），男（侗族），貴州天柱人，助理工程師，主要從事工程地質(zhì)及水文地質(zhì)勘察工作，（Tel）13027828918。