碎屑巖地區隧洞施工對環境水文地質的影響

邢偉東

摘 要：本文針對某碎屑巖地區在建的隧洞施工所產生的對環境水文地質的影響進行了詳細的分析，具體闡述了在如今建設生態文明的趨勢下，指出了我們在搞基礎建設的同時，如何降低對施工地點周圍的環境水文的破壞，協調好施工、環境、水資源與經濟發展之間的關系，這將是我們工程建設者必須面對，并將要長期遵守的法則。

關鍵詞：碎屑巖地區;隧洞施工;環境水文地質;影響

1工程概況

某碎屑巖地區一條7#隧洞，隧洞全長43km，其中有33km正處于碎屑巖地區，該段正處于寧靜向斜侵蝕中低部山區，該段地勢呈現出東南和西北兩端較高，中間較低，基巖裸露，呈現出正V字型地勢。正常時節少雨，夏季雨季多發時節則常有洪水流經。工程區域中要較多的河流水系，且有尚在發育的高山湖泊，地形總體呈現出N狀。

該地區的寧靜向斜地勢，展布在兩座高山之間，從東北—西南45°傾斜，底層主要以碎屑巖為主，邊緣混雜少量的碳酸鹽巖層。寧靜向斜碎屑巖分布正處于兩條河流的分水嶺地帶，該地區的水源補給主要來源于自然降水和地表滲水，地下河流主要有兩種類型，一種是松散巖類孔隙水，另外一種則是碎屑巖類裂隙水。前者主要以潛水型蘊藏在第四系河域中，后者主要是裂隙水蘊藏在砂巖中。

2碎屑巖地區的水文地質特征

2.1具有典型的多層水系系統

該7#隧洞的施工橫穿從石炭系開始到侏羅系為止，總厚度高達2km的碎屑巖地層，該地層巖層構成主要有：砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、泥質砂巖等。每種巖層呈現不同的特點，砂巖和粉砂巖特點是比較堅硬，呈現出裂隙發育，巖隙間構成了含水層;泥巖和頁巖的特點是比較軟弱，裂隙發育不突出，比較容易構成層間隔水層。砂巖和泥巖相間分布，則導致了含水層與隔水層相間分布，因此形成了這種巖層特點使得各個巖層含水力聯系薄弱，在沒有外力破壞的前提下，呈現出典型的多層含水系統。各個含水層含水量不同，富水性不同，水質也有很大的差別，因此水位的補給、排水、流徑也各不相同。

2.2地下水補水、流徑、排水的特點

在隧洞正式施工之前，在天然降水與地表水滲透的作用下，碎屑巖的含水層得到了大量水補給，然后順著各個含水層呈現縱向和橫向的運動，在水文地質較好的山坡上，在兩山坡之間的溝谷中主要以小泉水的形式向外排水，每個巖層的砂巖外露處都有泉眼流水，但是每個泉眼流量相對較小。流量僅為0.01L/s的小泉眼廣泛出露，則充分的說明了該地區的碎屑巖地下水位的水勢較高，更進一步說明了每個巖層之間的水力聯系相對較弱，互相補給和徑流的條件幾乎不存在。但是，從另一個角度來看，廣泛分布的小泉眼則為地面的生態保護起到了關鍵性的作用。

2.3構造帶的富水特征

該地區中的斷層對碎屑巖岑有一定的切割作用，隨著巖層的運用，使得斷層成為了連接各個巖層含水層的良好通道，使得各個巖層之間的含水層聯系有所加強，含水層之間的補水明顯。斷層發育地區的巖體受到斷層的影響，巖體破碎，巖層裂隙逐漸增大，從而形成了較為含水量較高的斷層富水帶。由于斷層的存在，富水帶中水位的典型特點是具有一定同一性，但是又由于每層水質不同，富水帶中的水質呈現混雜性。

2.4水質的化學特征

經過檢測該碎屑巖地區的侏羅系地下水主要以碳酸質的Ca、Mg為主的礦物質水，水質的礦化度平均值小于0.5g/L，水質呈現弱堿性，pH值為7.4-8，巖層水溫平均為6-8℃。石炭系地下水層主要以硫酸質的Ca、Mg礦物質水為主，有些地區的硫酸根濃度高達1500mg/L，水質呈現中強酸性，pH值平均值為6.5。通過借助氫氧同位素測試之后，我們可以得出一個結論，該地區的碎屑巖裂隙水的補給幾乎都是來自于自然降水，降水補給的高度最高可達到2km。

3隧洞施工對碎屑巖地區的環境水文地質影響

7#隧洞施工一共架設3條斜井支洞，這3條斜井支洞主要作用是作為輔助和檢修過程使用。該隧道正處于地下水上方，主洞和斜洞都經過多層含水層和隔水層，最重要的是橫穿斷層帶。本隧洞一共分為三個階段，施工時常發涌水和塌方，施工難度非常大。由于施工期間需要長期的向洞外排水，使得該區域的地下水明顯下降，造成了隧洞周圍的居民飲用水井干涸等水文問題。

3.1前段至19km處

在隧洞施工之前，經過了詳細的野外勘探，對地下水進行了為期3個月的觀測表明，該施工段的前半段水位下降超過了120m，后半段水位下降在20-85m之間，較遠距離的水位幾乎沒有影響。通過勘察，我們可以看出該段的碎屑巖區域的地下水經過長時間排水之后形成了不對稱降落性漏斗，中心水位下降最高度高達146m。降落漏斗邊緣直徑長度達到了6km，漏斗呈現橫向發展。

造成這種情況的原因是因為本段隧洞在地質構造上正向處于山丘隆塊坳的接觸帶，因此本段的典型特點是斷裂構造非常發達，巖石呈現高度破碎狀態。這些斷層帶呈現出幾近橫向的張性斷層，斷層帶非常豐富，這些斷層帶幾乎切斷了多層含水層和隔水層。經過對勘查資料的研究顯示，在施工時從鉆孔涌出大量的地下水，出水頭高出隧洞的高度可達到100m。

在隧洞及其支洞的施工過程中，隧洞中出現多處涌水出口，涌水形態多以股狀、線狀、滴滲狀為主，經過計算洞中涌水量最多可達到1300m3/d。由于碎屑巖隧洞在地層構造方面非常復雜，斷層帶高度發達，多巖層破碎，加上地勢呈現陡峭狀，裂隙發育較為豐富，在施工過程中破壞了巖層隔水層的隔水作用，導致原有的巖層含水系統遭到破壞，水位下降嚴重，呈現V字形。

3.2分水嶺區段

在隧洞施工之前，經過了詳細的野外勘探，對地下水進行了為期3個月的觀測表明，分水嶺區段在長時間排水之后水位下降50m左右，同樣形成了降落性漏斗，周圍居民用水井個別會出現干涸，分水嶺區段地下水位基本上保持了原始水位。

本分水嶺段正向處于寧靜向斜西北冀，本階段的隧洞走向沿著地層走向前進行掘進。本段隧洞地層較為平緩，大斷裂帶基本沒有，巖層構造較為單一，隧洞主要在三疊系巖層中穿過，隧洞走向與地層的走向基本上保持平行狀態，沒有對巖層產生縱向的破壞，這樣基本上本層的含水層沒有發生過破壞，水位基本保持原有水位。隧洞在施工時，洞內的涌水點較少，出水量也較少。

3.3分水嶺至隧洞尾部

分水嶺到隧洞尾部這區段施工時，經過勘查同樣出現了降落性漏斗，南北長度為11.2km，東西寬1.56km。本段接近隧洞的尾部，與該段的地層走向呈現出了銳角相交的形狀。隧洞縱穿三疊系和侏羅系巖層，但是由于本段的斷層較少，基本上保持了含水層原有的特點，每層巖層的含水層富水性存在較大的差異性，下部分的地下水承載較大的壓力。在隧洞施工過程中，由于下層含水層承受較大的承壓，使得洞內出現了較多的小涌水點。但是由于該段的斷層較少，使得對上層的含水層幾乎沒有產生影響，幾乎保持著原有的地下水位，地表泉水和居民用水井基本上沒有完全干涸。

總結：

本工程隧洞所處于的地理巖層較為復雜，在自然狀態下，巖層的隔水層和含水層較為豐富，地下水位普遍較高，加上眾多的斷裂帶影響，在施工過程中隧洞內會出現或多或少的涌水點 ，導致地下水為下降，使得周圍居民用水井出現干涸現象。所以，我們在施工過程中應該對地質條件進行詳細勘查，根據地下水層的特點來確實施工方案，盡量的降低施工工程對周圍環境、水文、地質的影響，協調好自然環境與工程施工之間的關系。

參考文獻：

[1]孟杰.碎屑巖地區隧洞施工對環境水文地質的影響分析[J].水力水電工程設計，2015，22（4）：28-30.