富水黄土隧道涌水水文地质勘查

邱 代 平

(山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中　030620)



富水黄土隧道涌水水文地质勘查

邱 代 平

(山西省第三地质工程勘察院，山西 晋中030620)

摘要：介绍了山西吉河高速公路乔原隧道的工程概况，对该隧道进行了水文地质勘察，计算分析了隧道的涌水量及涌水补给来源，为隧道后期采取针对性的治理措施提供了有效依据。

关键词：隧道，地质钻探，涌水量，潜水

0引言

黄土是最新的地质时期形成的土状堆积物，在我国华北地区广泛分布，其中黄河流域为最主要的黄土分布区，约占总面积的83%。黄土在我国因分布广、范围大、性质特殊，随着经济发展的需要，高速公路不可避免的需穿越黄土地层，富水黄土隧道开挖后易造成围岩泥化，基底变形，沉降量增大等危害，使隧道发生病害。因此，黄土隧道涌水水文地质勘查对隧道设计、安全施工和运营管理都具有十分重要的现实意义。对富水黄土隧道进行水文地质勘查，正确查清隧道水文地质条件、隧道涌水量有利于隧道后期采取针对性的治理措施，确保工程的稳定、安全。

1工程概况

吉河高速公路乔原隧道位于乡宁县昌宁镇乔原村东侧约20 m，设计为左右分离式，隧道左右线均属长隧道，总体走向呈西北—东南向，两洞中轴线最大间距约32 m。右线洞体全长1 626 m，左线洞体全长1 572 m，洞体最大埋深104.2 m，设计洞宽10.25 m，洞高8.632 m。洞室围岩为第四系中更新统粉质粘土夹钙质结核层。

2014年10月隧道贯通。贯通后，由于洞体内出现滴渗水现象，隧道边墙出现开裂，隧道涌水量采用三角堰对进出口中央管沟进行观测，左右洞总涌水量为81.3 m3/d。隧道水文地质条件勘查有利于隧道后期采取的针对性治理措施，确保工程的稳定、安全。

2隧址区工程地质条件

隧道出现病害后，在隧道洞身段取样14组，进行土工试验分析，洞身围岩为粉质粘土夹钙质结核，局部夹粘土，饱和度85.3%～100%，平均为95.76%；塑性指数Ip=12.6～18.0，液性指数Il=0.04～0.50，呈可塑～硬塑状态。

3隧址区水文地质条件

隧址区由于黄土土质疏松在地表水的侵蚀、冲蚀作用下，四周冲沟发育，沟深坡陡，沟间多有残塬分布。以龙皮、乔原、中阳村和龙皮、乔原、敛子村两线为分水岭，将隧址区分为中阳北沟、石涧沟、内阳沟三个水系。

隧址区东北为一个连续的黄土塬面，塬面东北高西南低，调查区内其面积达2.80 km2，黄土塬上部为湿陷性黄土，其下为粉质粘土夹钙质结核，为大气降雨入渗提供了较好的储水条件。大气降雨入渗后，部分形成潜水，潜水由东北向西南径流补给，隧道建成后，隧道底板低于潜水静水位线，潜水侧向补给隧道，形成隧道涌水。

隧道穿越中阳北沟1号、2号、3号支沟下游，支沟排水条件极差，雨季大气降雨形成地表径流，直接入渗补给下部潜水。

4水文地质钻探

在隧址区内布设水文地质孔3个(SK1，SK2，SK3)、观测孔1个(GK1)。

经抽水试验确定Q为渗透流量,m3/d；H为潜水含水层厚度，m；h为动水位线以下含水层厚度，m；r为钻孔半径，m；S为抽水时的水位降低，m。

本次抽水层位为粉质粘土夹钙质结核，钻孔均进入基岩不小于10 m，地表水与钻孔位置关系为远离地表水，试验井类型为完整井，地下水类型为潜水。

渗透系数采用裘布依理论式(1)计算：

(1)

影响半径采用库萨金经验式(2)计算：

(2)

根据以上两个公式，结合抽水试验数据采用迭代法进行计算，经计算SK1钻孔K=0.003 183 m/d，R=5.18 m；SK2钻孔K=0.004 473 m/d，R=12.73 m；SK3钻孔K=0.004 827 m/d，R=3.35 m；GK1钻孔K=0.005 587 m/d，R=19.56 m(见表1)。

地下水对混凝土和钢筋的腐蚀性为微腐蚀。

5隧道涌水量计算

1)涌水补给来源。

隧道涌水地下水类型为松散岩类孔隙水，属潜水。隧址区松散岩类孔隙水主要补给来源为大气降雨，在黄土塬区入渗补给和隧道顶部沟谷入渗补给。经计算：隧址区东北塬面大气降雨平均每天入渗补给潜水量Q=437 m3/d，隧道顶部沟谷大气降雨平均每天入渗补给潜水量Q=50.89 m3/d。

文章编号：1009-6825(2016)14-0165-02

收稿日期：2016-03-02

作者简介：邱代平(1985- )，男，助理工程师

中图分类号：U452.11

文献标识码：A