地下水封洞库裂隙面涌水原因分析方法

翟 玉 斌

(北京东方新星勘察设计有限公司，北京 100070)

1 选题背景

2017年4月20日支②施工巷道0+060 m右边墙底板突然出现一股涌水，水量78 L/min，而此时支②施工巷道已经开挖至0+500 m,施工记录显示0+060 m支护时间为2016年12月28日，当时无渗水滴水现象，支护完成近4个月后出现涌水，按照《地下水封石洞油库设计规范》防水要求，此处需要注浆处理，为了制定合理的注浆方案，达到预期的注浆效果，减少地下水漏失，对此处涌水做了简要分析。

2 地质情况概述

根据该段地质展示图(见图1)，0+050～0+070右边墙揭露围岩主要为微风化片麻状花岗岩，灰色～灰白色，中粒片麻、花岗结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石、角闪石、石英、黑云母，节理稍发育，岩体较完整，自0+050 m～0+061 m发育一条煌斑岩脉，宽约0.5 m～1.1 m，深灰色，微晶～隐晶结构，基质矿物主要为角闪石、斜长石、黑云母、绿帘石等，含斜长石斑晶，与围岩接触处岩体稍有破碎，随机节理发育。该段整体围岩等级为Ⅱ级，岩体强度较高，岩面干燥，无滴水渗水。

3 原因分析

地下工程在地下水的包围中，渗漏原因互相交错，渗漏情况也各式各样，与工程所处地点的水文气候、土壤环境和工程结构类型，施工工艺等有关[2]，下面着重从施工工艺和地质结构面入手分析。

3.1 施工工艺方面

由于涌水部位围岩等级是二级，考虑到岩体完整性和岩石强度及洞跨的关系，没有锚杆支护，仅在原爆破面的基础上喷12 cm厚素混凝土，故初步分析此次涌水与涌水部位结构面有关。

3.2 地质结构面方面

据图1，涌水部位发育煌斑岩脉和节理，考虑到涌水时间与此处开挖的时间的关系，此时正在进行主洞室顶层的开挖，根据开挖技术要求，主洞室顶层开挖前上部水幕孔要注满水，而涌水正是发生在水幕孔注水一段时间以后，涌水可能与此有关，发现涌水后及时查看涌水点周边水文监测孔近期的水位情况，如图2所示。

根据图2可知，周边水文孔近期水位稳定，说明涌水部位与周边水文孔没有水力联系，如果涌水与上方水幕孔注水有关，则与此有关的水幕孔注水压力会有所减小，而且供水量会明显陡增现象，图3为涌水点上部周边区域水幕孔注水压力统计图，图4为涌水点上部周边区域水幕孔日供水量统计图。

分析图3，图4的结果显示，F119水幕孔均有注水压力和供水量异常现象，为了更进一步查明情况，对F119水幕孔做了电视成像，成像显示F119水幕孔内部岩体主要为微风化片麻状花岗岩，局部石英脉煌斑岩脉穿插发育，节理裂隙稍发育，岩体较完整，岩脉侵入处岩体破碎，在14.5 m处发育一宽约50 cm煌斑岩脉A，如图5所示，电视成像解译岩脉产状331.82°∠68.30°，与支施工巷道前期开挖揭露的煌斑岩脉产状相近，为了确定两处岩脉是否为同一条，我们可以参考季惠彬等人提出的地下水封洞库深部岩体结构面几何连通性研究方法，此处以支②施工巷道0+060右边墙底板为坐标原点O，以桩号变大方向(10°)为X轴正向，以X轴顺时针旋转90°方向(100°)为Y轴正向，竖直向上方向为Z轴正向建立空间直角坐标系，根据洞库设计图纸，假如两处岩脉是一条，则岩脉A在F119水幕孔揭露的深度h可用公式计算[3]：

(x0-h)2+(y0-y)2+(z0-z)2=[(z0-z)/sinα)]2+[(y0-y)/sin(β-100°)]2

(1)

其中，x0,y0,z0均为涌水部位岩脉相对坐标，此处为0;h,y,z均为岩脉A相对坐标，y,z已知，分别为12.40,17.50;α,β分别为岩脉倾角和倾向。

将对应数值代入式(1)，求得h=14.62，与电视成像显示位置基本相符，而且将栓塞推进水幕孔深15 m～16 m的位置，接下来几天涌水量呈明显下降趋势，因此可以判断此次涌水与连通性岩脉有关。

4 结语

1)地下水封洞库工程对水封性要求较为严格，遇到较大的涌水点一定要注重分析，从施工工艺及地质结构面等方面入手，着重考虑开挖支护过程中有没有因为施打探孔、炮孔、锚杆孔等引发新的导水通道，同时结合周边水位监测孔和水幕孔，分析有没有区域贯通性的裂隙，找出原因，对涌水点及时有效封堵，减少水资源浪费，节约人力物力；2)通过上述分析，可以判断出涌水原因为上方水幕孔加压注水引起本来具有连通性的岩脉有了水力联系；3)花岗岩体中石英岩脉、煌斑岩脉等发育的地段，在岩脉及岩脉接触带，冷凝收缩以及冷凝较晚的岩浆流动产生应力，张性裂隙发育，岩体破碎，常形成导水裂隙。