小高山隧道地下水特征研究

2020-01-10王梓龙王雅雯

四川地质学报 2019年4期

王梓龙，王雅雯，刘浩

（1.西南科技大学城市学院，四川绵阳，621000；2.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都 610072；3.中国三峡建设管理有限公司，成都 610000）

地处四川南部至云南境一带的扬子准地台西侧，横跨康滇台隆和滇黔川鄂台拗两个二级大地构造单元。山势陡峻，属于典型的高中山峡谷地貌，沿线主要水系为雅砻江及其支流。在地质条件复杂地区修建隧道工程可能对地下水环境产生较大影响。查明工程区域水文地质条件，详细调查和了解项目可能影响区域地下水的因素，获取工程建设区的地下水环境背景资料，找出项目建设的地下水环境制约因素。成为隧道建设较关注的水文地质工程地质环境地质问题。

1 研究区地质背景

1）地形地貌

小高山隧道位于四川省凉山州盐源县境内，隧道全长13m，其最大埋深约1km，为深埋超特长隧道，隧道近直线穿越小高山，为高中山地貌，最高峰高程3 626m。进出口高程分别为：2 500、2 580m，相对高差约1 100m；在这种地形高差下，地表水流有着较强的侵蚀能力。沟谷发育，地表水侵蚀作用使小高山区域山高谷深，雅砻江多级支流纵横分布于剥蚀构造高中山地貌之中。隧道进口为大沟沟谷处，出口位于河谷处；进口、出口附近植被也比较发育。地势整体中间高两边低（图1～2）。

图1 小高山隧道进口附近地貌图

图2 小高山隧道穿越区地貌图

2）地层岩性

小高山隧道隧址区地层属盐源-丽江分区，出露三叠系盐塘组（T2y）中厚层—厚层状粉砂岩夹泥质灰岩、白云岩，厚度在200m以上（图3～4）。第四系覆盖物为冲洪积层，厚20～60m。

3）地质构造

图3 小高山隧道中部T2y 灰岩地层

图4 小高山隧道进口附近T1q 砂岩地层

隧址区位于盐源山字型构造体系，由北北东向上白山背斜、潘家沟向斜、花红沟向斜等褶皱与小高山等压性断裂组成，见图5遥感地质图。

小高山隧道穿越地区由于受多次构造运动影响，岩石裂隙比较发育，面裂隙率1%～10%，因所处构造部位和岩性不同而异。裂隙发育方向受主构造控制，在地质构造发育地段，地层倾角较大的褶皱构造部位，节理裂隙发育，岩体稳定性变差。

①风化裂隙。地表岩石经各种风化作用，裂隙扩大;特别是可溶岩演变为溶蚀裂隙，裂隙宽数厘米到数十厘米。

②构造裂隙。深部裂隙主要受构造作用控制，很不均匀，由于构造应力的方向性，由构造应力形成的各种构造裂隙的分布是有规律的，一组裂隙排布方向是一定的。

2 地下水类型

隧址区地下水类型有第四系松散堆积层孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩类裂隙溶洞水。以碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸盐岩类裂隙溶洞水为主。

2.1 第四系松散堆积层孔隙水

分布于盐源盆地，含水层以粘土质砾卵石层为主。含水层厚度2～6m，最厚9m，水位埋深1～2m，最深9m。孔隙潜水富水性，民井涌水量100～500 吨/日。盐源盆地地形平坦，农田广布，地下水以接受地表水（夏季河溪及农田水）补给为主，其次为大气降水入渗补给。因含水层较薄，补给来源不足，地下水中等丰富。水质类型以HCO3-Ca型为主，次为HCO3-Na型及HCO3-Ca·Mg型。矿化度0.1～0.3g/L。由于隧址区含水层分布面积较小，四周被切割，地下水赋存条件差，出露泉点少。

图5 小高山隧道遥感地质图

2.2 基岩裂隙水

隧址区基岩裂隙水含水层主要为峨眉山玄武岩（P2β）(孔洞)裂隙水。玄武岩柱状节理发育，赋存裂隙水，泉水流量0.1～1.0L/s，在断裂外带或与围岩接触带达4.03L/s，地下水径流模数2.25～4.75L/s·km2，水质类型为HCO3-Ca·Mg型，矿化度0.1～0.2g/L，富水性差。

2.3 碎屑岩孔隙裂隙水

分布于盆地外围山区，含水层由新近纪昔格达组（N2x）、古近纪红崖子组（Eh）、三叠系上统博大组（T3jb+sb及T3xb）、下统青天堡组（T1q）和二叠系上统乐平组（P2l）组成。岩性为长石砂岩、长石石英砂岩及砾岩，间有少量碳酸盐岩夹层。构造裂隙和风化裂隙发育，据博大组地层裂隙统计，面裂隙率达1%～3%，构造带达7%，赋存裂隙水。地下水属于浅循环的HCO3-Ca及HCO3-Ca·Mg型水，矿化度小于0.5 g/L，地下径流模数1～3L/s·km2，单井涌水量3～50 吨/日。

2.4 碳酸盐岩类岩溶裂隙水

隧址区按泉、暗河发育程度，将碳酸盐岩类裂隙溶洞水划分为富水性强和富水性中等的碳酸盐类岩溶水两大类。

1）富水性强的碳酸盐类岩溶水

主要为三叠系中统白山组（T2b）厚层块状灰岩、白云质灰岩，显微粒—细粒结构。岩溶发育，暗河流量100～1000L/s，地下径流模数大于3L/s·km2，矿化度一般0.1～0.3 g/L，水质类型为HCO3-Ca型水。

2）富水性中等的碳酸盐类岩溶水

主要为三叠系中统盐塘组（T2y）赋存裂隙水及岩溶裂隙水，一般泉流量0.1～1.0L/s，质地较纯灰岩，岩溶发育，岩溶泉流量1～10L/s，矿化度0.1～0.3 g/L。盐源此地层产卤水，水质为Cl-Na型水，矿化度高达55～60 g/L。

3 地下水径流

小高山隧道隧址区水文地质条件较复杂，根据含水层特征、地下水流动特征，将小高山隧道隧址区分为两个地下水系统。地下水的补给、径流、排泄特征及其对隧道的影响存在较大的差异（图6）。

图6 小高山隧道水文地质剖面图

1）浅层风化带裂隙水含水系统及地下水补径排特征

新近纪昔格达组（N2x）、古近纪红崖子组（Eh）、三叠系上统博大组（T3jb+sb及T3xb）、下统青天堡组（T1q）和二叠系上统乐平组（P2l）地层为一套砂岩、泥岩、砂泥岩互层地层，常形成均匀、密集、相互连通的网状风化裂隙带，是浅层风化带裂隙水的主要储水空间。但随着深度增加，风化裂隙发育程度降低。浅层风化裂隙水分布连续，埋藏浅，直接受大气降水补给，补给区面积较大，入渗补给条件较差，由于地形坡度较大，降水多由地表径流，少量沿裂隙下渗形成地下水，属于浅表地下水，径流途径较短。

2）岩溶含水系统及地下水补径排特征

白山组（T2b）、盐塘组（T2y）为灰岩、白云质灰岩，岩溶水补给来源主要是大气降雨和地表水通过岩溶洼地、漏斗、落水洞、溶蚀裂隙直接补给;在高山区接受融雪水、断裂带水、基岩裂隙水补给。隧址区可溶岩地层裸露，地表垂直岩溶形态发育，为地下水的渗入提供良好条件。

岩溶水的埋藏、运动与岩溶地貌、岩溶发育规律密切相关，在隧址区的垄脊槽谷与石丘坡地，因岩溶水处于补给径流地带及排泄带，在补给径流带的地下水埋藏于孤立管道及脉管中，属岩溶水的垂直循环带兼水平循环带运动。水力坡度大，交替循环积极，流速快，水流畅通，地表严重缺水，这一地区地下水埋深变化大。

岩溶水以岩溶裂隙泉水、岩溶大泉、暗河形式排泄于地表及地表水系之中，具排泄集中量大特点。