广东某隧道与邻近水库的水力联系研究分析

关宏伟 （广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，广东 广州 510507）

1 项目概况

项目位于广东省中南部山区，隧道为分离式中隧道（洞口小净距），左线隧道长968m，进口洞门采用削竹式，出口洞门采用端墙式，坡度1.000%，隧道最大埋深约162.5m；右线隧道长976m，进口洞门采用削竹式，出口洞门采用端墙式，坡度1.000%，隧道最大埋深约145.5m。

2 地质概况

2.1 地形地貌

项目区属构造剥蚀中低山地貌，地形起伏较大，地面标高43-5～226.2m，最大相对高差约182.7m。山体覆盖层较厚，植被较茂密，生长灌木，种植有桉树等。

2.2 地质构造

项目区位于粤中-粤西差异性断隆区。受北西向构造带的控制，从而形成主要呈北西-南东方向展布的山岭和谷地(或盆地)的地貌组合，在新构造时期以差异性断块升降运动为特色。其断块升降运动幅度总体较小，断块山地的海拔高程一般数百米。地质构造以新华夏构造体系为主，距离隧道较近的断裂构造有大良—市桥断裂、新会断裂。

大良—市桥断裂为珠江三角洲中部一条NE向推测断裂。南西自顺德大良延至番禺市桥，黄玉昆等认为该断裂延伸至江门及新会等地，地形地貌及水系有一定的反映，但大部分地段被第四系覆盖，连续性较差。据新会和市桥局部地段钻探发现的构造岩，总体产状NE40～60°/SE∠60～70°。研究表明，该断裂在中更新世晚期或晚更新世早期有过多次强烈活动。从区域地质图看，大良—市桥断裂距离本项目还有一定距离，且在地质调绘中未发现本断裂形迹，推测断裂对项目影响不大。

新会断裂东北起于东江口，往西南经石楼、沙湾、东凤、小榄、古镇、外海、会城至开平单水口附近，为新会盆地北界，走向40°～60°，倾向南东，倾角60°～70°，为正断层。在新会奇榜和外海的麦园、西江边可见断裂的构造形迹，表现为两盘岩层的强烈的挤压和挠曲。本断裂位于项目左侧，其主体断裂未与线位相交，距离线位东南方向2.5km处发育一条新会断裂配套断裂，走向25°～35°，倾向南东，倾角30°，为一实测正断层。该断层与线位总体走向平行，对隧道的影响主要体现在节理裂隙的发育。

根据工程地质调绘成果，隧道区域内测得节理裂隙产状。

2.3 地层岩性

根据钻探及调绘成果，隧址区地层岩性为第四系坡残积粉质粘土、燕山期花岗岩及其风化层组成。坡残积土层、全～强风化岩岩质极软，遇水易软化崩解，中风化层岩质较硬～坚硬，微风化层岩质坚硬。地震折射法将波速差异界面以上归并为覆盖层，结合地表情况，推断覆盖层由粉质粘土、全强风化花岗岩组成，隧道区间覆盖层层厚在1.7m～32.9m之间，纵波波速在460m/s～930m/s之间，较松散，稳定性较差。地震折射法将波速差异界面以下归并为基岩，基岩由中、微风化岩组成，测线隧道区间纵波波速3980m/s～5210m/s，根据波速推断，基岩岩体比较完整。

2.4 水文地质

隧道位于构造剥蚀丘陵区，地表水总体不发育，主要为大气降雨形成地表水沿山谷汇流，山谷常年流水。隧址区地下水类型为第四系松散层孔隙水及基岩裂隙水，分别赋存于坡残积层、基岩岩层中，水位埋深随季节变化，水量受基岩裂隙发育程度影响，局部可能富集。地下水受大气降雨及侧向径流补给为主，以蒸发、侧向径流为主要排泄方式。

3 水库基本特征

隧道左侧约400m存在一小型水库，由分水岭分割。该水库以防洪为主，保证灌溉，目前作为鱼塘及鸭场。水库集雨面积0.23km，总库容9万m，水深一般1m～2m，最大水深处未超过5m。水库水面标高约122m，下游筑一坝体，标高约144m，库区段隧道设计高程48.90m～58.9m，设计洞高 9.3m，目前水库水位与隧道设计洞顶之差约54.6m～63.8m。

4 勘察方法与实施

4.1 水文地质调查

该次水文地质调查工作采用路线调查的方式，使用手持GPS进行调查点定位，以提高野外工作质量与效率。重点对隧址区与水库所在区域进行断裂带、构造裂隙以及水库附近地下水流向、流量、地下水露头、渗漏段等的调查工作。

图1 隧道与水库位置图

抽水试验渗透系数计算表

4.2 水文地质参数试验

针对库区段隧道开挖遇到的中～微风化花岗岩，对该区段4个勘探钻孔进行了稳定流抽水试验。此次试验取得了中～微风化花岗岩的渗透系数，根据抽水试验成果计算得中～微风化花岗岩渗透系数K为0.0145m/d～0.0209m/d，根据试验结果，考虑隧道围岩裂隙的不均匀性，按不利因素考虑，隧址区中～微风化岩的渗透系数根据裂隙发育程度及岩体完整性，按0.01m/d～0.2m/d取值。具体试验成果见上表所示。

拟建隧道位于当地侵蚀基准面以上，隧道地下水以基岩裂隙水为主，基岩裂隙水局部发育，地下水补给主要为大气降水补给。运用稳定流理论公式法进行隧道涌水量的计算。根据抽水试验成果，结合隧址区水文地质条件，隧道涌水量预测采用裘布依稳定流理论公式进行估算。

裘布依公式

式中：Q—单侧进水涌水量，m/d；

B—隧道穿过含水层中的长度，976m；

K—含水岩层的渗透系数；

H—隧道底面以上含水岩层平均厚度；

h—水位下降曲线在隧道边墙上的高度，设为0；

R—隧道排水影响宽度（利用《铁路工程地质手册》经验公式R＝2S（HK）计算），m。

计算结果表明，SDZK3隧道单洞一般涌水量（单侧进水）784.8m/d；SDZK4隧道单洞一般涌水量（单侧进水）1162.6m/d；XKSD5隧道单洞一般涌水量（单侧进水）967.0m/d；XKSD6隧道单洞一般涌水量（单侧进水）1395.1m/d。

因此，根据稳定流理论公式法计算得隧道双侧进水涌水量SDZK3约1569.6m/d、SDZK4约2325.2m/d、XKSD5约1934m/d、XKSD6约2790.2m/d，平均2154.8 m/d。从工程最不利方面考虑，取隧道一般涌水量取最大值2790.2m/d。

4.3 地球物理勘探

该次物探勘测采用地形图电子文件和测线里程进行测线布设，采用中海达RTK按10m点距放样，中间采用测绳内插电极点。根据测量点，采用皮尺、侧绳等布置测点、测线，测点平面定位误差小于0.1m，高程误差小于0.2m。本次物探共布置测线5条，测线位置示意图，如图2所示。

图2 物探测线布置图

数据采集完毕后，采用电阻率层析成像CRT软件进行处理。通过对电法资料的分析，结合地质调查及钻探资料，现有资料表明区域上节理裂隙与断裂相同，走向北东，倾向南东，近与线位总体走向平行，无大型断裂构造带，总体上围岩较完整～完整，测区内未发现明显的异常带，其余低阻异常主要为局部的岩体破碎引起的零星异常，且各测线之间异常关联不大。

5 水文地质影响评价

通过以上水文地质调查、水文地质参数试验、地球物理勘探等勘察结果，未发现断裂带、构造裂隙以及水库与隧道间水力联系；通过抽水试验以及对涌水量的计算，估算涌水量方量较小；物探测区内未发现明显的异常带，局部低阻异常带主要由于山谷地带岩体节理裂隙发育，视电阻率较低，产生低阻异常带，各测线之间异常关联不大，虽然靠近水库端比远离水库端的物探测线的总体背景电阻率低，但不能说明水库与隧道范围水力具有一定联系。因此，通过以上相关方法的勘察与分析，该水库与隧道之间的水力联系较小。

6 结语

本文对水库与隧道之间的水力联系采用相关方法进行了研究分析，基本查明了水库对隧道的水文地质条件的影响。但由于相关客观原因，未能开展地下水动态长观等工作，仅依靠少量的实测数据进行计算。因实测参数时，与所选择的试验地点有直接关系，其区域代表性存在随机性，故估算结果可能存在较大误差。建议施工时应做到对地下水涌水、突水的超前预报，建议施工超前钻探预报涌水量，并在沿线选择合适地点设立地表水和地下水监测点（井），保证施工安全。尤其是在雨季，加强防排水措施和超前预报更显得尤为重要。

该文结合项目的实际情况，研究分析了隧道与水库之间的水力联系，对类似项目具有一定的参考价值。