碎屑岩地区隧洞施工对环境水文地质的影响

邢伟东

摘 要：本文针对某碎屑岩地区在建的隧洞施工所产生的对环境水文地质的影响进行了详细的分析，具体阐述了在如今建设生态文明的趋势下，指出了我们在搞基础建设的同时，如何降低对施工地点周围的环境水文的破坏，协调好施工、环境、水资源与经济发展之间的关系，这将是我们工程建设者必须面对，并将要长期遵守的法则。

关键词：碎屑岩地区;隧洞施工;环境水文地质;影响

1工程概况

某碎屑岩地区一条7#隧洞，隧洞全长43km，其中有33km正处于碎屑岩地区，该段正处于宁静向斜侵蚀中低部山区，该段地势呈现出东南和西北两端较高，中间较低，基岩裸露，呈现出正V字型地势。正常时节少雨，夏季雨季多发时节则常有洪水流经。工程区域中要较多的河流水系，且有尚在发育的高山湖泊，地形总体呈现出N状。

该地区的宁静向斜地势，展布在两座高山之间，从东北—西南45°倾斜，底层主要以碎屑岩为主，边缘混杂少量的碳酸盐岩层。宁静向斜碎屑岩分布正处于两条河流的分水岭地带，该地区的水源补给主要来源于自然降水和地表渗水，地下河流主要有两种类型，一种是松散岩类孔隙水，另外一种则是碎屑岩类裂隙水。前者主要以潜水型蕴藏在第四系河域中，后者主要是裂隙水蕴藏在砂岩中。

2碎屑岩地区的水文地质特征

2.1具有典型的多层水系系统

该7#隧洞的施工横穿从石炭系开始到侏罗系为止，总厚度高达2km的碎屑岩地层，该地层岩层构成主要有：砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩、泥质砂岩等。每种岩层呈现不同的特点，砂岩和粉砂岩特点是比较坚硬，呈现出裂隙发育，岩隙间构成了含水层;泥岩和页岩的特点是比较软弱，裂隙发育不突出，比较容易构成层间隔水层。砂岩和泥岩相间分布，则导致了含水层与隔水层相间分布，因此形成了这种岩层特点使得各个岩层含水力联系薄弱，在没有外力破坏的前提下，呈现出典型的多层含水系统。各个含水层含水量不同，富水性不同，水质也有很大的差别，因此水位的补给、排水、流径也各不相同。

2.2地下水补水、流径、排水的特点

在隧洞正式施工之前，在天然降水与地表水渗透的作用下，碎屑岩的含水层得到了大量水补给，然后顺着各个含水层呈现纵向和横向的运动，在水文地质较好的山坡上，在两山坡之间的沟谷中主要以小泉水的形式向外排水，每个岩层的砂岩外露处都有泉眼流水，但是每个泉眼流量相对较小。流量仅为0.01L/s的小泉眼广泛出露，则充分的说明了该地区的碎屑岩地下水位的水势较高，更进一步说明了每个岩层之间的水力联系相对较弱，互相补给和径流的条件几乎不存在。但是，从另一个角度来看，广泛分布的小泉眼则为地面的生态保护起到了关键性的作用。

2.3构造带的富水特征

该地区中的断层对碎屑岩岑有一定的切割作用，随着岩层的运用，使得断层成为了连接各个岩层含水层的良好通道，使得各个岩层之间的含水层联系有所加强，含水层之间的补水明显。断层发育地区的岩体受到断层的影响，岩体破碎，岩层裂隙逐渐增大，从而形成了较为含水量较高的断层富水带。由于断层的存在，富水带中水位的典型特点是具有一定同一性，但是又由于每层水质不同，富水带中的水质呈现混杂性。

2.4水质的化学特征

经过检测该碎屑岩地区的侏罗系地下水主要以碳酸质的Ca、Mg为主的矿物质水，水质的矿化度平均值小于0.5g/L，水质呈现弱碱性，pH值为7.4-8，岩层水温平均为6-8℃。石炭系地下水层主要以硫酸质的Ca、Mg矿物质水为主，有些地区的硫酸根浓度高达1500mg/L，水质呈现中强酸性，pH值平均值为6.5。通过借助氢氧同位素测试之后，我们可以得出一个结论，该地区的碎屑岩裂隙水的补给几乎都是来自于自然降水，降水补给的高度最高可达到2km。

3隧洞施工对碎屑岩地区的环境水文地质影响

7#隧洞施工一共架设3条斜井支洞，这3条斜井支洞主要作用是作为辅助和检修过程使用。该隧道正处于地下水上方，主洞和斜洞都经过多层含水层和隔水层，最重要的是横穿断层带。本隧洞一共分为三个阶段，施工时常发涌水和塌方，施工难度非常大。由于施工期间需要长期的向洞外排水，使得该区域的地下水明显下降，造成了隧洞周围的居民饮用水井干涸等水文问题。

3.1前段至19km处

在隧洞施工之前，经过了详细的野外勘探，对地下水进行了为期3个月的观测表明，该施工段的前半段水位下降超过了120m，后半段水位下降在20-85m之间，较远距离的水位几乎没有影响。通过勘察，我们可以看出该段的碎屑岩区域的地下水经过长时间排水之后形成了不对称降落性漏斗，中心水位下降最高度高达146m。降落漏斗边缘直径长度达到了6km，漏斗呈现横向发展。

造成这种情况的原因是因为本段隧洞在地质构造上正向处于山丘隆块坳的接触带，因此本段的典型特点是断裂构造非常发达，岩石呈现高度破碎状态。这些断层带呈现出几近横向的张性断层，断层带非常丰富，这些断层带几乎切断了多层含水层和隔水层。经过对勘查资料的研究显示，在施工时从钻孔涌出大量的地下水，出水头高出隧洞的高度可达到100m。

在隧洞及其支洞的施工过程中，隧洞中出现多处涌水出口，涌水形态多以股状、线状、滴渗状为主，经过计算洞中涌水量最多可达到1300m3/d。由于碎屑巖隧洞在地层构造方面非常复杂，断层带高度发达，多岩层破碎，加上地势呈现陡峭状，裂隙发育较为丰富，在施工过程中破坏了岩层隔水层的隔水作用，导致原有的岩层含水系统遭到破坏，水位下降严重，呈现V字形。

3.2分水岭区段

在隧洞施工之前，经过了详细的野外勘探，对地下水进行了为期3个月的观测表明，分水岭区段在长时间排水之后水位下降50m左右，同样形成了降落性漏斗，周围居民用水井个别会出现干涸，分水岭区段地下水位基本上保持了原始水位。

本分水岭段正向处于宁静向斜西北冀，本阶段的隧洞走向沿着地层走向前进行掘进。本段隧洞地层较为平缓，大断裂带基本没有，岩层构造较为单一，隧洞主要在三叠系岩层中穿过，隧洞走向与地层的走向基本上保持平行状态，没有对岩层产生纵向的破坏，这样基本上本层的含水层没有发生过破坏，水位基本保持原有水位。隧洞在施工时，洞内的涌水点较少，出水量也较少。

3.3分水岭至隧洞尾部

分水岭到隧洞尾部这区段施工时，经过勘查同样出现了降落性漏斗，南北长度为11.2km，东西宽1.56km。本段接近隧洞的尾部，与该段的地层走向呈现出了锐角相交的形状。隧洞纵穿三叠系和侏罗系岩层，但是由于本段的断层较少，基本上保持了含水层原有的特点，每层岩层的含水层富水性存在较大的差异性，下部分的地下水承载较大的压力。在隧洞施工过程中，由于下层含水层承受较大的承压，使得洞内出现了较多的小涌水点。但是由于该段的断层较少，使得对上层的含水层几乎没有产生影响，几乎保持着原有的地下水位，地表泉水和居民用水井基本上没有完全干涸。

总结：

本工程隧洞所处于的地理岩层较为复杂，在自然状态下，岩层的隔水层和含水层较为丰富，地下水位普遍较高，加上众多的断裂带影响，在施工过程中隧洞内会出现或多或少的涌水点 ，导致地下水为下降，使得周围居民用水井出现干涸现象。所以，我们在施工过程中应该对地质条件进行详细勘查，根据地下水层的特点来确实施工方案，尽量的降低施工工程对周围环境、水文、地质的影响，协调好自然环境与工程施工之间的关系。

参考文献：

[1]孟杰.碎屑岩地区隧洞施工对环境水文地质的影响分析[J].水力水电工程设计，2015，22（4）：28-30.