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公路隧道端涌水影響分析

來源:網絡|發布時間:2021-03-10|瀏覽次數:
公路隧道端涌水影響分析引言

飲用水源是人們賴以生存的基礎,其保護工作是各國水污染防治的重中之重。近年來,隨著我國西部大開發戰略的穩步推進,西部地區的交通環境正得以日新月異的改善。但由于該地區地形和地質條件復雜,為提高線路平縱線形、縮短行車時間和保護生態環境,隧道方案得以普遍采用[1,2]。然而,在改善交通環境的同時,隧道長期疏排水無疑會導致隧道地區的水環境發生改變,甚至對居民飲水造成影響,如京源口隧道開挖造成了賴邦村飲用水源的枯竭[3],太中銀鐵路呂梁山隧道建設導致峽口泉域和吳城泉域分水嶺改變以及部分泉點干枯[4],九條龍隧道施工影響了小西堡巖溶泉的正常供水[5],襄渝鐵路中梁山隧道施工期間引起48口泉水被疏干,極大地改變了隧址區的人居環境[6];渝懷鐵路圓梁山隧道建設導致毛壩向斜一定范圍內的地下水被疏干,直接或間接地影響了當地百姓的生活和生產用水[7];渝懷鐵路歌樂山隧道施工導致山上6萬多居民的生產和生活用水受到嚴重影響[8]。在分析和研究隧道建設對飲用水源的影響方面,彭丁茂等[9]和Yang等[10]基于隧道涌水量預測和區域地下水補給量的計算為隧道方案選擇提供了科學依據;韓立鶴[11]通過計算隧道涌水的影響半徑,分析得出關角隧道施工會造成影響半徑范圍內泉水流量大幅衰減;Raposo等[12]通過建立隧道地區的水均衡模型,分析得出西班牙費羅爾市某7km長隧道建設對受深層地下水補給的井泉水影響更大;Vincezi等[13]應用示蹤實驗并結合隧道地區水源點及隧道內出水的水質和水量監測資料,分析了意大利Frizenzuola隧道建設對當地地下水環境的影響,得出隧道排水是引起隧址區滲流場改變和水資源流失的主要原因而不應將此現象歸結于氣象因素。本文擬討論的某高速公路隧道全長約3.7km,采用進出口同時向變坡點掘進的施工方式。隨著隧道施工進度的不斷推進,隧道出口端地表部分原作為居民飲用水源的煤礦水出現了不同程度的流量減少或水位降低,個別點甚至出現了枯竭現象。為科學評估隧道施工對上述飲用水源的影響,為建設單位和有關部門解決因隧道施工而產生的水源糾紛提供科學決策依據,本文基于隧道影響范圍的理論計算、觀測點水量動態監測和隧道涌水來源識別等方法進行了綜合分析。

1隧道工程及區域水文地質概況

1.1隧道工程概況某隧道為分離式越嶺高速公路雙洞隧道,左右線均為“人字型”縱坡,其中左線起止里程為K126+960~K130+640,全長3680m,最大埋深約560m,右線起止里程為YK126+964~YK130+666,全長3702m,最大埋深約558m。該隧道于2009年12月開工建設,截止2011年6月初,隧道進口方向共掘進約1400m,出口方向共掘進約1700m。1.2區域水文地質隧道橫穿七里峽背斜中段,經過的地層主要有侏羅系中統上沙溪廟組(J2s)、侏羅系中統下沙溪廟組(J2xs)、侏羅系中統新田溝組(J2x)、侏羅系中下統自流井組(J1-2z)、侏羅系下統珍珠沖組(J1zh)和三疊系上統須家河組(T3xj)砂泥巖以及三疊系中統雷口坡組(T2l)灰巖,其中J1-2z3、J1zh、T3xj和T2l地層為區域相對含水層,J2s、J2xs、J2x、J1-2z1和J1-2z2地層為區域相對隔水層。七里峽背斜軸向N30°~40°E,軸面傾向NW,西北翼地面巖層傾向304°~315°,傾角50°~83°,東南翼地面巖層傾向118°~135°,傾角73°~80°。地下水接受大氣降水補給,主要沿基巖裂隙下滲,受層狀分布的隔水巖帶控制,地下水主要在砂巖、碳酸鹽巖含水帶中順層賦存、運移,形成相對封閉的匯水或儲水構造。隧道穿越的山體渾厚,其山脊是區內分水嶺,山脊兩側季節性沖溝發育,在平面上常呈“樹枝狀”展布,橫向上呈“V”字型,規模均較小,為大氣降水形成地表水的主要匯集、排泄通道。溝水受季節控制顯著,最終排泄至七里河。區域內地下水與地表水分水嶺位置基本一致,地下水主要向隧道進口(NW向)、出口(SE向)及七里河(NE向)等三個方向徑流,凈化工程www.schrjh.com,以煤礦排水、下降泉等形式排泄于地表,最終匯集于七里河。隧道出口東、西兩側各發育一季節性沖溝,并在隧道出口外分別形成亂石窖溝和蔡家溝,最終匯入七里河。七里河在隧道NE側約2km外橫切七里峽背斜軸部,并轉為SW流向。該河流與隧道進、出口直線距離均大于2km,標高較隧道洞底標高低約130m。

2隧道出口端施工對地表飲用水源的影響

2.1地表飲用水源分布根據調查,隧道出口端路基設計高程以上地表基本無天然井泉出露,隧道施工前,該區域地下水主要通過三座煤礦排泄,其中兩座煤礦(M2、M3)出水作為當地村民(共計約3000人)飲用水源,另一座煤礦(M1)由于出水量小且周圍無人居住,目前未被利用。自隧道施工以來,其附近的水環境發生了一定變化,原作為居民飲用水源的M2已在2010年12月出現了枯竭,至今仍無恢復,進入2011年5月以來,潔凈室www.hrjhgs.com,M3流量開始有所衰減,衰減程度曾達22%左右,后經洞內注漿堵水后,其流量已基本恢復至以往平均水平。由于M1無人飲用、M2在2010年12月時已枯竭,故水量動態監測僅以M3和隧道出口端洞內涌水為主,水質監測覆蓋上述三座煤礦和隧道內主要出水點。隧道出口端地表監測點分布見圖1。

2.2隧道排水影響范圍估算根據《鐵路工程水文地質勘測規范》

2.3流量動態監測信息分析M1為一已閉礦的小型煤礦(距隧道軸線約270m,洞口高出隧道洞頂約280m),洞口出水量一直很小,自2010年6月以來長期穩定在10m3/d左右,因無人飲用,故未作監測;M2亦為一已閉礦的小型煤礦(距隧道軸線100m,洞口高出隧道洞頂約170m),2010年6月調查時出水量約100m3/d,至2010年12月便已基本干涸,截止2011年6月,僅洞內見極少量滲水和滴水;M3為一正在開采的小型煤礦(距隧道軸線約820m,洞口高出隧道洞頂約20m),其流量動態監測工作始于2010年12月,截止2011年6月,該點逐日監測資料統計表明,其流量最小值為22.5m3/d,最大為1059.4m3/d,平均為694.3m3/d;隧道出口端的總涌水量監測亦始于2010年12月,截止2011年6月,其逐日監測資料統計表明,隧道出口最小涌水量為436.9m3/d,最大為5255.4m3/d,平均為1531.3m3/d。M3和隧道出口端涌水量變化曲線見圖2。從圖2可以看出:(1)自2011年4月9日開始,隧道出口端涌水量突然增大至60.8L/s,經采取注漿堵水措施后,洞內涌水量逐漸減小,進入5月以來,由于隧道施工揭露了新的含水通道,致使洞內涌水量再次迅速攀升,導致洞口測流矩形堰被沖毀,經采取注漿堵水措施后,于5月下旬涌水量開始逐漸減小;(2)4月期間M3出水量并未出現明顯變化,但進入5月6日以來,M3流量出現急劇減少趨勢(由9.3L/s降至5.4L/s),在洞內采取注漿堵水措施并經一段時間的降雨補給后,M3流量開始逐漸回升。由上述動態監測信息,不難推測隧道涌水與該煤礦出水之間有一定聯系,這與前述隧道排水影響范圍的估算結論基本一致。

2.4隧道涌水來源識別以M1、M2(2010年6月取樣,此時隧道掘進約450m)和M3煤礦出水為參考序列,隧道內K129+170出水和隧道總排口取水為比較序列,選取NapH、電導率共8項指標,采用灰色關聯分析方法[15]進行分析,其結果見表1。由表1的計算結果可知,M1出水與隧道出水的關聯程度最小,其原因可能是M1所在含水層與隧道主要涌水段間地層滲透性較差,從而受隧道施工干擾較小;M2出水與隧道出水的關聯程度較高,表明其所在含水層受隧道施工影響的可能性較大;M3出水與隧道出水的關聯程度最高,表明二者很可能接受同一含水系統的補給,換言之,當隧道出水量增加時,M3流量便會減小,反之亦然,這和前述流量動態監測結論一致。值得提出的是,M3流量增加或減少,除受隧道施工影響外,凈化工程www.schrjh.com,也與當地氣象條件不無關系,當大氣降雨補給充分時,M3受隧道施工的干擾便會不明顯;同時,二者之間的相互影響存在明顯的滯后,在時間上并非一一對應,而是經過地下水系統動態調節并達到新的平衡后才會得以完全體現。

3結論與建議

從隧道排水影響范圍的理論計算、監測點的流量動態監測與分析和隧道涌水來源識別結果可得出以下結論:隧道出口端排水對隧道軸線兩側約570m范圍內的影響相對較大,尤其是對M2的影響最為突出;因M1所在含水層與隧道主要涌水段間地層滲透性較差,故其受隧道施工干擾較小;M3與隧道很可能接受同一含水系統的補給,二者之間存在相互影響,但有明顯的滯后,當其中之一出現流量增加或減少趨勢后,另一者會在地下水系統動態調節并達到新的平衡后出現相反的變化趨勢。從有利于保護隧道地區的生態環境和人居飲用水水源,維護當地人民群眾正常的生產和生活的角度出發,建議:繼續開展隧道地區地下水動態監測工作,系統分析隧道建設對地表飲用水源的影響,并據影響程度采取合理預防和治理措施,確保當地居民飲水安全。 在线看日本免费不卡资源,日本免费网址大全在线观看,日本不卡免费一区二区

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