浅谈隧洞工程涌水突泥分析及对本溪水洞的影响评价论文
概述水库洞室内的岩性段地下水溢出水量不大 多小于31X- 寒武系可溶岩区洞室内相对来说涌水量不大 沿线穿越隧洞的断层 均属压性或压扭性 沿断裂带发生突水的可能性较小 可溶岩区岩溶发育带基本在洞室以上 发生大规模涌水的可能性不大 而在断层Q3 破碎带宽达 且切穿下奥陶统灰岩 可能会通过岩溶水进入洞室而产生突水问题 局部有产生突泥突水的可能性
涌水及突泥部位分析
断层构造带 所穿越洞线的共- 条断层构造均为压性与压扭性 除Q3 外 都不具备地下水的储存和运移条件 且规模均不是很大 发生突然性涌水问题的可能性不是很大 向斜和背斜核部汇水区 洞线所穿越的向斜和背斜均为平缓式 核部受拉张规模小 不具备大型地下水汇集的条件 隧洞开挖地下水发生涌水的可能性有 但水量不会太大
主隧洞中部寒武系可溶岩区 据UL 钻孔揭露 于洞室上部及Q3 断层上盘处发现两处溶洞 洞径分别为与 为沿页岩所夹灰岩段发生溶蚀 洞内充填黄色粘土 全充填状态 下部碱长组灰岩以溶孔或溶蚀裂隙为主 本溶蚀为深部承压水径流而成 具一定的局限性 为独立的岩溶系统 据压水试验表明 两处溶洞透水率分别为1j 与331j 为弱透水性 可见溶洞充填状态平稳 现无地下水活动迹象 下部碱厂组灰岩岩体透水率-1j 831j 弱透水 无贯通性较强的地下水集中通道- 本区在新构造运动以来表现为持续上升 钻孔反映溶洞下部灰岩以溶孔和溶蚀裂隙为主 无垂直溶蚀迹象 推断岩溶向深部发育的可能性不大 综合分析本段存在具规模的地下水渗流通道的可能性较小 但溶蚀裂隙会较发育 Q3断层部位及构造影响带可能会出现涌水现象 另外由于岩溶为深部承压水径流而成 故不能排除此岩溶通道的承压特性 隧洞开挖突泥的可能性较大
涌水处理设计
根据估算的涌水量选择水泵 将水集中引出洞外- 对可能发生较大涌水的洞段 先采取洞内超前预注浆为主 后期径向注浆为辅 开挖采用钢拱架超前小导管注浆+ 的综合处理措施 具体操作如下
洞内超前预注浆 取隧洞开挖轮廓线外 按照一次注浆长度 设计 开挖长度3 预留3止浆岩盘- 注浆材料采用普通硅酸盐水泥 特殊情况时采用超细水泥- 注浆方式由外向内逐环进行 环内分序注浆的方式 采取钻一段注一段的分段前进式注浆方法
超前小导管注浆 小导管布置沿洞室开挖轮廓外上半断面均匀布置 小导管长度3 直径2 中心间距3 小导管外插角为2p8p 纵向搭接长度8 初期支护 初期支护采用锚喷支护和钢拱架支护联合的方式4 二次模筑混凝土衬砌 二次衬砌采用厚的钢筋混凝土衬砌 衬砌设计指标为强度等级E3 抗渗等级N
隧洞工程对本溪水洞的影响
本溪水洞发育行迹的主体方向除受地层岩性空间分布特征的严格制约外 基本上是以区域主断裂带为导向 沿北西向呈折尺状水平展布 小汤河与太子河之间地块 由于复杂的断裂作用使马家沟组灰岩为主体的分布空间形成断裂与裂隙发育带 构成一个良好的透水通道 为地表小汤河水的渗透补给和水洞发育初期地下水的运动与循环提供了十分有利的条件
隧洞于本溪水洞南侧布设 距水洞最近约3G 洞室穿越地层岩性为青白口系南芬组页岩 泥灰岩及震旦系石英砂岩 均为非可溶岩 隧洞附近地下水类型为基岩裂隙水 与水洞无直接水力联系 且洞底高程-3 高于水洞水位高程故隧洞开挖由于地下水的排出 虽可能降低周边地区地下水水位 但不会影响到水洞的水位
隧洞中部穿越寒武系可溶岩区 该部位距水洞约G 且与水洞方位角与水洞发育方向相背且通过测绘 钻探资料 该地层仅见小规模溶洞其地下水类型主要为层间裂隙水 岩体透水率于1j 81j 间- 变质岩节理不发育8较发育 岩体多为次块状结构 岩体透水率基本等同于沉积岩岩体透水率 有溶蚀的存在 洞室部位主要以溶蚀裂隙为主 且基本无连通性 溶洞基本为粘土 碎石土充填 故可判断该区岩溶与水洞无水力联系 隧洞开挖不会影响水洞水位
根据本溪水洞现有的水文地质资料 本溪水洞地下暗河的补给源主要集中在小汤河张家堡子一段河道 受小汤河水直接补给 小汤河张家堡子段左岸为洪积物发育的河漫滩 右岸为奥陶系灰岩岩质岸坡 河床为第四系冲洪积物 河道中部发育面积为G的滩地 研究部门2 年 月曾在该段河道上下游断面上进行过流量监测 监测成果表明 相距约的两个断面间河水流量减少 且主要发生在右侧河道 靠近南侧山脚 而左侧河道流量基本没有流量损失 同时间本溪水洞地下暗河监测流量为 小汤河断面的损失量占本溪水洞地下暗河流量的F 表明小汤河张家堡子河段右河道是本溪水洞地下暗河的.主要补给源 根据该段河道的水文地质条件 发生在右河道的流量损失基本垂向通过第四系含水层直接渗入下部奥陶系灰岩裂隙和破碎带中 通过地下径流补给本溪水洞形成地下暗河
本段设计管线沿小汤河左侧河道的左岸岸边布置 远离右侧河道 水洞地下暗河主要补给源以上 管线沟槽的临时开挖及防渗处理基本不会影响小汤河对本溪水洞地下暗河的补给 建议该段管线的埋设施工选择在枯水期非旅游季节
结论及建议
涌水突泥问题 根据勘察资料 可溶岩段存在溶洞 溶孔的现象 并充填细粒粘性土 由于洞室埋藏较深 地下水位较高 穿越溶洞有产生涌水和突泥的可能性 建议隧洞经过该可溶岩段时 一定要做好超前预报分析 并制定相应的处理错施预案 隧洞涌水量的估算是个难题 计算结果存在一定误差 建议施工过程根据实际地质条件不断进行分析研究 并做好地下水涌水预报
输水隧洞与本溪水洞之间没有直接的水力联系 隧洞施工不影响本溪水洞的自然规律 其补给源位于小汤河张家堡子一段河道南侧支流上 与管线之间有一定距离 管线开挖对本溪水洞的补给源影响不大 建议选择枯水期施工
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