岩溶隧道突水力学特征及处治措施

2.3.3.1　地表水

小三峡隧道隧址区地表水体均为长江水系支流，最大的地表水体为隧道进口大宁河，其为长江一级支流，属山溪性河流，发源于大巴山南麓，由北向南，在巫峡西口注入长江，长约250 km，流域面积3 720 km2，天然落差1 540 m，流域内雨量充沛，多年平均流量106 m3/s，但变幅极大，每遇山洪暴发，流量高达5 000 m3/s，而冬季枯水期则只有几立方米每秒的流量。大宁河两岸峭壁摩天，悬崖千仞，河宽一般只有几十米。拟建隧道进口位于大宁河右岸斜地带，隧址区段处于大宁河下段，设计蓄水位标高175 m，低于隧道洞口97.93 m。

2.3.3.2　地下水

（1）地下水的赋存条件与分布规律。

隧址区内岩溶发育与岩溶水的分布受区域构造及地层岩性控制显著，可溶性碳酸盐岩主要以条带状分布于T2b3和T1j、T1d地层中，T2b4、T2b1、T2b2主要为外侧抗侵蚀能力强并有相对隔水作用的泥灰岩、泥岩，而构造的格局对岩溶发育的方向及强度和对岩溶水的运动方向影响极大，在一定程度上造就了区内地下水的排泄特征。

根据前期地质调查，隧址区内T2b3地层中岩溶水排泄点主要分布在横向切割的巴务河向斜及次级发育的褶皱轴部的溪沟地带，共计有14个，并在局部以泉群形式产出，分布标高多为220～850 m，且流量较大，水量较为丰富；在T2b2接触带附近，调查泉点有8个，流量一般为0.12～12 L/s，分布标高为550～910 m；区内T1j、T1d地层岩溶发育程度不一，落水洞、暗河、泉点、岩溶槽谷等岩溶现象多发育在背斜核部或近核部可溶岩地层内，而T2b1以泥质灰岩、页岩为主，在地下水作用下，在接触带附近形成大量的岩溶管道，且暗河、泉点流量随高程的降低有增大的趋势，而主要暗河、溶洞等出口多分布于隧道进口，分布标高一般为70～350 m。

综上所述，隧址区岩溶主要沿断层带、背斜轴部一带发育，并在可溶岩与非可溶岩接触部位岩溶发育相对集中。

（2）地下水类型及含水岩组的富水性。

隧址区地层主要由三叠系上统的须家河组—二叠系上统的吴家坪组的4个地层岩组和第四系松散堆积层组成。土层以块碎石类土、漂石类土和砂土等为主，基岩以泥岩、砂岩、灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩和页岩等为主。根据岩性、地下水分布形式、水理性质和水动力学特征，区域内地下水类型可划分为松散堆积层孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸岩类岩溶水等三种类型。

①松散堆积层孔隙水。(www.xing528.com)

松散堆积层孔隙水主要分布在长江、大宁河等江河与溪沟的河床、阶地及漫滩的第四系全新统冲洪积层的漂卵石土、砾类土和砂土中，多以潜水形式存在，且直接接受河水补给，具有埋藏浅、补给源近、透水性强、富水性强、地下水丰富等特点。由于水位低于隧道设计标高，该类地下水对隧道无影响。

②碎屑岩类孔隙裂隙水。

该类地下水主要赋存于须家河组、巴东组二段和四段的砂岩、粉砂岩中，主要接受大气降水补给，该类地下水主要赋存于节理裂隙、层间间隙和岩体孔隙中，受区域构造应力作用影响，区内岩体节理裂隙发育，地表多以风化节理裂隙为主，而深部则以构造节理裂隙为主，这些节理裂隙网络的发育为地下水赋存创造了一定条件。故岩层节理裂隙的发育程度对其富水性起控制作用。此外，由于区域内各地段受应力作用的程度不同，造就节理裂隙密集带分布不均匀，其相互之间的贯通性不同，致使其富水性不同，地下水分布不均一，水力联系较差。现场调查发现该类地下水多以散流形式进行排泄，流量一般为0.015～0.72 L/s。

③碳酸岩类岩溶水。

区域内可溶岩主要为碳酸岩类岩体，以半裸露和裸露形式产出，岩性以灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩为主，由三叠系中统巴东组三段（T1b3）、一段（T2b1），下统嘉陵江组（T1j）和大冶组（T1d）地层等组成，是区域内的相对含水层，对隧道影响显著。

由于受泥质岩类的夹持以及断层、褶皱的控制、岩体本身化学组成、岩层结构、构造等综合因素影响，该区域溶蚀现象发育。在地表以岩溶槽谷和溶蚀洼地、落水洞等垂直溶蚀地貌产出，在深部则以网络岩溶裂隙、岩溶管道以及巨大的溶蚀—侵蚀洞穴为主，地下水具有庞大复杂的运移赋存空间，径流复杂，常以岩溶大泉、暗河出露地表。

（3）地下水的补给、径流、排泄条件。

区域内地质构造复杂，可溶岩广泛分布，北部以巴东组三段为主，夹持于巴东组二段与四段之间，南部以嘉陵江组、大冶组和巴东组一段为主，可溶岩大面积裸露，且连续分布，岩溶发育强烈，地表多以垂直发育为主，向深部则逐渐转变为以水平发育为主，为地下水赋存提供有利空间。现场调查发现区域内地下水网络发达，但受地质构造制约，多沿构造迹线运移、径流、排泄。地下水主要以碳酸岩岩溶裂隙水为主，其对隧道影响显著，裂隙水次之，而松散堆积层孔隙水仅沿河谷地带呈条带状分布，分布范围有限，水量受其制约，对拟建隧道影响小。

地下水主要为大气降水补给。碳酸岩类岩溶水赋存形式差异性明显，且规律性差，水文地质条件复杂。在巴务河向斜一带地下水主要呈现汇流型，而在南部齐岳山背斜则以管流型为主。基岩类孔隙裂隙水储存于自流斜地中，分布较稳定且具承压乃至自流，碎屑岩裂隙水却相反，受构造裂隙控制明显，分布不稳定，主要以就地补给、就地排泄为主。