小高山隧道地下水特征研究

王梓龍，王雅雯，劉 浩

（1.西南科技大學(xué)城市學(xué)院，四川 綿陽，621000；2.中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610072；3.中國三峽建設(shè)管理有限公司，成都 610000）

地處四川南部至云南境一帶的揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)西側(cè)，橫跨康滇臺(tái)隆和滇黔川鄂臺(tái)拗兩個(gè)二級大地構(gòu)造單元。山勢陡峻，屬于典型的高中山峽谷地貌，沿線主要水系為雅礱江及其支流。在地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)修建隧道工程可能對地下水環(huán)境產(chǎn)生較大影響。查明工程區(qū)域水文地質(zhì)條件，詳細(xì)調(diào)查和了解項(xiàng)目可能影響區(qū)域地下水的因素，獲取工程建設(shè)區(qū)的地下水環(huán)境背景資料，找出項(xiàng)目建設(shè)的地下水環(huán)境制約因素。成為隧道建設(shè)較關(guān)注的水文地質(zhì)工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)問題。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

1）地形地貌

小高山隧道位于四川省涼山州鹽源縣境內(nèi)，隧道全長13m，其最大埋深約1km，為深埋超特長隧道，隧道近直線穿越小高山，為高中山地貌，最高峰高程3 626m。進(jìn)出口高程分別為：2 500、2 580m，相對高差約1 100m；在這種地形高差下，地表水流有著較強(qiáng)的侵蝕能力。溝谷發(fā)育，地表水侵蝕作用使小高山區(qū)域山高谷深，雅礱江多級支流縱橫分布于剝蝕構(gòu)造高中山地貌之中。隧道進(jìn)口為大溝溝谷處，出口位于河谷處；進(jìn)口、出口附近植被也比較發(fā)育。地勢整體中間高兩邊低（圖1～2）。

圖1 小高山隧道進(jìn)口附近地貌圖

圖2 小高山隧道穿越區(qū)地貌圖

2）地層巖性

小高山隧道隧址區(qū)地層屬鹽源-麗江分區(qū)，出露三疊系鹽塘組（T2y）中厚層—厚層狀粉砂巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖，厚度在200m以上（圖3～4）。第四系覆蓋物為沖洪積層，厚20～60m。

3）地質(zhì)構(gòu)造

圖3 小高山隧道中部T2y 灰?guī)r地層

圖4 小高山隧道進(jìn)口附近T1q 砂巖地層

隧址區(qū)位于鹽源山字型構(gòu)造體系，由北北東向上白山背斜、潘家溝向斜、花紅溝向斜等褶皺與小高山等壓性斷裂組成，見圖5遙感地質(zhì)圖。

小高山隧道穿越地區(qū)由于受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，巖石裂隙比較發(fā)育，面裂隙率1%～10%，因所處構(gòu)造部位和巖性不同而異。裂隙發(fā)育方向受主構(gòu)造控制，在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地段，地層傾角較大的褶皺構(gòu)造部位，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體穩(wěn)定性變差。

①風(fēng)化裂隙。地表巖石經(jīng)各種風(fēng)化作用，裂隙擴(kuò)大;特別是可溶巖演變?yōu)槿芪g裂隙，裂隙寬數(shù)厘米到數(shù)十厘米。

②構(gòu)造裂隙。深部裂隙主要受構(gòu)造作用控制，很不均勻，由于構(gòu)造應(yīng)力的方向性，由構(gòu)造應(yīng)力形成的各種構(gòu)造裂隙的分布是有規(guī)律的，一組裂隙排布方向是一定的。

2 地下水類型

隧址區(qū)地下水類型有第四系松散堆積層孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水。以碎屑巖類孔隙裂隙水和碳酸鹽巖類裂隙溶洞水為主。

2.1 第四系松散堆積層孔隙水

分布于鹽源盆地，含水層以粘土質(zhì)礫卵石層為主。含水層厚度2～6m，最厚9m，水位埋深1～2m，最深9m?？紫稘撍凰裕窬克?00～500 噸/日。鹽源盆地地形平坦，農(nóng)田廣布，地下水以接受地表水（夏季河溪及農(nóng)田水）補(bǔ)給為主，其次為大氣降水入滲補(bǔ)給。因含水層較薄，補(bǔ)給來源不足，地下水中等豐富。水質(zhì)類型以HCO3-Ca型為主，次為HCO3-Na型及HCO3-Ca·Mg型。礦化度0.1～0.3g/L。由于隧址區(qū)含水層分布面積較小，四周被切割，地下水賦存條件差，出露泉點(diǎn)少。

圖5 小高山隧道遙感地質(zhì)圖

2.2 基巖裂隙水

隧址區(qū)基巖裂隙水含水層主要為峨眉山玄武巖（P2β）(孔洞)裂隙水。玄武巖柱狀節(jié)理發(fā)育，賦存裂隙水，泉水流量0.1～1.0L/s，在斷裂外帶或與圍巖接觸帶達(dá)4.03L/s，地下水徑流模數(shù)2.25～4.75L/s·km2，水質(zhì)類型為HCO3-Ca·Mg型，礦化度0.1～0.2g/L，富水性差。

2.3 碎屑巖孔隙裂隙水

分布于盆地外圍山區(qū)，含水層由新近紀(jì)昔格達(dá)組（N2x）、古近紀(jì)紅崖子組（Eh）、三疊系上統(tǒng)博大組（T3jb+sb及T3xb）、下統(tǒng)青天堡組（T1q）和二疊系上統(tǒng)樂平組（P2l）組成。巖性為長石砂巖、長石石英砂巖及礫巖，間有少量碳酸鹽巖夾層。構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙發(fā)育，據(jù)博大組地層裂隙統(tǒng)計(jì)，面裂隙率達(dá)1%～3%，構(gòu)造帶達(dá)7%，賦存裂隙水。地下水屬于淺循環(huán)的HCO3-Ca及HCO3-Ca·Mg型水，礦化度小于0.5 g/L，地下徑流模數(shù)1～3L/s·km2，單井涌水量3～50 噸/日。

2.4 碳酸鹽巖類巖溶裂隙水

隧址區(qū)按泉、暗河發(fā)育程度，將碳酸鹽巖類裂隙溶洞水劃分為富水性強(qiáng)和富水性中等的碳酸鹽類巖溶水兩大類。

1）富水性強(qiáng)的碳酸鹽類巖溶水

主要為三疊系中統(tǒng)白山組（T2b）厚層塊狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，顯微?！?xì)粒結(jié)構(gòu)。巖溶發(fā)育，暗河流量100～1000L/s，地下徑流模數(shù)大于3L/s·km2，礦化度一般0.1～0.3 g/L，水質(zhì)類型為HCO3-Ca型水。

2）富水性中等的碳酸鹽類巖溶水

主要為三疊系中統(tǒng)鹽塘組（T2y）賦存裂隙水及巖溶裂隙水，一般泉流量0.1～1.0L/s，質(zhì)地較純灰?guī)r，巖溶發(fā)育，巖溶泉流量1～10L/s，礦化度0.1～0.3 g/L。鹽源此地層產(chǎn)鹵水，水質(zhì)為Cl-Na型水，礦化度高達(dá)55～60 g/L。

3 地下水徑流

小高山隧道隧址區(qū)水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，根據(jù)含水層特征、地下水流動(dòng)特征，將小高山隧道隧址區(qū)分為兩個(gè)地下水系統(tǒng)。地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄特征及其對隧道的影響存在較大的差異（圖6）。

圖6 小高山隧道水文地質(zhì)剖面圖

1）淺層風(fēng)化帶裂隙水含水系統(tǒng)及地下水補(bǔ)徑排特征

新近紀(jì)昔格達(dá)組（N2x）、古近紀(jì)紅崖子組（Eh）、三疊系上統(tǒng)博大組（T3jb+sb及T3xb）、下統(tǒng)青天堡組（T1q）和二疊系上統(tǒng)樂平組（P2l）地層為一套砂巖、泥巖、砂泥巖互層地層，常形成均勻、密集、相互連通的網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙帶，是淺層風(fēng)化帶裂隙水的主要儲(chǔ)水空間。但隨著深度增加，風(fēng)化裂隙發(fā)育程度降低。淺層風(fēng)化裂隙水分布連續(xù)，埋藏淺，直接受大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)面積較大，入滲補(bǔ)給條件較差，由于地形坡度較大，降水多由地表徑流，少量沿裂隙下滲形成地下水，屬于淺表地下水，徑流途徑較短。

2）巖溶含水系統(tǒng)及地下水補(bǔ)徑排特征

白山組（T2b）、鹽塘組（T2y）為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，巖溶水補(bǔ)給來源主要是大氣降雨和地表水通過巖溶洼地、漏斗、落水洞、溶蝕裂隙直接補(bǔ)給;在高山區(qū)接受融雪水、斷裂帶水、基巖裂隙水補(bǔ)給。隧址區(qū)可溶巖地層裸露，地表垂直巖溶形態(tài)發(fā)育，為地下水的滲入提供良好條件。

巖溶水的埋藏、運(yùn)動(dòng)與巖溶地貌、巖溶發(fā)育規(guī)律密切相關(guān)，在隧址區(qū)的壟脊槽谷與石丘坡地，因巖溶水處于補(bǔ)給徑流地帶及排泄帶，在補(bǔ)給徑流帶的地下水埋藏于孤立管道及脈管中，屬巖溶水的垂直循環(huán)帶兼水平循環(huán)帶運(yùn)動(dòng)。水力坡度大，交替循環(huán)積極，流速快，水流暢通，地表嚴(yán)重缺水，這一地區(qū)地下水埋深變化大。

巖溶水以巖溶裂隙泉水、巖溶大泉、暗河形式排泄于地表及地表水系之中，具排泄集中量大特點(diǎn)。

4 結(jié)論

隧址區(qū)地下水按介質(zhì)特征分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖裂隙溶洞水、碎屑巖類孔隙裂隙水。按地下水埋藏條件分為潛水和承壓水。松散巖類孔隙水為潛水含水層。潛水含水層主要來源于大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)給條件較差，而又排泄暢通，徑流途徑較短；層間裂隙含水系統(tǒng)接受大氣降水和上部淺層風(fēng)化帶裂隙水補(bǔ)給。

小高山隧道建設(shè)不會(huì)產(chǎn)生較大的地下水環(huán)境問題，對隧道附近居民及上部生態(tài)的影響較小，隧道建設(shè)是合理的、可行的。