時(shí)間:2020年03月20日 分類:科學(xué)技術(shù)論文 次數(shù):
摘要:公路、鐵路等線路穿越巖溶地區(qū)時(shí),合適的選線方法可降低工程造價(jià)、減少工程病害及環(huán)境影響,從而科學(xué)解決穿越與避讓問題。擬建廣安至鄰水公路為雙向四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn),初步設(shè)計(jì)階段在工程可行性研究基礎(chǔ)上采用低線A線和高線K線方案進(jìn)行研究。華鎣山特長隧道穿越巖溶地區(qū),為本項(xiàng)目的控制性工程。以華鎣山特長隧道為研究對(duì)象,在充分收集既有G42滬蓉高速華鎣山隧道相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,通過分析巖溶區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律、水文地質(zhì)特點(diǎn)和巖溶地區(qū)公路選線的相關(guān)要點(diǎn),采用多種輔助技術(shù),總結(jié)出選線原則,最終推薦K線方案為總體最優(yōu)方案。通過此工程實(shí)例,提出在復(fù)雜地質(zhì)巖溶區(qū)公路選線的過程中要遵守“多比選,慎選擇”的原則、踐行地質(zhì)環(huán)保選線原則和“以避為主,避重就輕,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:特長隧道;巖溶;地表水襲奪;涌水突泥;地質(zhì)選線
地質(zhì)工程師投稿論文范文:金屬礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘探工作中的技術(shù)要點(diǎn)
摘要:隨著科技的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)不斷地進(jìn)步。人們對(duì)于各項(xiàng)物資的需求也日益增加。但是隨著資源的使用越來越多,礦產(chǎn)等不可再生資源已經(jīng)成為了制約經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的首要問題。尤其是一些常用礦物的使用上,由于其存在著使用量大,資源不可被替代等缺點(diǎn),就導(dǎo)致了這些礦物的儲(chǔ)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠使用。
0引言
巖溶地區(qū)修建隧道的主要工程地質(zhì)問題有巖溶涌水、突泥,巨型溶洞、溶腔,水環(huán)境破壞等[1],因此,在巖溶地區(qū)進(jìn)行以巖溶為主要工程地質(zhì)問題的選線設(shè)計(jì)非常重要。巖溶地區(qū)進(jìn)行選線前,應(yīng)盡可能收集線路附近工點(diǎn)的巖溶資料,并采用物探、鉆探等方法進(jìn)一步查明線路控制性工點(diǎn)的巖溶分布情況、發(fā)育特征等。近些年來物探、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法在查明巖溶發(fā)育分布特征及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)巖溶地質(zhì)問題方面發(fā)揮了重要作用[2-5],為線路選線設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
擬建廣安到鄰水公路某段橫穿華鎣山山脈,目前本條線路在工程可行性研究(以下簡稱工可研)線路基礎(chǔ)上,有K線和A線兩條對(duì)比方案,三條比選方案均需通過華鎣山隧道,華鎣山隧道通過巖溶區(qū),是本項(xiàng)目的控制工程。本文以華鎣山隧道為研究對(duì)象,在收集既有G42滬蓉高速華鎣山隧道相關(guān)資料的基礎(chǔ)上,研究巖溶發(fā)育規(guī)律、水文地質(zhì)特點(diǎn)對(duì)公路工程建設(shè)的影響,并采用多種輔助技術(shù),提出選線原則,充分利用隔水層降低天池地表水襲奪等環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn),以期為后續(xù)巖溶地區(qū)公路選線提供經(jīng)驗(yàn)。
1工程概況
擬建廣安至鄰水公路為雙向四車道一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)速度為60km·h-1,初步設(shè)計(jì)階段在工程可行性研究基礎(chǔ)上采用低線A線和高線K線方案進(jìn)行研究。其中華鎣山特長隧道橫穿華鎣山山脈,K線全長6540m,最大埋深約910m;A線全長7930m,最大埋深約990m。
2隧址區(qū)工程地質(zhì)條件
2.1地形地貌
項(xiàng)目區(qū)處于華鎣山脈中段,屬切割強(qiáng)烈的中低山區(qū),海拔在500~1500m。頂部為灰?guī)r溶蝕后形成的槽谷,兩側(cè)砂巖形成的陡峭山脊,是川東平行嶺谷的主體山脈。山地兩側(cè)形成兩條平行山脊,因而山、嶺交替,組合形成“一山三嶺二槽”的平行嶺谷地貌形態(tài)。
2.2地層巖性
隧址區(qū)內(nèi)出露地層為第四系堆積層(Q4),下伏三疊系上統(tǒng)須家河組(T3xj)、中統(tǒng)雷口坡組(T2l)、下統(tǒng)嘉陵江組(T1j)、飛仙關(guān)組(T1f)、二疊系上統(tǒng)長興組(P2c)、龍?zhí)督M(P2l)、下統(tǒng)茅口組(P1m)、棲霞組(P1q)、梁山組(P1l)、石炭系中統(tǒng)黃龍組(C2h)、志留系中統(tǒng)韓家店組(S2h)、下統(tǒng)小河壩組(S1x)、龍馬溪組(S1l)、奧陶系中上統(tǒng)(O2+3)。其中,飛仙關(guān)組由紫紅、灰紫色、黃綠色泥巖與深灰色泥灰?guī)r不等厚互層;雷口坡組、嘉陵江組、長興組、茅口組、棲霞組主要巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、鹽溶角礫巖等碳酸鹽巖類,巖溶極其發(fā)育。A線方案與工可研方案地層條件與此類似。
2.3地質(zhì)構(gòu)造及地震
華鎣山地區(qū)的構(gòu)造骨架為華鎣山復(fù)式背斜,區(qū)內(nèi)所見斷裂多與褶皺相伴,主要發(fā)育在華鎣山復(fù)式背斜中,以壓性和壓扭性為主,與之配套的近走向壓性和壓扭性斷裂發(fā)育。其主要褶皺有寶頂背斜、天池向斜、綠水洞背斜;主要斷裂有華鎣山斷層、天池?cái)鄬、仰天窩斷層、鄰水?dāng)鄬印R罁?jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015),測(cè)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度值為0.05g,對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。
2.4水文地質(zhì)條件
研究區(qū)內(nèi)雨量充沛,水系發(fā)育,地下水按賦存形式主要有巖溶水、基巖裂隙水;有較大的巖溶湖泊,例如,天池湖、彭家堰塘巖溶湖等,富水地層為P1q+m、P2c、T1f4、T1j、T2l等灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r,水量極其豐富。區(qū)內(nèi)工程水文地質(zhì)問題有巖溶涌突水、突泥突沙、高水壓力、老窯水突水及腐蝕性等;隧道涌突水/排水可能引起一系列環(huán)境問題,例如,地表水漏失、井泉減流或干枯、地面沉降或塌陷等。研究區(qū)可溶巖和非可溶巖的相間出露和構(gòu)造條件、地下水交替作用的差異使巖溶發(fā)育極不均一,巖溶水的徑流和排泄主要受地貌、構(gòu)造及水文網(wǎng)切割狀況的控制,表現(xiàn)為背斜軸部巖溶發(fā)育強(qiáng)于兩翼。
地下水徑流的總體方向受構(gòu)造線的控制,基本沿著巖溶管道、斷層裂隙帶流動(dòng),巖溶水總體由北向南徑流,當(dāng)遇到橫向深切溝谷切割時(shí),淺表的地下水就近在溝谷排泄。隧址區(qū)內(nèi),天池向斜區(qū)地下水補(bǔ)徑排特征對(duì)隧道影響較大。天池向斜地下水主要受大氣降水補(bǔ)給,向斜南端仰起,呈“碗狀”,北端傾覆,東西側(cè)聳立,在飛仙關(guān)5段隔水層作用下,形成封閉式巖溶匯水區(qū)。巖溶槽谷內(nèi)的地表溝谷向天池湖徑流;降雨通過地表洼地落水洞匯集后,含水層中地下水受非可溶巖阻隔,順向斜軸通過淺表層的暗河管道、溶蝕裂隙等向天池湖徑流排泄,地下水徑流途徑較短,通道條件較好。本次初步勘察在路線附近的鉆孔、溝、河、井和礦井口等取水樣34組進(jìn)行水質(zhì)簡分析,其中地表水7組、礦井水樣5組,泉水(裂隙泉和巖溶泉)8組,鉆孔水14組。測(cè)試表明沿線地表水、地下水水質(zhì)類型為:HCO3⋅SO4⋅Cl—Ca⋅Na型水;地表水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕等級(jí)主要為微腐蝕,地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性等級(jí)為微—弱。
2.5不良地質(zhì)
研究區(qū)主要不良地質(zhì)現(xiàn)象有巖溶及巖溶水、采空區(qū)、老窯水、瓦斯和硫化氫有害氣體、高地應(yīng)力、高水壓、崩塌落石、滑坡和巖堆。特殊巖土主要有溝槽地帶的軟土和礦區(qū)附近的人工棄土(礦渣)。
3巖溶工程地質(zhì)問題及對(duì)策
隧址區(qū)主要巖溶地質(zhì)問題表現(xiàn)為溶洞、涌水突泥、高水壓、地表失水風(fēng)險(xiǎn)等。依據(jù)資料,既有G42華鎣山隧道在1998年4月30日—8月28日施工期間,該地區(qū)曾出現(xiàn)了9次較大降雨過程,既有華鎣山隧道左線西段施工前期相伴發(fā)生了9次大的洞內(nèi)巖溶突水、涌砂(泥)事件,最大突水量約7.95m3⋅s-1,涌砂(泥)總量約27000m3,均發(fā)生在可溶巖地層中,以T1f4和P2c地層最為突出。而本項(xiàng)目的控制工程為華鎣山隧道,其工程地質(zhì)條件對(duì)線路整體方案影響較大。因此,路線比選主要以隧道工程的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件為基礎(chǔ)和導(dǎo)向,再結(jié)合其他地段工程地質(zhì)情況進(jìn)行綜合比選。目前,K線和A線路橋地段工程地質(zhì)條件相差不大,基本較好,不控制路線地質(zhì)條件比選,F(xiàn)將本階段華鎣山隧道兩方案及工可研方案進(jìn)行工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)比選。
4工程地質(zhì)選線
在山嶺重丘區(qū),工程地質(zhì)調(diào)繪是地質(zhì)選線的重要依據(jù),更是開展路線及各工點(diǎn)工程地質(zhì)勘察的基礎(chǔ)。應(yīng)組織地質(zhì)、路線、路基、橋梁、隧道等專業(yè)人員參與地質(zhì)選線工作,加強(qiáng)各專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào),并在發(fā)現(xiàn)地質(zhì)問題后提出合理的方案性建議,以最終確定最為合理的路線方案。
5結(jié)語
(1)山區(qū)公路常受復(fù)雜地質(zhì)條件的制約,地質(zhì)條件是控制路線選擇和工程造價(jià)的重要因素。工可研階段的地質(zhì)選線工作是決定路線走廊的關(guān)鍵,應(yīng)在盡可能收集既有臨近工程及有關(guān)區(qū)域地質(zhì)等方面資料的基礎(chǔ)上,進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)踏勘和重點(diǎn)路段的調(diào)查;
(2)采用綜合勘探、水文地質(zhì)專題研究、地質(zhì)環(huán)保選線、大地電磁法等手段查明并克服研究區(qū)各類巖溶工程地質(zhì)問題,充分利用隔水層降低天池地表水襲奪等環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn),并提出在復(fù)雜地質(zhì)巖溶區(qū)公路選線的過程中要遵守“多比選,慎選擇”的原則、踐行地質(zhì)環(huán)保選線原則和“以避為主,避重就輕,動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)要點(diǎn);
(3)對(duì)比研究區(qū)工可研、K線、A線方案隧道經(jīng)過可溶巖地區(qū)的長度、巖溶水的涌水量、與天池的水平、垂直距離,最終推薦K方案為總體最優(yōu)方案。
參考文獻(xiàn)
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