水文地质环境在隧道中的研究

发表时间:2020/6/11   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:孙侃
[导读] 摘要:长期以来,正是由于缺乏持续科学发展的观点,对保护环境的意识淡薄,在公路建设等大规模工程的勘察设计、施工及使用阶段,都未把环境评估这一重要内容列入工作计划之中。
        黑龙江省齐齐哈尔地质勘查总院
        摘要:长期以来,正是由于缺乏持续科学发展的观点,对保护环境的意识淡薄,在公路建设等大规模工程的勘察设计、施工及使用阶段,都未把环境评估这一重要内容列入工作计划之中。隧道等地下工程修建于地壳表层,位于地下水最为活跃的部位,在岩土中开凿的隧洞,它将可能成为其四周特别是工程上部地质内的地表、地下水的汇集场所或新的排泄通道,这势必改变工程范围内的水文地质、工程地质环境,进而影响地区的生态环境。本文就水文地质环境在隧道中的变化开展研究,使其最大限度在工程过程中保护环境。
        一、隧道环境水文地质工作
        隧道环境水文地质工作是一项十分重要的工作,既要查明工程地区的水文地质条件及变化趋势,又要对由于水的作用可能引起的地质灾害和环境恶化的可能性和程度作出预测预报。水文地质工作应贯穿工程建设的全过程,不同阶段的工作重点有共同点又有不同点。
        二、勘测设计阶段
        (一)水文地质勘测主要任务
        (1)探明工程区内水文地质条件,进行水文地质划分,查明含水层的位置、水理性质、水位等水文地质参数和地下水的补给来源和排泄路径;
        (2)对隧道内在施工阶段的最大涌水量和运营期间的稳定涌水量作出预测,并预测可能发生集中(或突发)涌水的地段;
        (3)评价地下水对围岩分类、隧道掘进和支护结构的影响;
        (4)评估排出地下水后对工程周围生态环境的影响程度和发展趋势,充分估计隧道开挖引起表水漏失、地面沉降、岩溶塌陷等的程度和范围,提出防治意见。
        (二)勘测的重点地段
        根据调查研究和大量的工程实践,认为下列地质环境是容易发生集中涌水和可能引发生态环境恶化的地段,也是水文地质勘测的重点地段。
        (1)岩体破碎带.包括断裂带、节理裂隙密集带、褶曲轴部等;
        (2)渗漏层与非渗漏层交界面(带).主要有地层不整合接触带、可溶岩与非可溶岩交互带、不同岩性和不同结构岩体接触带等;
        (3)地表水系发育或汇合地段,主要有:地表水体、古河床、山间河谷、盆地等地段;
        (4)岩溶地区主要有:岩溶洞穴、洼地、地下河发育地段。
        上述重点地段的勘测,除应按有关规范、规则执行外,还应注意如下工作内容,
        ①对岩体结构破碎带,应查明断层的力学属性、产状、上下盘岩层和岩体裂隙发育程度及断层带的充填、胶结性质;对节理裂隙密集带及褶曲轴部,主要应查明裂隙发育程度及裂隙的张开性、延伸性。上述地质因素,决定着岩体的导水性和富水性。
        ②对渗漏层与非渗漏层交界面(带),主要查明交界面的产状、交界面(带)的特性以及交界面底板的渗漏特性。若沿交界面有发育岩溶洞穴时,应查明洞穴标高与隧道标高的关系及洞穴的充水特性。
        (三)施工阶段
        施工阶段环境水文地质工作的重点是调查分析地表水、地下水露头的变化;隧道内涌水、漏水状况;水对围岩稳定性的影响以及各种防治措施的作用和效果。
        (1)水文地质观测①地表水体(如河水、沟流水、山塘、水库)水位、流量及下渗量观测;②井泉流量、钻孔水位等观测;⑧洞内涌水、漏水调查,观测出水部位、出水量、水质、含泥沙量变化规律。
        (2)调查隧道内涌、漏水对围岩稳定的影响以及地下水与隧道内各种地质灾害的关系。
        (3)调查分析隧道内大量涌水或排放地下水的环境效应,进行因地下水位迅速降低造成周围生态环境恶化的可能性和灾害程度的预测预报,了解环境影响的范围及发展趋势。
        (4)调查分析防水治水措施的作用和效果。


        三、隧道环境水文地质评估方法
        (一)环境水文地质及影响的评估范围
        隧道水文地质勘测和环境影响评估的范围与水文地质条件复杂程度以及隧道埋深和长度有关。根据我国若干隧道因开挖改变地下水环境、并影响地表生态环境的实例,隧道两侧的影响宽度为400~2600m或更大,因此,隧道环境水文地质勘察和环境影响评估的范围以隧道两侧各1000~5000m为宜。
        (二)环境水文地质评估项目
        环境水文地质评估项目,主要包括:地形地质;水文地质条件;水文地质分区;水文地质参数计算、选择;预报涌水量的方法、公式、成果。
        (三)环境因素调查的主要项目及内容
        (1)地表水体(河流、井、泉、水库、贮水池、水渠等)的长度、面积、容量、水位及其重要性分类;
        (2)农田、林业用地的类型、面积,需保护的重要性或名贵植物的数量和范围;
        (3)人口密度;
        (4)建筑物和构筑物的数量、类型和分布,特别注意有无重点保护文物景点;
        (5)其它,如弃碴堆放场地的地形和水文条件、水土流失状况、不良地质现象等。
        (四)隧道环境影响的评估方法和标准
        当隧道通过强富水区(段)及中等富水区(段),以及岩溶发育区(段)时,即工程施工及运营期间大量地下水涌入或从中排放时,对周围环境将有较大的影响。因此,在新建铁路隧道时应对环境影响的内容)程度和范围进行评价,并应提出有关补救措施或相应对策。
        (五)生态环境评价内容
        主要评价由于隧道内大量涌水或排水引起的环境问题。
        (1)地表水、地下水的可能疏干程度,生产、生活用水缺失程度;(2)浅埋隧道地面下沉的程度和范围,对地面建筑物基础的可能破坏程度;(3)地表沉降、岩溶塌焰发生的程度和范围;(4)地表水、地下水可能被污染的程度;(5)隧道内环境可能恶化的程度;(6)隧道开挖弃碴堆放引起的泥石流等环境问题的可能程度;(7)工程竣工后,排出的地下水作为水资源的可利用程度;(8)防治发生上述灾害及环境恶化问题的对策。
        (六)隧道环境影响评估技术标准
        (1)隧道环境影响评估范围,一般情况下为隧道轴线两侧各1000m,岩溶发育区范围可扩大至隧道轴线两侧3000m~5000m。
        (2)隧道生态环境影响评估,不同的地下水类型和埋深状态其评价的主要项目及评价的深度不同。
        四、结束语
        隧道工程对环境水文地质条件及周围的生态环境会带来程度不同的影响,其中地表、地下水的大量涌入或隧道内地下水的大量排放是其主要原因。因此,我们认为,要认真开展隧道水文地质环境变化规律及其对生态环境影响的评估这一重要工作。
        (1)新建隧道环境影响评估应贯穿于隧道勘测设计、施工及运营各个阶段。
        (2)新建隧道环境影响评估范围应规定为隧道轴两侧各1000~5000m为宜,特长岩溶隧道可根据需要适当扩大评估范围。
        (3)从保护环境的大目标出发,新建隧道工程的防排水原则应以截、堵措施为主,以改变过去山岭隧道建设中,以排为主的做法。
        (4)环境影响评估应包括地表环境影响程度、范围的评估和对隧道内环境影响的评估两方面的项目和内容。
        参考文献:
        [1] 何发亮,陈成宗,牟瑞芳. 《岩溶地区铁路长隧道涌水涌泥沙及地表塌陷灾害规律的研究》,《第三届全国工程地质学术研讨会论文集》,1995.8.
        [2] 陈梦熊, 《环境地质学的基本理论与发展前景》,《工程地质学报》vo.3(3),1995,9.
        [3] 杨忠耀,《环境水文地质学》原子能出版社,1990.12.
        [4] 铁路工程水文地质勘测规则。铁道部第一勘测设计院,
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