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[摘要]研究目的：基于对华蓥山隧道自然地理、地形地貌、地层岩性及地质构造分析，对其岩溶发育特征和水文地质条件进行了详细分析，同时系统分析了岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，阐明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，并提出有效的灾害防治措施。
研究结论：依据地下水动力学法，隧道最大涌水量达499964m3/d，稳定涌水量达188558m3/d；评价出Ⅰ级极低危险区6段、长度1007m；Ⅱ级低危险区4段、长度650m；Ⅲ级中危险区6段、长度2224m；Ⅳ级高危险段7段、长度3739m；Ⅴ级极高危险段2段、长度531m。
[关键词]隧道 水文地质
[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-363-1
1引言
华蓥山隧道为双线特长公路隧道，人字型纵坡，全长8151m，最大埋深约621m。隧址区穿越川东隔档式褶皱区的西翼的华蓥山背斜，背斜两翼为三叠系须家河组和侏罗系的非可溶岩地层，核部为嘉陵江组和雷口坡组可溶岩地层分布。本文在系统分析岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，查明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，为隧道安全施工及涌突水灾害防治方案设计提供重要的理论依据。
2隧址区地质条件与地质环境
隧址区属长江水系的渠江流域，多年平均降雨量1166.1mm。属川东隔档式褶皱隔档式褶皱组合特征。其地层主要有新生界第四系全新统松散堆积层和中生界侏罗系新田沟组、自流井组、珍珠冲组以及三叠系须家河组等。隧址区地处于川东“隔档式构造”区西侧，川东“隔档式构造”位于四川盆地东南部。
3隧址区岩溶发育特征
川东隔档式褶皱中华蓥山背斜、铜锣山背斜、明月山背斜延伸最长，背斜南北两端倾覆，可溶岩地层尖灭；东西两侧为陡倾近乎直立的三叠系须家河组砂岩阻隔，背斜核部形成了封闭而狭长的可溶岩条带。背斜核部附近及翼部区域普遍发育狭长的岩溶槽谷，散向西南侧的帚状褶皱也形成类似槽谷。槽谷多发育与三叠系嘉陵江组及雷口坡组地层内或与非可溶岩接触带附近，沿岩溶槽谷发育呈串状分布的岩溶洼地，在槽谷两侧地势较高的地方，尤其是靠近核部岩层较为破碎，多发育成串的落水洞、溶洞、峰丛洼地等岩溶地貌。溶沟、石芽、落水洞、漏斗、洼地及溶洞等形态分布普遍。地下岩溶发育同样受构造和岩性的控制，地下暗河和溶洞发育。
4隧址区水文地质特征
隧址区的含水岩组划分为碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和深埋藏型岩溶水三种类型。岩溶地下水的主要补给来源是大气降水。排泄受地形和河流水文网的制约，大多在地形低洼处和河流切割部位排泄，主要以暗河和岩溶下降泉的形式排泄。
根据调查地下水出出露点33组，地表沟谷28条，选取21组地下水和一组地表水进行水质简测试分析，岩溶水点除新店子船石村暗河管道，地下水径流途径相对较长，地下水矿化度稍高外，其余水点均基本受地表横切支沟的控制，地下水的循环交替条件较好，均为近距离的快速补给排泄。
根据隧址区采集10组样品测试结果分析，大部分水样均相对保持一定的线性关系，各个水点大体分布在西南地区降雨线δD=7.8δ18O+8.2附近，说明本区地下水主要接受大气降水补给，地下水的补给、径流、排泄条件较为通畅，大致处于相似的循环交替条件。
5隧道涌突水量预测分析
隔档式背斜特殊的地貌和水文地质条件，使地下水循环系统与一般隧道相比具有独有的特征。隧道全部从地下水位以下通过，穿越了地下水季节交替带、水平循环带和深部循环带。采用地下水动力学法隧道的正常涌水量和最大涌水量进行分析预测。结果表明，平均单位长度最大涌水量40.9m3/d，平均单位长度稳定涌水量15.7m3/d；总的最大涌水量达499964m3/d，总的稳定涌水量达188558m3/d。
6隧道岩溶突水危险性评价
根据隧址区岩层、构造、地形地貌、岩溶发育程度、地下水循环系统不同，对隧道分段进行评价，其中断层段1段，背斜核部1段。评价出Ⅰ级极低危险区6段、长度1007m；Ⅱ级低危险区4段、长度650m；Ⅲ级中危险区6段、长度2224m；Ⅳ级高危险段7段、长度3739m；Ⅴ级极高危险段2段、长度531m。
（1）隧道通过可溶岩地层涌突水危险等级明显高于非可溶岩，雷口坡组T2l和嘉陵江组地层涌突水等级集中在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级；侏罗系和须家河地层等级集中在Ⅰ、Ⅱ级，个别段Ⅲ级。
（2）侏罗系和须家河地层东西两翼评价结果基本一致，两翼的砂岩地层中涌突水危险等级为Ⅰ级，后者中的煤系地层由于煤层开采存在老窑或采空区。
（3）雷口坡组和嘉陵江组地层中，隧道通过断层段和背斜核部段评价为Ⅴ级极高危险区。受区域构造制约，特别是断层下盘的次级揉褶严重，评价为Ⅴ级极高危险区。通常背斜核部受构造应力，纵张裂隙尤其发育，所以通常岩性相同条件下，背斜核部的岩溶发育强于翼部。华蓥山隧道通过背斜核部为灰岩夹泥灰岩，评价为Ⅴ级。
（4）雷口坡组和嘉陵江组地层中，翼部单斜构造岩溶发育主要受岩性和岩组类型控制，在雷口坡组上段和下段含有一层薄层的钙质泥岩、白云质泥岩，夹薄层灰岩，为相对较弱含水层，评价为Ⅲ级。另外东翼可溶岩与非可溶岩接触段被评为Ⅳ级高危险区。
7结论
纵观目前所有隧道涌突水防治措施，运用最广泛的是注浆堵水加固技术。通常情况下，注浆堵水加固方案主要包括超前预注浆和后注浆两种。根据既有工程经验，降雨后涌水量可能远远超出预测的水量，这跟降雨量和降雨持续时间有关，所以在雨季应该特别注意防治涌突水灾害。另外根据区内地下水的总体流向为自南向北，除隧道西翼岩溶水可能受龙门溪沟切割影响，出现浅表水水循环自北向南流情况，所以隧道防护措施应特别加强右线涌突水防治。
参考文献
[1] 朱大力，李秋枫.预测隧道涌水量的方法[J].工程勘察，2000（4）：192-231.
[2] 毕焕军.裂隙岩体数值法预测计算特长隧道涌水量的应用研究[J].铁道工程学报，2000（1）：592-621.
研究结论：依据地下水动力学法，隧道最大涌水量达499964m3/d，稳定涌水量达188558m3/d；评价出Ⅰ级极低危险区6段、长度1007m；Ⅱ级低危险区4段、长度650m；Ⅲ级中危险区6段、长度2224m；Ⅳ级高危险段7段、长度3739m；Ⅴ级极高危险段2段、长度531m。
[关键词]隧道 水文地质
[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-2-363-1
1引言
华蓥山隧道为双线特长公路隧道，人字型纵坡，全长8151m，最大埋深约621m。隧址区穿越川东隔档式褶皱区的西翼的华蓥山背斜，背斜两翼为三叠系须家河组和侏罗系的非可溶岩地层，核部为嘉陵江组和雷口坡组可溶岩地层分布。本文在系统分析岩溶水系统的补、径、排条件及其水动力特征，查明隧道岩溶涌突水灾害的形成条件，评价灾害的危险程度，为隧道安全施工及涌突水灾害防治方案设计提供重要的理论依据。
2隧址区地质条件与地质环境
隧址区属长江水系的渠江流域，多年平均降雨量1166.1mm。属川东隔档式褶皱隔档式褶皱组合特征。其地层主要有新生界第四系全新统松散堆积层和中生界侏罗系新田沟组、自流井组、珍珠冲组以及三叠系须家河组等。隧址区地处于川东“隔档式构造”区西侧，川东“隔档式构造”位于四川盆地东南部。
3隧址区岩溶发育特征
川东隔档式褶皱中华蓥山背斜、铜锣山背斜、明月山背斜延伸最长，背斜南北两端倾覆，可溶岩地层尖灭；东西两侧为陡倾近乎直立的三叠系须家河组砂岩阻隔，背斜核部形成了封闭而狭长的可溶岩条带。背斜核部附近及翼部区域普遍发育狭长的岩溶槽谷，散向西南侧的帚状褶皱也形成类似槽谷。槽谷多发育与三叠系嘉陵江组及雷口坡组地层内或与非可溶岩接触带附近，沿岩溶槽谷发育呈串状分布的岩溶洼地，在槽谷两侧地势较高的地方，尤其是靠近核部岩层较为破碎，多发育成串的落水洞、溶洞、峰丛洼地等岩溶地貌。溶沟、石芽、落水洞、漏斗、洼地及溶洞等形态分布普遍。地下岩溶发育同样受构造和岩性的控制，地下暗河和溶洞发育。
4隧址区水文地质特征
隧址区的含水岩组划分为碎屑岩类裂隙孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水和深埋藏型岩溶水三种类型。岩溶地下水的主要补给来源是大气降水。排泄受地形和河流水文网的制约，大多在地形低洼处和河流切割部位排泄，主要以暗河和岩溶下降泉的形式排泄。
根据调查地下水出出露点33组，地表沟谷28条，选取21组地下水和一组地表水进行水质简测试分析，岩溶水点除新店子船石村暗河管道，地下水径流途径相对较长，地下水矿化度稍高外，其余水点均基本受地表横切支沟的控制，地下水的循环交替条件较好，均为近距离的快速补给排泄。
根据隧址区采集10组样品测试结果分析，大部分水样均相对保持一定的线性关系，各个水点大体分布在西南地区降雨线δD=7.8δ18O+8.2附近，说明本区地下水主要接受大气降水补给，地下水的补给、径流、排泄条件较为通畅，大致处于相似的循环交替条件。
5隧道涌突水量预测分析
隔档式背斜特殊的地貌和水文地质条件，使地下水循环系统与一般隧道相比具有独有的特征。隧道全部从地下水位以下通过，穿越了地下水季节交替带、水平循环带和深部循环带。采用地下水动力学法隧道的正常涌水量和最大涌水量进行分析预测。结果表明，平均单位长度最大涌水量40.9m3/d，平均单位长度稳定涌水量15.7m3/d；总的最大涌水量达499964m3/d，总的稳定涌水量达188558m3/d。
6隧道岩溶突水危险性评价
根据隧址区岩层、构造、地形地貌、岩溶发育程度、地下水循环系统不同，对隧道分段进行评价，其中断层段1段，背斜核部1段。评价出Ⅰ级极低危险区6段、长度1007m；Ⅱ级低危险区4段、长度650m；Ⅲ级中危险区6段、长度2224m；Ⅳ级高危险段7段、长度3739m；Ⅴ级极高危险段2段、长度531m。
（1）隧道通过可溶岩地层涌突水危险等级明显高于非可溶岩，雷口坡组T2l和嘉陵江组地层涌突水等级集中在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级；侏罗系和须家河地层等级集中在Ⅰ、Ⅱ级，个别段Ⅲ级。
（2）侏罗系和须家河地层东西两翼评价结果基本一致，两翼的砂岩地层中涌突水危险等级为Ⅰ级，后者中的煤系地层由于煤层开采存在老窑或采空区。
（3）雷口坡组和嘉陵江组地层中，隧道通过断层段和背斜核部段评价为Ⅴ级极高危险区。受区域构造制约，特别是断层下盘的次级揉褶严重，评价为Ⅴ级极高危险区。通常背斜核部受构造应力，纵张裂隙尤其发育，所以通常岩性相同条件下，背斜核部的岩溶发育强于翼部。华蓥山隧道通过背斜核部为灰岩夹泥灰岩，评价为Ⅴ级。
（4）雷口坡组和嘉陵江组地层中，翼部单斜构造岩溶发育主要受岩性和岩组类型控制，在雷口坡组上段和下段含有一层薄层的钙质泥岩、白云质泥岩，夹薄层灰岩，为相对较弱含水层，评价为Ⅲ级。另外东翼可溶岩与非可溶岩接触段被评为Ⅳ级高危险区。
7结论
纵观目前所有隧道涌突水防治措施，运用最广泛的是注浆堵水加固技术。通常情况下，注浆堵水加固方案主要包括超前预注浆和后注浆两种。根据既有工程经验，降雨后涌水量可能远远超出预测的水量，这跟降雨量和降雨持续时间有关，所以在雨季应该特别注意防治涌突水灾害。另外根据区内地下水的总体流向为自南向北，除隧道西翼岩溶水可能受龙门溪沟切割影响，出现浅表水水循环自北向南流情况，所以隧道防护措施应特别加强右线涌突水防治。
参考文献
[1] 朱大力，李秋枫.预测隧道涌水量的方法[J].工程勘察，2000（4）：192-231.
[2] 毕焕军.裂隙岩体数值法预测计算特长隧道涌水量的应用研究[J].铁道工程学报，2000（1）：592-621.