如何掌握隧道開挖對水文地質(zhì)環(huán)境變化的影響
——隧道水文地質(zhì)長期觀測方法探析

■張建賓

(1三門峽市礦業(yè)開發(fā)中心 河南 三門峽472000；2三門峽市礦山技術(shù)服務(wù)中心 河南 三門峽472000)

如何掌握隧道開挖對水文地質(zhì)環(huán)境變化的影響
——隧道水文地質(zhì)長期觀測方法探析

■張建賓1,2

(1三門峽市礦業(yè)開發(fā)中心 河南 三門峽472000；2三門峽市礦山技術(shù)服務(wù)中心 河南 三門峽472000)

在開挖隧道的過程中，必然會對工程施工周圍的水文地質(zhì)環(huán)境造成一定的影響，使得原有的生態(tài)環(huán)境遭到了破壞。特別是隧道挖掘中，包括區(qū)域范圍內(nèi)的水資源、自然生態(tài)環(huán)境等等，都會有所變化，所建成的隧道進(jìn)入到運營環(huán)境，還要考慮到其安全性。要對隧道開挖對水文地質(zhì)環(huán)境變化的影響以明確，就要在施工中對水文地質(zhì)情況進(jìn)行長期觀測。本論文通過對隧道水文地質(zhì)長期觀測方法進(jìn)行分析，針對如何掌握隧道開挖對水文地質(zhì)環(huán)境變化的影響進(jìn)行研究。

隧道水文地質(zhì)環(huán)境長期觀測

0 前言

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市對交通設(shè)施的依賴性越來越高。在發(fā)展交通事業(yè)的過程，很多地區(qū)由于受到地理環(huán)境的限制，就需要采用挖掘隧道的方式對交通公路、鐵路以及橋梁以貫通。在隧道建設(shè)中，往往會存在水資源環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境遭到破壞的現(xiàn)象。這就需要掌握相應(yīng)的觀測方法。

1 觀測的目的和任務(wù)

1.1 觀測的目的

在開發(fā)隧道所在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行水文監(jiān)測，所監(jiān)測的內(nèi)容包括地下水的監(jiān)測、地表水的運行情況的監(jiān)測，并對水資源的動態(tài)情況進(jìn)行長期監(jiān)測。所監(jiān)測的目的是對隧道環(huán)境充分了解，通過獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)而對速到施工環(huán)境進(jìn)行評價，以為隧道施工中而引起的水環(huán)境問題和地址問題提供借鑒。

首先，在勘查隧道工程所在地質(zhì)環(huán)境情況的時候，要將動態(tài)的監(jiān)測網(wǎng)點建立起來，包括地下水的監(jiān)測網(wǎng)點、地表水的監(jiān)測網(wǎng)點等等。在進(jìn)行隧道開挖之前，要對當(dāng)?shù)氐乃那闆r充分掌握，特別要對地下水的點的初始值以及其影響因素，對地表水的點的初始值以及其影響因素都要充分掌握。

其二，要對隧道開挖中可能存在的水資源變化問題以及地質(zhì)問題以充分掌握，對水文和地質(zhì)的動態(tài)變化情況以查明，據(jù)此而評估隧道斷面開挖的進(jìn)度。可以明確水文資源、地質(zhì)資源、氣象環(huán)境資源與隧道開挖進(jìn)度之間的關(guān)系進(jìn)行研究。還要研究這些元素對隧道軸線兩側(cè)、溪溝的泉水資源以及堰塘的水位和民井的水位的影響情況進(jìn)行研究。通過對監(jiān)測動態(tài)資料進(jìn)行整理，并對所獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用均衡方法地下水進(jìn)行分析，并對地下水動態(tài)的運行情況進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報，以保證隧道建成后確保其運營安全。

1.2 觀測的任務(wù)

開展水文地質(zhì)測繪工作，按照1：10000的比例進(jìn)行測繪，即在進(jìn)行測繪的時候，以隧道軸線作為中心，對隧道的進(jìn)口、隧道的出口以及向外延伸的100，米范圍內(nèi)進(jìn)行測繪。所測繪的范圍還包括隧道左側(cè)延伸500米，隧道右側(cè)延伸500米。順著隧道的軸線范圍對隧道挖掘中所穿越的區(qū)域范圍內(nèi)的水文環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行勘查。

將水文地質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)建立起來，以對隧道所挖掘的區(qū)域范圍長期觀察。在隧道水文環(huán)境檢測工作中，要對地下水的水位、地表水的水位、流水量以及水質(zhì)情況進(jìn)行觀察[1]。此外，還要與水文地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測結(jié)果相聯(lián)系，將地下水的運行規(guī)律予以掌握，主要包括地下水的補水規(guī)律、地下水的徑水規(guī)律、地下水的排水規(guī)律等等。

隧道施工中，要了解水文情況和地質(zhì)情況，還要對其變化規(guī)律予以掌握，以對隧道施工中這些元素對隧道施工的影響進(jìn)行分析。

2 調(diào)查與測繪

2.1 調(diào)查與測繪所涉及的范圍

隧道開挖中所影響的范圍內(nèi)的各項元素都是需要調(diào)查的對象，所涵蓋的內(nèi)容包括水文地質(zhì)環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、地表水體、地層巖性、供水源地、民用井泉、水塘等等的分布，按照1：10000的比例尺進(jìn)行測繪，測繪的面積包括隧道區(qū)、控制區(qū)等等。所測繪的地段可以根據(jù)需要放大比例。對于隧道挖掘區(qū)域的水文地質(zhì)情況，要每年都要定期檢測，對原有的測繪結(jié)果進(jìn)行修訂，重點測繪隧道線路區(qū)域內(nèi)的地表水、地下水，并針對水文動態(tài)運行情況進(jìn)行調(diào)查。

2.2 調(diào)查與測繪所涉及的內(nèi)容

調(diào)查與測繪所涉及的內(nèi)容中，要重點熟悉隧道挖掘區(qū)域內(nèi)的各個水文地質(zhì)環(huán)境，主要涵蓋的內(nèi)容包括隧道調(diào)查區(qū)域內(nèi)的含水層、水井的分布、泉水的分布以及隔水層所具備的性質(zhì)等等。要對地下水的補給條件、排泄條件、徑流條件以及地下水的類型加以明確判斷，分析地下水對隧道所產(chǎn)生的侵蝕性以及隧道的洞身的各個環(huán)節(jié)的涌水情況[2]。所有的這些工作都是準(zhǔn)備工作，為隧道的水文地質(zhì)長期觀測奠定良好的基礎(chǔ)。

重視地表水匯集部位的調(diào)查和測繪，包括溝渠地帶、峽谷地帶以及塘池地帶等等，都要通過調(diào)查與測繪而斷定其水的存儲形態(tài)、存儲的時間以及排泄的方式，要做到排泄通道的調(diào)查工作并根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行測繪。重點對泄通道部位的問題和工程部位的問題進(jìn)行了解，特別是隧洞的進(jìn)口處、出口處、隧道洞身段圍巖較為單薄的位置，都會存在不穩(wěn)定的問題，尤其是斜坡區(qū)域，會由于地表水的滲入而引發(fā)地質(zhì)問題。

調(diào)查隧道施工區(qū)域內(nèi)的地下水的水源情況和地表水的水源情況，其中的地表水還包括與水利設(shè)施具有關(guān)聯(lián)性的地表水體。重點要對水流量大、質(zhì)量很差的水資源進(jìn)行調(diào)查[3]。

一般來說，少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村主要處于偏遠(yuǎn)的山區(qū)以及省際交界的地帶，地形主要是丘陵、山地以及高原等，并且地形地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在著嚴(yán)重的水土流失情況，發(fā)生自然災(zāi)害的頻率較高。同時，少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村的耕地面積一般來說十分有限，水資源也相對短缺，對資源環(huán)境的承載能力相對較差，也就導(dǎo)致生存條件十分惡劣，但是其具有重要的生態(tài)功能區(qū)域，在生態(tài)環(huán)境方面占據(jù)著重要的地位，其中多數(shù)地區(qū)我國已經(jīng)禁止對其進(jìn)行開發(fā)。

對隧道挖掘所在區(qū)域的水文地質(zhì)特征進(jìn)行調(diào)查，重點的區(qū)域為與工程施工相關(guān)的部位，包括鉆孔的出水點以及地下水的出水點等等。這些部位在施工中都會成為長期觀測點，同時還會在這些地點進(jìn)行水文地質(zhì)試驗。

對隧道挖掘所在地的地址構(gòu)造的進(jìn)行調(diào)查，包括地址構(gòu)造的類型、幾何要素、產(chǎn)狀、規(guī)模以及巖層破碎風(fēng)化帶等等，以能夠?qū)Φ叵滤袕搅鞯姆植记闆r予以掌握，以此作為測繪的依據(jù)。此外，還要對隧道挖掘施工地帶的煤系地層地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行調(diào)查，并了解水文地質(zhì)環(huán)境狀況。

3 對長期觀測工作的布置

3.1 布置長期觀測網(wǎng)點

隧道挖掘所在地的長期觀測工作中，對水文地質(zhì)情況進(jìn)行觀測的主要目的是基于水文地質(zhì)測繪，重點在于隧道區(qū)，具有針對性地選擇代表性比較強(qiáng)的觀測點，諸如暗河、泉水、井水、溪溝、水塘等等[4]。這些水資源的含水層特征不同，在這些水資源所在地將長期觀測點建立起來，就要從實際工作需要的角度出發(fā)增加長期觀測孔。對隧道挖掘所在地進(jìn)行詳細(xì)觀察的同時，還要依據(jù)隧道詳細(xì)勘察資料，將觀測點的數(shù)量確定下來。

在隧道挖掘所在地，劃分含水層并對觀測點進(jìn)行觀察，要依據(jù)地層情況、井水的情況和泉水的情況進(jìn)行對網(wǎng)店進(jìn)行布置，對長期觀測區(qū)域進(jìn)行合理劃分，將一定數(shù)量的觀測點以布置[5]。在布置的過程中，還要考慮到地層的水文地質(zhì)情況和井泉的水文地質(zhì)情況等等，以對隧道工程開挖施工的時候可能存在的影響因素確定下來，明確巷道的涌水情況和觀測點之間所存在的關(guān)系，以此作為隧道工程開挖施工中對水文地質(zhì)環(huán)境所造成的影響進(jìn)行評估。

3.2 采集水樣

要根據(jù)觀測點的實際情況采集水樣。對水樣的分析包括多種方式，諸如簡分析、特殊項目的分析以及全分析等等[6]。所采集的水樣為地表水、地下水，并對這些水樣進(jìn)行水質(zhì)分析。還要在不同的季節(jié)進(jìn)行水樣采集，還需要采集區(qū)域范圍內(nèi)的飲用水進(jìn)行水質(zhì)分析。

對有機(jī)物的水樣進(jìn)行分析。為了能夠?qū)γ摿蜃饔靡杂行Э刂疲梢栽谒拥乃刑砑蛹妆?毫升。此外，要注意在采集水樣的時候，要對水的顏色、氣味、水溫等都要進(jìn)行鑒定。

4 總結(jié)

綜上所述，為了避免隧道施工中對周圍的水文地質(zhì)環(huán)境造成影響，同時為隧道施工安全提供重要保障，就要對隧道的水文地質(zhì)情況進(jìn)行長期觀察，以通過觀測水文地質(zhì)環(huán)境變化的詳細(xì)信息，為隧道安全開挖和周圍環(huán)境保護(hù)提供重要基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

[1]鄒輝杰，程寶珠.隧道水文地質(zhì)環(huán)境變化及其對生態(tài)環(huán)境影響的評估 [J].商品與質(zhì)量（學(xué)術(shù)觀察），2011(01)：120-121.

[2]趙鑫.高速公路隧道建對生態(tài)環(huán)境影響的敏感性與安全性評價體系——以寶天高速公路為例 [J].蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[3]許模.隧道工程建設(shè)對隔檔式巖溶富水背斜地下水環(huán)境的影響研究——以觀音峽背斜為例 [J].成都理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[4]佟發(fā)偉.意大利中部兩種不同水文地質(zhì)條件下地下水對隧道開挖的影響 [J].四川建材，2012(06)：155-161.

[5]李煒.茅荊壩隧道建設(shè)對水文地質(zhì)環(huán)境影響的評價研究 [J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2011(13)：183-185.

[6]何明磊.雪山梁隧道施工對地下水環(huán)境負(fù)效應(yīng)評價研究 [J].西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2015.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-18-1

張建賓（1986～），男，2009年7月畢業(yè)于南昌工程學(xué)院土木工程（地下空間）專業(yè)，地質(zhì)工程師，研究方向為河南省三門峽市礦區(qū)地質(zhì)。