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

■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服務中心 河南 三門峽472000)

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

■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服務中心 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環(huán)境變化的影響以明確，就要在施工中對水文地質情況進行長期觀測。本論文通過對隧道水文地質長期觀測方法進行分析，針對如何掌握隧道開挖對水文地質環(huán)境變化的影響進行研究。

隧道水文地質環(huán)境長期觀測

0 前言

社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市對交通設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。在隧道建設中，往往會存在水資源環(huán)境和地質環(huán)境遭到破壞的現(xiàn)象。這就需要掌握相應的觀測方法。

1 觀測的目的和任務

1.1 觀測的目的

在開發(fā)隧道所在區(qū)域內(nèi)進行水文監(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。在進行隧道開挖之前，要對當?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問題以充分掌握，對水文和地質的動態(tài)變化情況以查明，據(jù)此而評估隧道斷面開挖的進度?？梢悦鞔_水文資源、地質資源、氣象環(huán)境資源與隧道開挖進度之間的關系進行研究。還要研究這些元素對隧道軸線兩側、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行研究。通過對監(jiān)測動態(tài)資料進行整理，并對所獲得的統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，采用均衡方法地下水進行分析，并對地下水動態(tài)的運行情況進行預測、預報，以保證隧道建成后確保其運營安全。

1.2 觀測的任務

開展水文地質測繪工作，按照1：10000的比例進行測繪，即在進行測繪的時候，以隧道軸線作為中心，對隧道的進口、隧道的出口以及向外延伸的100，米范圍內(nèi)進行測繪。所測繪的范圍還包括隧道左側延伸500米，隧道右側延伸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)境和地質環(huán)境進行勘查。

將水文地質監(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、流水量以及水質情況進行觀察[1]。此外，還要與水文地質環(huán)境的監(jiān)測結果相聯(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行分析。

2 調查與測繪

2.1 調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查的對象，所涵蓋的內(nèi)容包括水文地質環(huán)境、地質構造、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)域的水文地質情況，要每年都要定期檢測，對原有的測繪結果進行修訂，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)運行情況進行調查。

2.2 調查與測繪所涉及的內(nèi)容

調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)的各個水文地質環(huán)境，主要涵蓋的內(nèi)容包括隧道調查區(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備工作，為隧道的水文地質長期觀測奠定良好的基礎。

重視地表水匯集部位的調查和測繪，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查工作并根據(jù)所獲得的數(shù)據(jù)資料進行測繪。重點對泄通道部位的問題和工程部位的問題進行了解，特別是隧洞的進口處、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)地質問題。

調查隧道施工區(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施具有關聯(lián)性的地表水體。重點要對水流量大、質量很差的水資源進行調查[3]。

一般來說，少數(shù)民族連片特困鄉(xiāng)村主要處于偏遠的山區(qū)以及省際交界的地帶，地形主要是丘陵、山地以及高原等，并且地形地質條件較為復雜，存在著嚴重的水土流失情況，發(fā)生自然災害的頻率較高。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)禁止對其進行開發(fā)。

對隧道挖掘所在區(qū)域的水文地質特征進行調查，重點的區(qū)域為與工程施工相關的部位，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行水文地質試驗。

對隧道挖掘所在地的地址構造的進行調查，包括地址構造的類型、幾何要素、產(chǎn)狀、規(guī)模以及巖層破碎風化帶等等，以能夠對地下水集中徑流的分布情況予以掌握，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構造進行調查，并了解水文地質環(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，對水文地質情況進行觀測的主要目的是基于水文地質測繪，重點在于隧道區(qū)，具有針對性地選擇代表性比較強的觀測點，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行詳細觀察的同時，還要依據(jù)隧道詳細勘察資料，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行觀察，要依據(jù)地層情況、井水的情況和泉水的情況進行對網(wǎng)店進行布置，對長期觀測區(qū)域進行合理劃分，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情況和井泉的水文地質情況等等，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系，以此作為隧道工程開挖施工中對水文地質環(huán)境所造成的影響進行評估。

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，并對這些水樣進行水質分析。還要在不同的季節(jié)進行水樣采集，還需要采集區(qū)域范圍內(nèi)的飲用水進行水質分析。

對有機物的水樣進行分析。為了能夠對脫硫作用以有效控制，可以在所取樣的水中添加甲苯1毫升。此外，要注意在采集水樣的時候，要對水的顏色、氣味、水溫等都要進行鑒定。

4 總結

綜上所述，為了避免隧道施工中對周圍的水文地質環(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情況進行長期觀察，以通過觀測水文地質環(huán)境變化的詳細信息，為隧道安全開挖和周圍環(huán)境保護提供重要基礎數(shù)據(jù)。

[1]鄒輝杰，程寶珠.隧道水文地質環(huán)境變化及其對生態(tài)環(huán)境影響的評估 [J].商品與質量（學術觀察），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].蘭州大學碩士學位論文，2011.

[3]許模.隧道工程建設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].成都理工大學碩士學位論文，2011.

[4]佟發(fā)偉.意大利中部兩種不同水文地質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.茅荊壩隧道建設對水文地質環(huán)境影響的評價研究 [J].交通標準化，2011(13)：183-185.

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

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-18-1

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