地下水封洞庫裂隙面涌水原因分析方法

翟 玉 斌

(北京東方新星勘察設(shè)計(jì)有限公司，北京 100070)

1 選題背景

2017年4月20日支②施工巷道0+060 m右邊墻底板突然出現(xiàn)一股涌水，水量78 L/min，而此時(shí)支②施工巷道已經(jīng)開挖至0+500 m,施工記錄顯示0+060 m支護(hù)時(shí)間為2016年12月28日，當(dāng)時(shí)無滲水滴水現(xiàn)象，支護(hù)完成近4個(gè)月后出現(xiàn)涌水，按照《地下水封石洞油庫設(shè)計(jì)規(guī)范》防水要求，此處需要注漿處理，為了制定合理的注漿方案，達(dá)到預(yù)期的注漿效果，減少地下水漏失，對此處涌水做了簡要分析。

2 地質(zhì)情況概述

根據(jù)該段地質(zhì)展示圖(見圖1)，0+050～0+070右邊墻揭露圍巖主要為微風(fēng)化片麻狀花崗巖，灰色～灰白色，中粒片麻、花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長石、角閃石、石英、黑云母，節(jié)理稍發(fā)育，巖體較完整，自0+050 m～0+061 m發(fā)育一條煌斑巖脈，寬約0.5 m～1.1 m，深灰色，微晶～隱晶結(jié)構(gòu)，基質(zhì)礦物主要為角閃石、斜長石、黑云母、綠簾石等，含斜長石斑晶，與圍巖接觸處巖體稍有破碎，隨機(jī)節(jié)理發(fā)育。該段整體圍巖等級為Ⅱ級，巖體強(qiáng)度較高，巖面干燥，無滴水滲水。

3 原因分析

地下工程在地下水的包圍中，滲漏原因互相交錯(cuò)，滲漏情況也各式各樣，與工程所處地點(diǎn)的水文氣候、土壤環(huán)境和工程結(jié)構(gòu)類型，施工工藝等有關(guān)[2]，下面著重從施工工藝和地質(zhì)結(jié)構(gòu)面入手分析。

3.1 施工工藝方面

由于涌水部位圍巖等級是二級，考慮到巖體完整性和巖石強(qiáng)度及洞跨的關(guān)系，沒有錨桿支護(hù)，僅在原爆破面的基礎(chǔ)上噴12 cm厚素混凝土，故初步分析此次涌水與涌水部位結(jié)構(gòu)面有關(guān)。

3.2 地質(zhì)結(jié)構(gòu)面方面

據(jù)圖1，涌水部位發(fā)育煌斑巖脈和節(jié)理，考慮到涌水時(shí)間與此處開挖的時(shí)間的關(guān)系，此時(shí)正在進(jìn)行主洞室頂層的開挖，根據(jù)開挖技術(shù)要求，主洞室頂層開挖前上部水幕孔要注滿水，而涌水正是發(fā)生在水幕孔注水一段時(shí)間以后，涌水可能與此有關(guān)，發(fā)現(xiàn)涌水后及時(shí)查看涌水點(diǎn)周邊水文監(jiān)測孔近期的水位情況，如圖2所示。

根據(jù)圖2可知，周邊水文孔近期水位穩(wěn)定，說明涌水部位與周邊水文孔沒有水力聯(lián)系，如果涌水與上方水幕孔注水有關(guān)，則與此有關(guān)的水幕孔注水壓力會(huì)有所減小，而且供水量會(huì)明顯陡增現(xiàn)象，圖3為涌水點(diǎn)上部周邊區(qū)域水幕孔注水壓力統(tǒng)計(jì)圖，圖4為涌水點(diǎn)上部周邊區(qū)域水幕孔日供水量統(tǒng)計(jì)圖。

分析圖3，圖4的結(jié)果顯示，F(xiàn)119水幕孔均有注水壓力和供水量異?，F(xiàn)象，為了更進(jìn)一步查明情況，對F119水幕孔做了電視成像，成像顯示F119水幕孔內(nèi)部巖體主要為微風(fēng)化片麻狀花崗巖，局部石英脈煌斑巖脈穿插發(fā)育，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，巖體較完整，巖脈侵入處巖體破碎，在14.5 m處發(fā)育一寬約50 cm煌斑巖脈A，如圖5所示，電視成像解譯巖脈產(chǎn)狀331.82°∠68.30°，與支施工巷道前期開挖揭露的煌斑巖脈產(chǎn)狀相近，為了確定兩處巖脈是否為同一條，我們可以參考季惠彬等人提出的地下水封洞庫深部巖體結(jié)構(gòu)面幾何連通性研究方法，此處以支②施工巷道0+060右邊墻底板為坐標(biāo)原點(diǎn)O，以樁號變大方向(10°)為X軸正向，以X軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°方向(100°)為Y軸正向，豎直向上方向?yàn)閆軸正向建立空間直角坐標(biāo)系，根據(jù)洞庫設(shè)計(jì)圖紙，假如兩處巖脈是一條，則巖脈A在F119水幕孔揭露的深度h可用公式計(jì)算[3]：

(x0-h)2+(y0-y)2+(z0-z)2=[(z0-z)/sinα)]2+[(y0-y)/sin(β-100°)]2

(1)

其中，x0,y0,z0均為涌水部位巖脈相對坐標(biāo)，此處為0;h,y,z均為巖脈A相對坐標(biāo)，y,z已知，分別為12.40,17.50;α,β分別為巖脈傾角和傾向。

將對應(yīng)數(shù)值代入式(1)，求得h=14.62，與電視成像顯示位置基本相符，而且將栓塞推進(jìn)水幕孔深15 m～16 m的位置，接下來幾天涌水量呈明顯下降趨勢，因此可以判斷此次涌水與連通性巖脈有關(guān)。

4 結(jié)語

1)地下水封洞庫工程對水封性要求較為嚴(yán)格，遇到較大的涌水點(diǎn)一定要注重分析，從施工工藝及地質(zhì)結(jié)構(gòu)面等方面入手，著重考慮開挖支護(hù)過程中有沒有因?yàn)槭┐蛱娇?、炮孔、錨桿孔等引發(fā)新的導(dǎo)水通道，同時(shí)結(jié)合周邊水位監(jiān)測孔和水幕孔，分析有沒有區(qū)域貫通性的裂隙，找出原因，對涌水點(diǎn)及時(shí)有效封堵，減少水資源浪費(fèi)，節(jié)約人力物力；2)通過上述分析，可以判斷出涌水原因?yàn)樯戏剿豢准訅鹤⑺鸨緛砭哂羞B通性的巖脈有了水力聯(lián)系；3)花崗巖體中石英巖脈、煌斑巖脈等發(fā)育的地段，在巖脈及巖脈接觸帶，冷凝收縮以及冷凝較晚的巖漿流動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)力，張性裂隙發(fā)育，巖體破碎，常形成導(dǎo)水裂隙。