倉(cāng)田電站庫(kù)區(qū)蓄水對(duì)大壩田隧道滲漏的影響

沈中超、程建、晉博、王術(shù)桁

（四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都610017）

0 引言

德昌至?xí)砀咚俟窞樗拇ㄊ「咚俟肪W(wǎng)中20條高速聯(lián)絡(luò)線中的一條，大壩田隧道是德會(huì)高速重要的控制性工程之一，全長(zhǎng)1.6km。隧址區(qū)右側(cè)益門河上游有在建倉(cāng)田電站，電站庫(kù)區(qū)蓄水可能將對(duì)大壩田隧道產(chǎn)生滲漏影響，對(duì)隧道的后期運(yùn)營(yíng)及人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅（見(jiàn)圖1）。通過(guò)物探解譯、計(jì)算解析及數(shù)值模擬，更為直觀地反映水庫(kù)蓄水后對(duì)隧道的滲漏量的變化情況，對(duì)不同段落進(jìn)行分段評(píng)價(jià)，對(duì)可能滲漏嚴(yán)重的段落提出有效的抗?jié)B措施建議。

1 蓄水后向隧道滲漏條件分析

水庫(kù)兩側(cè)出露的地層主要為前震旦系會(huì)理群力馬河組一段（Pt2l1）的石英片巖和晉寧期的二云母花崗巖、黑云母花崗巖及片麻狀花崗巖，從巖石透水性試驗(yàn)可知，隧址區(qū)巖性均屬于弱等透水層。隧道軸線范圍內(nèi)無(wú)大型斷裂構(gòu)造通過(guò)，不存在大型滲漏通道[1]。

大壩田隧道與水頭差最大可達(dá)32m，庫(kù)區(qū)向隧道滲漏的水動(dòng)力條件仍是存在的。可能的最短滲流路徑約為500m，最大的水力梯度為Jmax=32/500=0.064，為水庫(kù)滲漏提供了良好的水動(dòng)力條件。水庫(kù)蓄水后，由于近壩庫(kù)岸巖體中存在的風(fēng)化裂隙，加之大壩田隧道的施工，可能的滲漏條件主要為水頭差引起的水動(dòng)力滲漏以及小范圍風(fēng)化裂隙引起的滲漏。整體上看，庫(kù)區(qū)蓄水向隧道的滲漏量較弱，主要的滲漏介質(zhì)為裂隙型巖體[2]。

2 蓄水后向隧道滲漏數(shù)值模擬分析

2.1 模型的建立

在隧址區(qū)選取典型剖面1及剖面2（見(jiàn)圖1）對(duì)隧道建設(shè)后的滲流場(chǎng)進(jìn)行模擬，大氣降水是工作區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源。調(diào)查中收集了枯季ZK2的鉆孔水位，用以校正模型，水位高程為1837m。初始入滲系數(shù)參考值取為0.3，降雨強(qiáng)度取年均降雨量1121mm，模型校正時(shí)再做調(diào)整，模擬不考慮灌溉入滲補(bǔ)給和蒸發(fā)。

橫一剖面位于隧址區(qū)北側(cè)，模型西邊界劃定在1715m蓄水位影響到的位置，隧道高程為1683m，其地下水埋深較小，水壓力較大；橫二剖面位于隧址區(qū)中部，主要出露巖性為花崗巖，西部邊界為1715m的蓄水位，隧道高程為1688m；橫三剖面位于隧址區(qū)南部，主要出露巖性為前震旦系會(huì)理群力馬河組一段（Pt2l1）的石英片巖、石英千枚巖，西部邊界為1715m的蓄水位，隧道高程為1693m[3]。

滲透系數(shù)取值為0.03～0.05m/d，對(duì)于給水度和貯水系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值，變質(zhì)巖區(qū)的給水度取為0.2，貯水系數(shù)取為10-5，花崗巖區(qū)給水度取為0.2，貯水系數(shù)為10-5。參數(shù)校正使用人工調(diào)參，將枯季ZK02鉆孔中的水位觀測(cè)數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)模擬擬合程度的依據(jù)。反復(fù)調(diào)整滲透系數(shù)的分布，使觀測(cè)水位和擬合水位之間的差值在20m以內(nèi)，即可評(píng)判模擬的擬合精度。

通過(guò)以上模擬結(jié)果與觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以認(rèn)為此模型的建立比較符合實(shí)際，可用于后續(xù)的滲流場(chǎng)模擬和庫(kù)區(qū)向隧道滲漏量的計(jì)算。

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

現(xiàn)狀條件下，中部花崗巖區(qū)顯示部分疏干，基巖中的水向益門河排泄。

倉(cāng)田水庫(kù)蓄水1715m，隧道附近形成明顯的降位漏斗，庫(kù)水部分向隧道滲漏排泄。

在橫一剖面、橫二剖面中部設(shè)置水均衡單元，利用模塊計(jì)算通過(guò)此斷面的流量，以此可代表水庫(kù)向隧道的滲漏量。

3 蓄水后向隧道的滲漏量計(jì)算

庫(kù)區(qū)的滲漏通道主要集中在大壩附近，滲漏層位主要為晉寧期的花崗巖（?），滲漏段落無(wú)貫通性管道發(fā)育，為均質(zhì)巖體裂隙滲漏，故滲漏量的計(jì)算公式采用《水利水電工程水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（SL373—2007）中推薦公式計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水庫(kù)蓄水對(duì)隧道的滲漏量計(jì)算結(jié)果

在實(shí)際工程區(qū)，其變質(zhì)巖及花崗巖體雖然坡表節(jié)理裂隙較發(fā)育，但基于物探揭露越往深部其巖體介質(zhì)電阻率越高，隧道區(qū)巖體為弱(中)—微風(fēng)化—新鮮，其介質(zhì)滲透性更低，而且工作區(qū)變質(zhì)巖片理面總體傾向坡外，不利于水庫(kù)滲漏。此外，工作區(qū)最短滲透路徑均在500m以上，各橫剖面上介質(zhì)滲透性基于二維數(shù)值模擬反演參數(shù)揭示耦合性較好，模擬考慮更宏觀的山體尺度效應(yīng)，其等效滲透系數(shù)的解析計(jì)算結(jié)果表明水庫(kù)滲漏量較小。

綜合分析表明，水庫(kù)蓄水后其解析計(jì)算結(jié)果依據(jù)數(shù)值模擬反演結(jié)果（考慮山體宏觀尺度效應(yīng)）及深部巖體滲透性等因素更為合理[4]。

4 蓄水對(duì)大壩田隧道滲漏影響評(píng)價(jià)

隧道在水庫(kù)蓄水后的涌（滲）水量增加量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。水庫(kù)滲漏造成隧道涌水量的增加量為1586.5m3/d，蓄水后隧道K27+730～K29+280段（總長(zhǎng)約1550m）將低于正常蓄水高程，隧道單位長(zhǎng)度上由水庫(kù)滲漏造成的涌水量的增加量ΔQ為1.02m3/d.m。因此，水庫(kù)蓄水后的滲漏對(duì)隧道涌（滲）水的整體影響輕微。

本次評(píng)價(jià)采用隧道單位長(zhǎng)度上由水庫(kù)滲漏造成的隧道涌水量的增加量ΔQ來(lái)確定水庫(kù)蓄水對(duì)隧道滲水的影響，本次評(píng)價(jià)原則如表2所示。參照評(píng)價(jià)原則，整個(gè)水庫(kù)蓄水后對(duì)隧道影響等級(jí)為輕微。

表2 水庫(kù)蓄水對(duì)隧道涌水量影響評(píng)價(jià)表

5 隧道抗?jié)B措施建議

隧道K27+684～K27+730段水庫(kù)蓄水對(duì)隧道基本無(wú)影響，隧道無(wú)須采取特殊襯砌支護(hù)措施。隧道編號(hào)為K27+730～K29+280段可根據(jù)具體涌水量情況適當(dāng)加密導(dǎo)水管數(shù)量、增加防水板層數(shù)、加大中央排水溝寬度等措施，以達(dá)到防滲目的。

6 結(jié)語(yǔ)

德會(huì)高速大壩田隧道主要出露第四系松散堆積層，前震旦系（Pt2l1、Pt2l2）石英片巖、石英千枚巖變質(zhì)巖及晉寧期侵入花崗巖(γ)，巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈，受區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)作用，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，隧道區(qū)無(wú)大型斷裂構(gòu)造發(fā)育，不存在大型的構(gòu)造形成的滲漏通道。

水庫(kù)蓄水后正常蓄水位為1715m，隧道高程為1683～1724m，最高水頭差為32m。對(duì)隧道K27+730～K29+280段（長(zhǎng)約1550m）有一定影響。隧道區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖分布廣泛，且透水性較弱，水庫(kù)蓄水后向隧道的滲漏量理論上來(lái)說(shuō)量級(jí)不大。

據(jù)水庫(kù)蓄水后數(shù)值模擬分析的結(jié)果，水庫(kù)滲漏造成隧道涌水量的增加量為1586.5m3/d，隧道單位長(zhǎng)度上由水庫(kù)滲漏造成的隧道涌水量的增加量ΔQ為1.02m3/d.m，參照評(píng)價(jià)原則，整個(gè)水庫(kù)蓄水后對(duì)隧道影響等級(jí)為輕微。