[摘要]青天嶺隧道位于安慶岳西境內(nèi),距離地?zé)豳Y源豐富的溫泉鎮(zhèn)湯池畈較近。為查明隧道建設(shè)對地?zé)豳Y源的影響,文章在收集前人資料的基礎(chǔ)上,對岳西溫泉鎮(zhèn)水文地質(zhì)及地?zé)釁^(qū)的補、徑、排條件進(jìn)行研究。研究表明,青天嶺隧道段及比較線的青天嶺隧道施工、運行后,對湯池畈地?zé)釁^(qū)的補給條件、徑流條件和排泄條件均不構(gòu)成影響,但隧道出口后的線路要穿過地?zé)釁^(qū)的補給區(qū),局部開挖導(dǎo)致入滲量減小,但對深循環(huán)形成的地下熱水無影響;湯池畈地?zé)釁^(qū)對隧道工程亦無影響。
[關(guān)鍵詞]岳西;青天嶺隧道;地?zé)豳Y源;影響
新建六安到安慶鐵路青天嶺隧道位于安慶岳西境內(nèi),設(shè)計隧道總長約20km,進(jìn)口段位于岳西縣黃尾河,東南距岳西溫泉鎮(zhèn)20km,進(jìn)口設(shè)計標(biāo)高338.8m。出口段位于岳西縣溫泉鎮(zhèn)湯池畈以北的東沖村,出口設(shè)計標(biāo)高339.7m。圖1中標(biāo)注了擬建鐵路及隧道位置。為做好溫泉鎮(zhèn)的地?zé)豳Y源保護(hù)工作,本文對青天嶺隧道段岳西縣溫泉鎮(zhèn)地?zé)釁^(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)條件專題調(diào)查研究工作,重點查明岳西縣溫泉鎮(zhèn)地?zé)釁^(qū)的水文地質(zhì)特征及溫泉鎮(zhèn)地?zé)釁^(qū)的補、徑、排條件。評價隧道段的開挖對岳西縣溫泉鎮(zhèn)地?zé)釁^(qū)地?zé)豳Y源保護(hù)所造成的影響程度,得到明確結(jié)論。
1.區(qū)域地質(zhì)概況
安慶岳西縣位于大別山東南腹地,地形以中、低山為主,僅局部分布河流谷地,地貌基本可分為山間河谷、褶斷侵蝕剝蝕低山和褶斷侵蝕中山等三種地貌類型,其中隧道段通過地段地貌類型主要為中低山,隧道段均位于侵蝕基準(zhǔn)面以上[1]。青天嶺隧道所在區(qū)域?qū)贀P子地層區(qū)、下?lián)P子地層分區(qū)、岳西地層小區(qū)[2]。根據(jù)鉆探揭露,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料對比分析,隧道段地層較簡單,主要為大別山群水竹河組(Ar2s)、英山溝組(Ar2y)等[3]。第四系僅全新統(tǒng)蕪湖組、零星分布。區(qū)內(nèi)構(gòu)造單元屬揚子準(zhǔn)地臺(Ⅲ)淮陽臺?。á?)岳西臺拱(Ⅲ12);岳西臺拱占據(jù)了大別山的主體部分,也是中元古代以來的長期隆起區(qū);在隆起過程中形成了褶皺和斷裂。區(qū)內(nèi)及外圍巖漿巖較發(fā)育,主要有燕山期的二長花崗巖(ηγ53(2))和五臺-呂梁期第二次侵入的混合花崗巖(Mγ12),分布于北部及東部的中山區(qū),巖石所侵入的圍巖為大別山群水竹河組(Ar2s)、英山溝組(Ar2y)片麻巖類[4]。區(qū)內(nèi)混合花崗巖一般為肉紅色,也有灰白色,花崗變晶結(jié)構(gòu),礦物成分主要為鉀長石、斜長石、石英、黑云母及少量的磁鐵礦、榍石、磷灰石等副礦物組成。巖石中交代現(xiàn)象明顯,包含結(jié)構(gòu),有時出現(xiàn)蠕英石結(jié)構(gòu)[5]。
2.地?zé)犸@示的地質(zhì)環(huán)境背景及特征
2.1地?zé)崴植几艣r
岳西地?zé)嶂饕植荚诓碳液游鱾?cè)的湯池畈一帶,距擬建鐵路DK93+950約2.2km,與正線、比較線青天嶺隧道出口直線距離分別為3.6km、2.4km,地貌上位于蔡家河的河漫灘。地?zé)犸@示呈近東西向帶狀在蔡家河右岸的河漫灘上,連大湯池在內(nèi)沿線共有6個溫泉出露點,地?zé)崽锓植既鐖D1所示,水溫在27~58℃之間。1989年,于大湯池以東330m位置施工的地?zé)徙@孔(7號孔),孔深125.04m,水頭高出地面1.28m,降深40.58m時,流量為256.6.4m3/d,水溫54℃,抽水的同時,對已出露的溫泉(大湯池)進(jìn)行連續(xù)觀測,實測自流量為107.4m3/d,水溫58℃,(小湯池)自流量為8.6m3/d,水溫42℃。2021年,開展水文調(diào)查工作,測得(大湯池)自流量為80.0m3/d,水溫54.6℃,而小湯池消失。近些年來,湯池畈地?zé)釁^(qū)內(nèi),當(dāng)?shù)鼐用窦皟杉曳?wù)業(yè)共施工了40余口地?zé)峋祝?,年開采48.0~59.2℃地下熱水約為3.0×104~6.5×104m3(圖1)。
2.2地?zé)犸@示的地質(zhì)環(huán)境背景
岳西溫泉鎮(zhèn)地?zé)釁^(qū)在區(qū)域構(gòu)造上處于淮陽臺隆蚌埠期構(gòu)造層中,且同屬大別山區(qū),在新構(gòu)造運動的影響下,處于斷塊隆起狀態(tài),受區(qū)域北東向斷裂的影響,派生了一系列的次級斷裂和破碎帶,多被巖脈充填,寬度幾十米左右,沿此破碎帶往往有地下熱水以上升泉方式出露,形成以岳西縣湯池畈為代表的地?zé)崽铩8鶕?jù)地面調(diào)查、遙感解譯及區(qū)域地質(zhì)資料,地?zé)岱植紖^(qū)內(nèi)發(fā)育有3條斷層(F2、F3、F4)。根據(jù)地?zé)釁^(qū)地下水的賦存條件、水理性質(zhì)、水力特征及空間分布,可將區(qū)內(nèi)的地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、塊狀巖類風(fēng)化裂隙水及斷層脈狀低溫?zé)崴N類型。
(1)松散巖類孔隙水動態(tài)特征及其補、徑、排條件
地?zé)釁^(qū)松散巖類孔隙水的補給區(qū)和徑流區(qū)比較一致,其補給源主要為大氣降水和地表水,其徑流方向主要為從沖洪扇的上游向下游運移,側(cè)向排泄于河流之中,其動態(tài)變化特征季節(jié)性變化大。據(jù)收集的農(nóng)科所水井觀測資料,其豐水期水位與枯水期水位變幅相差0.52m,水溫變化7.7℃。其水化學(xué)成份與地表水成分比較相近。
(2)塊狀巖類風(fēng)化裂隙水動態(tài)特征及其補、徑、排條件
塊狀巖類風(fēng)化裂隙水其補給來源主要為大氣降水,其次為地下熱水的補給。據(jù)收集的區(qū)域資料,泉流量變化特征季節(jié)性變化大,豐、枯水期其流量相差可達(dá)26m/d,水溫變化1.4℃,其徑流方向從高地向低地運移,在地形低洼處往往以泉的形式排泄。在熱水異常區(qū),由于受地下熱水的補給,形成混合水,造成熱水的水頭下降并出現(xiàn)水溫降低現(xiàn)象,如老百姓地?zé)峋诔删^程中,當(dāng)套管未完全阻隔風(fēng)化帶裂隙水(套管下入深度不夠),則該井的水溫往往只能在40℃左右,套管止水效果好(一般在36~42m之間,稍大于地?zé)崽锏娘L(fēng)化帶厚度時),水溫一般在50~60℃之間。在抽水試驗的初期,觀測孔的水位出現(xiàn)先降、隨后不降反升的現(xiàn)象,說明抽出的地下水在抽水初期部分為風(fēng)化帶裂隙水,風(fēng)化帶裂隙水與地下水熱水(深層)具有一定的水力聯(lián)系。另從抽水時不同時間所采集水樣分析成果,具有地下熱水標(biāo)志的化學(xué)組份(如F-、SiO2、Na+、pH值)含量均出現(xiàn)增加現(xiàn)象,且水溫也有漸升高現(xiàn)象,也論證兩含水層之間有一定的補給關(guān)系。
(3)斷層脈狀低溫?zé)崴膭討B(tài)特征及其補、徑、排條件
地?zé)崽飬^(qū)斷層脈狀低溫?zé)崴吹叵聼崴疄樯畈康叵滤饕植加贔2、F3、F4斷層形成的三角區(qū)域,具有承壓性,在地?zé)崽锞哂幸欢ǖ膲毫λ^,說明其補給區(qū)對排泄區(qū)來說需有一定的高度,根據(jù)地形地貌特征及相關(guān)同位素的分析,其補給區(qū)應(yīng)在北東方向的低山區(qū),接受大氣降水及地表水的補給后,經(jīng)深循環(huán),遇導(dǎo)水構(gòu)造帶在地形適宜的位置以泉的形式排泄于地表水中,對流經(jīng)地?zé)崽飽|部蔡家河上下游水溫的長期監(jiān)測,上游的水溫低于下游水溫,且枯水季節(jié)更加明顯。豐、枯水期采集樣品的分析結(jié)果表明,豐水期時河流上、下段的組份基本相同,枯水期時,河流下段水中熱水標(biāo)志性組份(Na+、F-、SO2-)的含量明顯高于河流上段。由于近幾年,當(dāng)?shù)厝罕姛o序開采利用地下熱水,致使大湯池受其影響,其流量、水溫及化學(xué)組份明顯受地?zé)峋椴捎绊懀渲蠪-、SO2-的含量下降明顯。
3.隧道沿線的地下水分布概況
根據(jù)對隧道沿線的地下水分布情況的調(diào)查,隧道沿線未見地?zé)岙惓|c,所見的地下水均為常溫水,這些地下水點,均為下降泉,流量普遍<1.0L/s(表1、表2)。
4.隧道沿線地下水及隧道施工對地?zé)釁^(qū)補徑排條件的影響評價
4.1對補給條件的影響評價
根據(jù)隧道沿線的地下水情況的調(diào)查,隧道沿線未見地?zé)岙惓|c,所見的地下水均為常溫水,這些地下水點,均為下降泉,流量普遍<1.0L/s。
湯池畈地?zé)釁^(qū)的地下熱水的控水?dāng)鄬邮荈4,此斷層走向40°~50°,基本是沿蔡家河的河谷往北東延伸。根據(jù)氫氧同位素的測試結(jié)果(表3)分析推測:地下熱水的主要補給源為大氣降水形成的表面流,再通過孔隙裂隙入滲補給地下水,大部分補給淺循環(huán)地下水,少部分經(jīng)深循環(huán)成為地下熱水,補給區(qū)高程約為500~700m之間,結(jié)合地形分析,補給區(qū)應(yīng)在湯池畈北東方向的應(yīng)沖一帶的低山區(qū)(圖2)。
主線隧道距補給區(qū)約1.2km,該處隧道段標(biāo)高470m左右,地?zé)嵫a給區(qū)高程約為500~700m之間,隧道段及線路在地?zé)嵫a給區(qū)西南部穿過,但不經(jīng)過地?zé)嵫a給區(qū),且隧道段和線路及地?zé)嵫a給區(qū)位于地表分水嶺兩側(cè),地下水徑流方向分別為南東、南西方向。隧道沿線所在區(qū)域均為變質(zhì)巖類,除了見到一些裂隙外,并無巖溶洞隙或斷層與之溝通。因此,主線隧道段施工對湯池畈地下熱水的補給源區(qū)基本無影響。
比較線隧道距補給區(qū)約2.2km,隧道段標(biāo)高460m左右,隧道距離地?zé)嵫a給源區(qū)較遠(yuǎn),且補給條件和地下水徑流方向均所處不同區(qū)域和方向。因此,比較線隧道段施工對湯池畈地下熱水的補給源區(qū)無影響。
4.2對徑流條件的影響評價
湯池畈地?zé)釁^(qū)地下熱水的補給區(qū)在其上游5km以外的應(yīng)沖一帶的山地及河谷,補給源為大氣降水形成的表面流,通過孔隙裂隙入滲補給地下水,大部分補給淺循環(huán)地下水,少部分經(jīng)深循環(huán)成為地下熱水,總體徑流方向為南西向。主線隧道及比較線隧道均未穿過湯池畈地下熱水的徑流區(qū)域,僅擬建高鐵線路通過該徑流區(qū)(即F2斷層),均為分離式立交橋梁上跨通過,且橋梁基礎(chǔ)埋深較淺,對區(qū)域上降雨入滲不影響,加之地下熱水是地下水在深部循環(huán)的產(chǎn)物,地下熱水熱儲深度約895m,淺部工程無法影響其深部徑流條件。因此,主線及比較線隧道段施工均不會干擾地下水徑流通道,也不會改變湯池畈地?zé)釁^(qū)地下水補給的徑流條件。
4.3對排泄條件的影響評價
湯池畈地下熱水的排泄區(qū)在蔡家河的河漫灘上,地下熱水的自然排泄口標(biāo)高均在390m以下,而隧道出口標(biāo)高正線為461.3m,比較線隧道出口標(biāo)高461.1m,這些隧道口施工段標(biāo)高都比湯池畈地下熱水的自然排泄口標(biāo)高要高出70m左右。另外,湯池畈地下熱水是沿近東西向斷裂破碎帶排泄,隧道及線路均未通過湯池畈地?zé)釁^(qū)的排泄區(qū),且距排泄區(qū)較遠(yuǎn),與隧道距離分別為3.6km、2.4km,與線路距離為2.0km,均不會與湯池畈地下熱水的排泄區(qū)重合或相交,因此,主線隧道段和比較線隧道段在施工過程中對湯池畈地下熱水的排泄區(qū)都無影響。
5.地?zé)釁^(qū)對隧道工程的影響評價
通過對湯池畈地?zé)釁^(qū)補給、徑流、排泄條件分析,結(jié)合地?zé)釁^(qū)與隧道位置,地?zé)嵫a給源區(qū)距離隧道較遠(yuǎn),且補給條件和地下水徑流方向均所處不同區(qū)域和方向;地下熱水是地下水在深部循環(huán)的產(chǎn)物,主線隧道及比較線隧道均未穿過湯池畈地下熱水的徑流區(qū)域,僅擬建高鐵線路通過該徑流區(qū),均為分離式立交橋梁上跨通過,且橋梁基礎(chǔ)埋深較淺,淺部工程無法影響其深部徑流條件;湯池畈地下熱水是沿近東西向斷裂破碎帶排泄,隧道及線路均未通過湯池畈地?zé)釁^(qū)的排泄區(qū),且距排泄區(qū)較遠(yuǎn)。因此,湯池畈地?zé)釁^(qū)對隧道工程無影響。
綜上所述,主線和比較線隧道施工對湯池畈地?zé)釁^(qū)的補給、徑流、排泄區(qū)無影響;湯池畈地?zé)釁^(qū)對隧道工程亦無影響。
6.結(jié)論
通過對六安-安慶鐵路青天嶺隧道段的現(xiàn)場調(diào)查,結(jié)合湯池畈地?zé)釁^(qū)形成的地質(zhì)背景分析,基本確定:主線青天嶺隧道段及比較線的青天嶺隧道施工及運行后,對湯池畈地?zé)釁^(qū)的補給條件、徑流條件和排泄條件均不構(gòu)成影響,但隧道出口后的線路要穿過地?zé)釁^(qū)的補給區(qū),局部開挖導(dǎo)致入滲量減小,但對深循環(huán)形成的地下熱水無影響;湯池畈地?zé)釁^(qū)對隧道工程亦無影響。
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