浅析岩溶地下水的特征及涌水治理措施

浅析岩溶地下水的特征及涌水治理措施

【摘要】在进行地面地质调查和钻探工程工作中，可以深入到岩溶地下水的内部，利用工程物探、水文试验等工程手段，对岩溶地下水的发育规律和控制因素进行分析，进而掌握地下水的特征。涌水的出现会严重影响到地下水的流通，而集中涌水又常常出现在不同岩性接触的部位，其治理的难度也随之加大，所以治理人员必须要合理掌握涌水治理的方法，采取合理、科学的治理手段，达到预期的治理效果。岩溶地下水的特征分析有利于明确地下水的成分和形成规律，笔者基于岩溶地下水的本质特征，研究涌水治理的措施，使地下水系统可以正常运行，为生态环境的保护做出贡献。

【关键词】岩溶地下水；特征；涌水治理措施

前言

目前，在社会生产加工频繁的情况下，水资源正在不断的减少，这种不可再生资源如果枯竭，将会直接影响到人们的生活和正常生命活动，所以各个生产部门要强化节约用水的意识，水系治理单位应该组织相关技术人员对水质进行分析和研究，采取有效的措施治理涌水，掌握不同阶段的岩溶地下水特征。只有这样才能满足可持续发展的要求，避免涌水的出现而破坏地下水土结构，如果在工程施工过程中出现涌水，不仅会影响到工程施工的进度，最重要的是会对施工人员的人身安全造成严重的威胁。因此，研究人员必须要对岩溶地下水的特征进行采集和分析，为工程施工提供有效的安全保障。

1 岩溶地下水的特征

1.1 岩溶地下水的系统特征

岩溶水系统是指具有统一补给来源和排泄区的地下水单元，一个系统内的岩溶水是一个整体，某一部分接受或排泄的水量就是整个系统收入或支出的水量；一般来说，不同系统之间的水力联系较差或无水力联系。岩溶地下水是地下水的一种重要类型，分析其特征首先要明确岩溶地下水的系统发育，一般情况下，地下水中丰富的岩溶地下水都会存储在管道化程度比较高的介质中，在无外力作用下，岩溶地下水不会出现涌水的现象。岩溶地下水在能量、流态、空间分布等许多方面具备地表河水的特征，具有支流、流域和排泄口等地表水系的构成要素，而成为具有一定流域面积的地下水系，不同水系之间还存在袭夺等地表水系的演变行为。因此，分析岩溶地下水的特征必须要掌握先进的研究方法，利用地下水动力学的理论和方法，对岩溶地下水进行系统性的研究，其中，明渠化特征是研究的重点，研究人员要结合探测技术，对岩溶地下水的岩溶管道空间位置、形态、岩溶水分布条件进行确定。同时岩溶地下水的系统性特征研究也是应用其他方法预测涌水量的基础，所以研究人员要保障数据分析的准确性，掌握详细的数据信息。

1.2 浅部岩溶地下水特征

浅部岩溶地下水系统是指标高在520m以上的岩溶水，在工程项目进行时研究人员需要结合浅部岩溶地下水的分布与标高、构造形迹分布，浅部岩溶的地形地貌特征也会对地下水的特征产生影响。地下水在宏观影响因素的控制下，可以将浅部岩溶地下水划分为南东侧（T2b3）、背斜轴（T2b1）和北西侧（T2b3）三个岩溶水系统，背斜南东翼T2b3岩溶水系统分布于泥岩隔水层，在本工程中的面积约12km2，总体地势北西高南东低。由于该岩溶水系统占有面积较窄，岩溶紧凑，岩层产状陡，发育了层间逆冲断层，地下水补给条件较好，地下水径流途径较短，地下水动态较明显，隧道穿越段较短，可见，岩溶水对隧道涌水影响较大。背斜北西翼T2b3岩溶水系统的两侧分别为三叠系统二段泥岩隔水层，本工程中面积约20km2，主要由T2b3灰色薄层状泥质灰岩、含泥质灰岩、白云岩、钙质泥岩、石膏、硬石膏组成，总体地势北高南低，沿构造轴线分布有大量泉点，且出露位置较高，四季流量变化较小。地下水总体由沿构造轴线自南西向北东运移，由于该岩溶水系统覆盖于厚层三叠系须家河组砂、页岩以下，具有承压性。浅部岩溶地下水也会对水质层的结构造成破坏，内部岩溶结构的损坏会降低地下水合理排放的水平，其基本特征的改变非常不利于工程的施工。

1.3 深部岩溶地下水特征

本文研究的项目是隧道管道内部岩溶地下水的特征，深部岩溶地下水勘察时施工背斜北西翼CK9钻孔至355m时揭穿巴东组三段夹的石膏层时出现涌水，取水样测定SO42-高达1600mg/l，水头高出孔口（标高883m）4.10m，表明存在承压水。施工于巴东组地层的3个钻孔均揭露泥质灰岩等存在溶蚀、溶缝现象，通过流量测井试验确定巴东组泥质灰岩渗透系数在0.008～0.792m/d。勘探表明，巴东组泥质灰岩中存在深层承压水，水头较高，承压水矿化度较高，表明处于封闭环境中。巴东组灰岩的深部岩溶化程度不高，以小的溶孔、溶缝为主，处于标高550以下，巴东组泥质灰岩渗透能力较差，当隧道揭穿深层承压水系统时，系统提供的静储量比较大，水源丰富，发生高压涌水的可能性较大。笔者结合分析的边坡数据，研究边坡数据对水质岩层稳定性的影响，

表1 边坡稳定性分析表

剖面边坡工况重度1 面积1 重度2 面积2 单层房屋荷载层数长度重量倾角粘聚力

编号γ（KN/m3）S（㎡）γ（KN/m3）S（㎡）KN/m F m Qi（KN/m）θi（°） Ci（KPa）

5---5’AB 天然状态25.21 350.39 20.00 49.69 20.00 8.00

13.07 11918.33 26 50.00

5---5’ 饱和状态25.43 350.39 21.00 49.69 20.00 8.00 13.07 12045.11 26 40.00

2 涌水治理的措施

2.1 加强超前预报和钻孔钻探

本工程进行时，对工程进度和施工人员人身安全造成威胁的最大因素就是涌水，基于此，笔者分析应该在工程施工之前加强超前预报和钻孔钻探，超前预报可以使施工人员及时了解到岩层结构，利用现代化监控设备对水质进行检测，技术人员需要对检测的数据进行分析，通过对比找到可能出现的涌水原因。钻孔钻探技术的加固可以准确对富水带进行提前加固处理，这样即使出现涌水稳定的富水带也可以对水质层采取有效的保护，不会使涌水影响到工程施工。在富含水的断层破碎带施作应采取深孔预注浆堵水施工，固结围岩并止水，防治大量涌水进入隧道，造成水灾。技术人员应尽最大努力减少隧道排水及实现限量排放，根据工程施工的实际情况和工程量，选择合理的排放口，使涌水可以从隧道施工出口流出。本文研究的施工隧道允许排放标准与工程部位、地质状况和使用功能有关，同时又直接影响着工程造价，过高的允许排水标准只能片面的增加工程费用，在此基础上，技术人员必须要对隧道施工部位进行合理的布置。由于地层内地下水状况的变化较多，因此允许排水标准必须有多项指标，即可规定任意一平方米面积内的的最大涌水量，也可规定隧道每50m范围内的最大涌水量，还可以对单点最大涌水量（集中涌水）进行规定。2.2 加强涌水堵截力度

在隧道施工过程中，即使没有出现涌水，也要采取有效的措施对涌水口进行堵截，然后辅以疏排措施，以此保证地下水的正常循环，在隧道施工过程中，施工方为了提高工程进度，往往会采用大量的施工器具，当器具作用在水质层时，对水质结构造成不同程度的损害。因此，从水保护角度考虑，在工程施工中，技术人员要合理排放地下水，确保排放的地下水不会引起地下水资源的干涸，同时又可以保护水质层结构，具体估算方法采用隧道穿越的地下水汇集区域内的降水量应不小于本区域内的地表径水净流失量、以及隧道内的排水量之和。以这种方法计算分析，涌水堵截的力度必须要保障地下水结构的稳定性，并可以协助隧道施工工程，对地下水系统进行合理的处理。基于城市的建设和规划要求，施工单位的地下水排水量不应该引起水土流失，要保障自然资源的稳定，水土流失与地层特点及裂隙填充形式有关，地下水的排放必然会带走土层中或裂隙中的细小颗粒，如果这种排放是任其发展的话可能会长期的地下水活动过程中使地层土质或裂隙充填物流失。加强涌水堵截力度会更好的预防水土流失，也可以从根本上保护施工过程的安全，堵截措施的应用可以使地表进一步沉降或地下涌水量不断减少，保护原有的围岩结构，不会使隧道管道因为涌水的冲击而产生变形。一般情况下制定的排放地下水标准可以对规定区域的排放量进行限定，对地下水区域中的管道进行控制，隧道施工会出现很多突水点，涌水会从突水点涌出，随着突水点的扩大，涌水量也会不断增加，基于这方面考虑，施工人员必须要对涌水进行堵截，合理设置岩溶层结构。涌水堵截之前技术人员需要对涌水量进行准确的测定，根据涌水量确定涌水堵截的方法，这样更加贴合实际的施工需求，可以更加具有针对性的解决水资源保护问题。

3 结语