隧洞区岩溶水文地质勘察的方法及手段与勘察阶段及岩溶水文地质条件复杂程度密切相关。
(1)规划阶段。以收集资料及现场岩溶水文地质调查、室内分析为主。根据岩溶水文地质调查情况,对隧洞区岩溶发育的总体规律及水文地质特征进行系统分析,划分地下水流动系统,初步分析地下水的主要渗流带或岩溶管道、暗河的主要位置,以及地下水流量与动态特征。根据岩溶水文地质条件初步分析成果,对隧洞区可能存在的主要问题进行分析评价,为隧洞选线规划提供相关地质建议。
(2)初步勘察阶段(水电预可或水利可研)。根据选点规划及隧洞初步布置情况,对可能布置隧洞的相关地段进行地质测绘及岩溶水文地质调查,调查的范围应包括可能的洞线比较范围及可能影响洞线比较的地区;重点调查相关地段可溶性地层分布与结构、构造发育特征、地面岩溶发育特征、岩溶大泉的分布与泉水动态特征等,根据调查情况进行岩溶水文地质分析,评价其可能对隧洞岩溶涌水带来的影响。并根据调查、分析情况,采用物探及验证性钻孔、地下水观测与试验、示踪试验等方法,评价其影响的可能性及初步影响程度,以及其可能带来的环境水文地质问题与影响,提出相应的隧洞选线建议及下步工作建议。
(3)详勘阶段(水电可研及水利初设)。根据基本选定的隧洞线路,针对上阶段岩溶水文地质评价结果及物探、钻探揭露的异常,开展详细勘察及评价工作;勘探工作主要集中布置在主渗流带、岩溶异常区、过沟浅埋段。主要开展的工作为岩溶水文地质复核性调查、物探、钻探及地下水位长观、复核性连通试验等;并针对可能发生的岩溶涌水,开展地下水动态试验、渗透性测试、岩溶管道的空间分布调查、相关地表水体调查与连通试验等工作,进行隧洞岩溶涌水可能性评价及涌水量、涌水压力的估算。
(4)施工期勘察工作。前期勘察工作中,受交通条件、作业环境等影响,隧洞区主要勘察工作以地质测绘、岩溶水文地质分析、物探及验证性钻探为主,开展大规模的重型勘探工作不现实,且控制范围也较为有限。因此,应特别重视施工地质工作及施工期补充勘察工作。通过施工地质编录与分析,验证前期分析成果,尤其是断层及长大裂隙、岩溶发育规律、具体岩溶管道的空间分布与规模、突涌水特征等地质问题,当发现可能存在影响洞室围岩、充填物稳定或施工安全的岩溶涌水问题时,应及时开展相应的补充勘察工作,并提请建设方、设计及施工单位及时采取相应的处理措施。对岩溶水文地质条件复杂,且一旦发生岩溶涌水可能给施工安全及今后的运行造成极大影响的隧洞,应开展必要的地质超前预报,结合前期地质资料及施工开挖揭露的地质情况,采用合适的物探方法或钻孔、导洞等进行超前探测,综合评价,及时为施工及结构设计提供详细的地质资料。(www.daowen.com)
综前所述,随着水文地质勘察理论的进展、经验总结及CT、EH-4、高密度电法等精确探测手段的应用,现代引水隧洞水文地质调查主要采用“地质调查+精确物理勘探+验证性钻孔及水文地质试验”的综合方法。如修建于岩溶地区的大花水水电站5km长的引水隧洞,在岩溶水文地质调查、分析的基础上,对重点洞段采用EH-4方法进行探测,搜索到溶蚀异常区及可能的岩溶管道分布位置后,采用钻孔进行验证,并辅以必要的地表及钻孔连通试验,较好地查明了隧洞沿线的岩溶水文地质特征,成功预测了岩溶发育位置、溶洞规模与空间展布、可能发生岩溶涌水的洞段和类型。施工开挖表明,隧洞开挖揭露后的涌水特点与前期预测吻合度较好(图1.1.2-1)。
锦屏二级水电站四条引水隧洞一般埋深1500~2000m,平均埋深约1610m,最大埋深约为2525m,岩溶水文地质条件复杂,岩溶突涌水等复杂工程地质问题是该工程主要技术问题之一。但该电站地处深山峡谷地区,交通不便,埋深大,前期勘察过程中虽采用了系统的勘察方法,甚至超长勘探平洞等,但揭露的地质区域较为有限,对隧洞开挖过程中可能的涌水洞段、涌水量及其动态特征、地面环境水文地质影响、施工影响等,均难以得到准确合理的评价。因此,在施工期采用了多种手段进行地质超前预报,较好地对隧洞中可能发生的岩溶涌水问题进行了预测预报,为后续灌浆处理提供了有效资料。
图1.1.2-1 大花水水电站部分引水隧洞物探EH-4剖面示意图
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