宜萬鐵路巖溶與地質構造

2016-01-26 14:56:17 來源：用戶投稿作者：圖2-13至圖2-15

地質構造控制可溶性地層的展布和連續性，控制巖溶發育的方向、部位和空間展布，控制巖溶發育的強度和深度。

一、褶皺與巖溶的關系

褶皺變形的不同部位其變形強度和對地層的切割程度各異，破裂變形的力學性質不同、破裂程度不同，其裂隙介質的導水性也不同。它們往往控制地下水系統的邊界，影響地下水流的交替強度，從而控制巖溶、巖溶水的發育。不同的褶皺部位其變形機制不同、破裂結構面切割程度不同，巖溶、巖溶水發育程度的差異亦明顯。

(一)褶皺核部

(1)背斜核部。巖層受構造應力作用，于垂直主應力方向產生壓縮變形，形成背斜、向斜褶皺構造。褶皺核部應力集中，巖層受強烈擠壓，并產生以下現象：

1)與褶皺變形同時產生的、配套的第一序次的“X”形扭節理裂隙。

2)隨著巖層的彎曲變形，弧頂產生第二序次的拉張應力，形成縱向張性裂隙。　背斜核部該裂隙上寬下窄;向斜弧頂于中和面以下與背斜相反，上窄下寬。

3)隨著褶皺變形的強烈，引起層面的大幅滑移，層間的扭應力(低序次)使層間產生大量破劈理。

4)隨著褶皺變形的加劇，使巖層內物質順層間引起重分配，使褶曲的頂部加厚，翼部變薄;剛性巖層(如灰巖)因厚度難改變，結果在褶曲頂部巖層間相互脫開(形成頂部“虛脫”現象)，層間形成空隙空間。

褶皺核部是地應力集中、巖體變形最強烈的地方，上述破裂結構面的疊加，使節理裂隙集中、密集發育，提供強滲流通道，且易溶蝕成槽谷、洼地，有利于地表水的匯集及集中滲漏，為巖溶、巖溶水的發育提供了場所和條件。如齊岳山隧道工程區為緊密背斜褶皺，核部組成背斜山地，并發育縱向槽谷、洼地，有利于降雨、地表水的匯聚。巖層較陡立，層間裂隙(破劈理)、核部構造節理裂隙發育，有利于巖溶的發育及地下水的滲漏、儲存。2006年7月5日暴雨(120mm/d)背斜核部DK363+095～+103掌子面右拱腰、邊墻大突水達13 000m³/h(圖2-4、圖2-5)。

圖2-4齊岳山隧道地區水文地質平面縮圖

1.地表河流及流向;2.斷層;3.地層界線;4.分水嶺;5.暗河及出口;6.泉

圖2-5齊岳山背斜核部縱斷面涌水點

(2)向斜核部。向斜核部的受力變形機制與背斜核部類似，只是向斜核部巖層彎曲弧頂變形強烈部位位于中和面以下，處于深埋部位，巖溶化作用難于企及。但它對巖溶、巖溶水發育的控制作用仍不可忽視。

向斜核部處于負地形時，向斜兩翼組成山地和斜坡，向斜核部標高最低，成為地表水和地下水匯聚、徑流、排泄的場所，常發育大型暗河溶道，也常是排泄基面的所在地，如小溪暗河即發育于金子山復向斜的小溪次級向斜中(圖2-6)。

圖2-6小溪河暗河系統平面示意圖

1.暗河天窗;2.暗河及進出口

向斜核部處于正地形時，向斜核部為山地臺原，山地臺原發育的溶蝕洼地、巖溶漏斗分布于向斜核部，其方向與向斜軸向一致，核部巖層產狀相向，接收臺原巖溶洼地等的入滲和山地側向巖溶水、地表水的補給，于向斜核部匯聚、徑流成暗河(溶道型巖溶)。如八字嶺隧道工程區為山地向斜，東、西、南三向被河溪深切，北部與大山相連;向斜核部上方山地臺原巖溶發育，降雨入滲匯入核部;北部山地的巖溶水側向補給向斜核部;北部山地下來的響水坪、張三坡兩溪溝的地表水直接注入地下，上述入滲、注入水流于核部匯成牛　鼻子洞暗河，沿軸向徑流、排泄于泗渡河(圖2-7)。

圖2-7八字嶺隧道區水文地質縮圖

1.地表河流;2.地層界線;3.暗河及進出口;4.分水嶺

(二)褶皺的轉折部位

背斜的傾伏端、褶皺的轉折部位，巖層皆發生曲面彎曲，產生低序次應力場，巖層的受力條件與背斜核部類似，節理裂隙密集，有利于巖溶發育，是巖溶的好發部位。

(1)如別巖槽隧道為箱型背斜，核部巖層產狀平緩，巖體變形、變動較小，節理裂隙欠發育;箱型背斜核部橫剖面的兩側的轉折端(核部產狀平緩處至兩翼產狀變陡的轉折部位)應力集中，巖體變形較大，破裂結構面(斷層和節理裂隙)發育(如東翼的茨竹埡斷層等)，相應巖溶隨之發育，廟坪暗河的主要徑流段、隧道出口突水截流廟坪暗河的地段皆位于轉折端(圖2-8、圖2-9)。