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（長(zhǎng)沙地鑫巖土工程技術(shù)有限公司　湖南　長(zhǎng)沙　4100012）

巖溶隧道的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

■張?jiān)鰧汓S慧

（長(zhǎng)沙地鑫巖土工程技術(shù)有限公司湖南長(zhǎng)沙4100012）

目前我國(guó)巖溶長(zhǎng)隧道的現(xiàn)行設(shè)計(jì)和施工仍遵循固有的"以排為主"的原則，由于巖溶地層的獨(dú)有特征，導(dǎo)致在施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中隧道出現(xiàn)嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害，同時(shí)水資源、土地資源遭受破壞，生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境日趨惡化，直接影響隧道范圍的可持續(xù)發(fā)展。本文對(duì)巖溶隧道的修建對(duì)環(huán)境造成的影響以及巖溶隧道的地下水未采用全封閉措施出出現(xiàn)的后果進(jìn)行分析，以期為巖溶隧道的建設(shè)提供參考。

巖溶隧道環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

1　前言

碳酸鹽類巖石(如：灰?guī)r一般具有可溶性，和其他巖石相比，在其組成的地層中水文地質(zhì)特征及工程地質(zhì)條件有其獨(dú)有的特征。灰?guī)r等可溶巖往往構(gòu)造裂隙在水流的作用下不斷擴(kuò)張形成溶隙或管道，具有不均一和明顯的各向異性，不僅出現(xiàn)導(dǎo)水現(xiàn)象，而且能使土顆粒在水流作用下順溶隙或管道遠(yuǎn)移。正是這種特性，在可溶巖地區(qū)修建隧道會(huì)出現(xiàn)各種地質(zhì)災(zāi)害，還會(huì)產(chǎn)生環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題，直接影響可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì)。

2　巖溶隧道的修建對(duì)土地資源和水資源的影響

有土地、有水源，就會(huì)有植物、動(dòng)物，也就有人的生存空間和物質(zhì)基礎(chǔ)。在巖溶地區(qū)修建地下工程，特別是巖溶長(zhǎng)隧道，一旦破壞了自然平衡，破壞了水環(huán)境，就會(huì)使水資源和土地資源遭受破壞，人類將受到懲罰。

如果修建巖溶隧道的措施不當(dāng)，將會(huì)把寶貴的地下水資源轉(zhuǎn)變成隧道內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害，并使環(huán)境地質(zhì)惡化。

2.1造成水資源流失及其惡果

（1）隧道修建，形成人工集水廊道，構(gòu)成人工侵蝕基準(zhǔn)面，造成了惡劣現(xiàn)象。例如，在隧道兩側(cè)降落漏斗內(nèi)的地下水降至隧道標(biāo)高、上部的地下水全部疏干、良好的水環(huán)境遭受破壞、寶貴的水資源流失等。

（2）水資源流人隧道成為水害。眾所周知，隧道應(yīng)盡量保持干燥無(wú)水，特別是電氣化隧道。水在隧道中是一種病害，但以排為主的隧道多伴隨有水害產(chǎn)生，只不過(guò)程度大小不同而已。大則危及施工安全、隧道安全及運(yùn)營(yíng)安全。如：南嶺隧道突泥突水，經(jīng)常停工，險(xiǎn)些造成人身傷亡；大瑤山隧道在運(yùn)營(yíng)3年后，突水涌泥而中斷行車。

（3）隧道影響范圍之內(nèi)，由于降落漏斗的產(chǎn)生，水平潛蝕和垂直潛蝕在原始狀態(tài)下有了大幅度的加強(qiáng)，因此產(chǎn)生土顆粒順?biāo)鬟\(yùn)移，地表坍陷不斷，病害不斷發(fā)生，耕地不斷減少。

2.2土地資源的惡化

（1）巖溶隧道漏水的通道較其他任何地層，有其更通暢的特征，因此造成地表跑水、跑土、跑肥，造成土垠瘠薄，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受損失。

地下水涌人隧道越多，土顆粒流失越重；細(xì)粒沖失，質(zhì)地逐漸變粗，土瑯變薄，土壤中的肥力損失越大，相應(yīng)農(nóng)作物產(chǎn)量就越低。

我國(guó)土地資源有限，巖溶山區(qū)尤為如此。土地面積的不斷減少，質(zhì)量不斷下降，必然影響人民的生活質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

（2）地質(zhì)環(huán)境惡化

巖溶地區(qū)，特別是碳酸鹽巖裸露的山區(qū)，原本就有“窮山惡水”之稱。其之所以被稱為”窮山”，多為巖石裸露、土層零星而瘠薄，植物生長(zhǎng)條件差，動(dòng)物的棲息繁衍條件差，人類生存條件差。所謂“惡水”即下雨滿地流，天晴貴如油。大雨容易出現(xiàn)澇災(zāi)，無(wú)雨出現(xiàn)旱災(zāi)，水保持不住，土保持也不容樂(lè)觀。如果人類活動(dòng)再繼續(xù)破壞既有環(huán)境，將增加貧困的加劇，最終成為不毛之地。

生態(tài)環(huán)境的惡化，促進(jìn)石漠化的漫延，據(jù)有關(guān)資料證明，灰?guī)r地層的風(fēng)化速度一萬(wàn)年僅1 cm的土層，自然狀態(tài)下的風(fēng)蝕、水蝕都難以保持，因此山區(qū)常見(jiàn)裸露灰?guī)r，可見(jiàn)灰?guī)r地區(qū)土層的寶貴。

①運(yùn)營(yíng)過(guò)程的水土流失

大瑤山隧道涌水中泥砂含量為3.3%～15%。，南嶺隧道涌水中泥砂含量為1.3%～5%，最大為12.3%，廣渝高速公路華瑩山隧道測(cè)定泥砂含量為7%～9%。以大瑤山隧道斑古坳巖溶段坍陷區(qū)大約1.86km2估算，選用4～6月共計(jì)3個(gè)月雨季和涌水含泥砂量低值3.3%粗算，每年地面水土流失約5.4cm，相當(dāng)于風(fēng)化速度的5.4萬(wàn)倍。

根據(jù)上述的計(jì)算分析得出2點(diǎn)結(jié)論：

其一：灰?guī)r地層的風(fēng)化速度極慢，在地表如不采取可靠的水土保護(hù)措施，石漠化會(huì)不斷漫延。其二：巖溶隧道若不采取封閉措施，石漠化將會(huì)以風(fēng)化速度成千上萬(wàn)倍增長(zhǎng)。

②水土流失使生態(tài)環(huán)境惡化和人們生活貧困，長(zhǎng)期發(fā)展將是一片沒(méi)有水源、沒(méi)有活力、沒(méi)有發(fā)展的禿山石漠，成為一片“死地”。長(zhǎng)期安居樂(lè)業(yè)居住當(dāng)?shù)氐拇迕駥⒈黄冗w移，有可能出現(xiàn)人們不愿見(jiàn)到的移民問(wèn)題。

③水土流失是由量變到質(zhì)變的過(guò)程，目前是隱形，不易引起重視，但到完全顯形時(shí)，人類將付出沉重的代價(jià)。

3　巖溶隧道現(xiàn)行設(shè)計(jì)問(wèn)題

全封閉不僅是隧道本體的拱頂、邊墻及底部，還應(yīng)包括為隧道掘進(jìn)服務(wù)的平導(dǎo)、豎井、斜井等輔助措施，任何一個(gè)環(huán)節(jié)處理不好，都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害。

3.1隧道漏水對(duì)工程的危害

隧道滴水、漏水對(duì)隧道襯砌的長(zhǎng)期侵蝕，結(jié)構(gòu)破壞鋼筋銹蝕；對(duì)路基上部結(jié)構(gòu)，如：鋼軌、墊板、螺栓等的腐蝕；基床長(zhǎng)期侵蝕可能存在的翻漿冒泥等。

3.2運(yùn)營(yíng)安全和人身安全的危害

電氣化隧道拱頂漏水對(duì)設(shè)備破壞和安全危害極大；隧道內(nèi)水量大、濕度高、環(huán)境惡劣等不利因素，將直接影響作業(yè)人員施工。

3.3施工安全得不到保障，工程進(jìn)度受阻

巖溶隧道的涌水使施工無(wú)法進(jìn)行，這種工程實(shí)例不少。如：大瑤山斑古坳豎井淹井，南嶺隧道9次大規(guī)模突水涌泥均給施工安全帶來(lái)危害，施工無(wú)法進(jìn)行。21世紀(jì)初期的渝懷鐵路及目前施工的宜萬(wàn)鐵路都出現(xiàn)施工受阻的問(wèn)題。

3.4地質(zhì)災(zāi)害的形成及環(huán)境地質(zhì)的惡化

地表水?dāng)嗔?、井泉干枯，地表農(nóng)業(yè)灌溉及居民飲用水短缺，同時(shí)大量地表坍陷，交通、房屋等與人們生命、生活息息相關(guān)的物質(zhì)基礎(chǔ)受到破壞。如南嶺隧道施工期發(fā)生65處陷穴，大瑤山隧道出現(xiàn)坍陷139處。

地質(zhì)環(huán)境及水環(huán)境惡化有短期內(nèi)顯現(xiàn)出來(lái)的，同時(shí)也有長(zhǎng)期演化，由量變到質(zhì)變的過(guò)程，一旦災(zāi)難成為現(xiàn)實(shí)，留給后人的將是無(wú)可挽回的損失。

應(yīng)該指出，在當(dāng)前方案比選中，經(jīng)濟(jì)比較并未列入難以估算的地質(zhì)環(huán)境所造成的經(jīng)濟(jì)損失，后期社會(huì)影響及經(jīng)濟(jì)賠償無(wú)法列人工程預(yù)算中去。

4　結(jié)論

巖溶地區(qū)鐵路隧道的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題已經(jīng)引起了廣泛重視，但習(xí)慣勢(shì)力和舊有觀念不易改變，因此要徹底更新觀念。制定強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的法律法規(guī)約束，不僅有利于保護(hù)環(huán)境和維護(hù)生態(tài)平衡，同時(shí)也能夠保證鐵路交通繁榮并且不會(huì)引起地質(zhì)環(huán)境的惡化。

[1]張民慶 黃鴻健田四明.巖溶隧道安全設(shè)計(jì)、施工與鐵路工程學(xué)報(bào)，2007,104(5): 75-77.

[2]呂強(qiáng).鐵路隧道穿越巖溶群區(qū)施工控制技術(shù)研究 [J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2005,4(42): 32-36.

F407,1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-415-1