野三關(guān)隧道全長13846m,隧道最大埋深600m。隧道穿越石馬壩背斜及二溪河向斜!”承焙瞬繛橹玖粝、泥盆系碎屑巖,兩翼為二疊系、三疊系灰?guī)r。其中,穿越二疊系棲霞組、茅口組、吳家坪組、長興組,及三疊系大冶組、嘉陵江組等灰?guī)r地層長度為8 772m,占整個隧道的63.4%;穿越志留系、泥盆系等碎屑巖長度為5 074m,占整個隧道的36.6%。隧道共穿越11條斷層(圖3-124)。

(1)隧道區(qū)巖溶強烈發(fā)育,地下水豐富,受構(gòu)造控制,水動力模式主要為背斜山地分流排水型。共發(fā)育有6條暗河及管道流,其中,③號、④號暗河對隧道影響較大。

④號暗河長出水口位于支井河橋頭,高程810m,長度10 540m,匯水面積8.35km2,測時流量233~762L/s,據(jù)訪問,該暗河天旱時水量極小,雨季水量較大且泉水渾濁,受季節(jié)影響較大。推測該地下河主通道在DK129+600附近從野三關(guān)隧道上方約50m處穿過。

③號暗河位于野三關(guān)隧道斜井上方附近,發(fā)育于石馬壩背斜核部二疊系茅口、棲霞組(P1m+q)的灰?guī)r層中,兩側(cè)受二疊系吳家坪組(P2w)頁巖阻隔,呈帶狀分布。暗河起于石馬附近的旺碑沖洼地,經(jīng)水洞坪、發(fā)屋灣、小兒坪,在苦桃溪中排出,暗河出口標高1 050m,高于隧道250m。暗河呈南西走向,在隧道上方斜穿隧道,長5km左右,總體水力坡度6%~7%,補給區(qū)域14.57km2。2003年9月~2004年8月觀測到的暗河流量為0.2~32萬m3/d,流量動態(tài)變化大。③號暗河巖溶水的流量動態(tài)與降雨關(guān)系密切,對降雨的反應(yīng)非常敏感,一般在中、大雨后10h內(nèi),暗河流量開始增長,1~2天后地下水流量將會恢復(fù)到正常值。巖溶水的流量動態(tài)變化大,衰減速度快。

從整體看,野三關(guān)隧道由于上部相對隔水層的阻隔,隧道的巖溶水文地質(zhì)條件相對較好,發(fā)生大規(guī)模突水突泥的地段相對較少;可能發(fā)生突水突泥地段主要在隧道中部,如F18斷層和③號暗河影響地段(DK124+300~DK126+000),以及出口段(DK129+000~DK130+049),特別在隧道出口附近可能遭遇④號暗河,可能發(fā)生大規(guī)模涌突水和突泥。另外在斷層破碎帶附近,可溶巖與非可溶巖接觸帶附近也可能發(fā)生較大規(guī)模的涌突水和突泥,并引發(fā)環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害(圖3-125)。在施工中必須采用封堵、排水、防滲等工程措施,強化地質(zhì)超前預(yù)報,確保施工安全,并制定好地質(zhì)災(zāi)害處理的預(yù)案措施。

圖3-124野三關(guān)隧道水文地質(zhì)圖

圖3-125野三關(guān)隧道工程地質(zhì)縱斷面圖

預(yù)測隧道最大涌水量為429 064m3/d,正常涌水量為114 747m3/d。

根據(jù)鉆孔的地下水位,DK116+750~DK118+825段隧道洞身以上水頭高度約為60~100m,DK118+825~DK129+400段隧道洞身以上水頭高度約為200~300m。應(yīng)注意高水壓對隧道帶來的影響,加強抗水壓襯砌。

(2)野三關(guān)隧道采用了EH-4、V5、GDP-32等物探方法探測深部巖溶發(fā)育情況,各種方法的綜合電性顯示,野三關(guān)隧道存在著多處低電阻巖溶異常,可分為淺部溶蝕異常和深部異常,淺部異常大都與地表溶蝕洼地和地表塌陷區(qū)對應(yīng),深度一般在100m左右,對隧道工程一般不會形成大的隱患;深部異常大部分與斷層有關(guān),且與淺部溶蝕存在連通關(guān)系,對隧道工程存在一定的影響。下面主要針對深部異常分述如下:

DK116+425~+600,EH-4分別在DK116+425隧道洞身、DK116+500洞身下方、DK116+550洞身上方和DK116+600洞身下方約70m處存在小的低阻異常,其他方法沒有反映,由于位于洞身或距洞身較近,應(yīng)引起重視,可作Ⅱ類異常考慮。

DK116+800~DK117+300,EH-4在DK116+975的洞身及下方發(fā)現(xiàn)小的低阻異常;V5分別在DK116+850、DK117+000和+200的洞身處,發(fā)現(xiàn)有低阻異常存在,其中DK117+000的異常與EH-4的異;疚呛希瑧(yīng)是較可靠的巖溶異常。另兩處其他方法沒有反映,但由于位于隧道洞身,也應(yīng)引起重視,可作Ⅱ類異?紤]。

DK117+730~DK118+150,V5分別在DK117+820和DK118+150的洞身處,發(fā)現(xiàn)有低阻異常存在,其他方法沒有異常顯示,DK117+820處異常有可能是柳山拐斷裂破碎帶引起,可作Ⅱ類異常考慮。

DK118+300~+875,EH-4在洞身上方約100m處發(fā)現(xiàn)小的串珠狀的低阻異常帶,分布在煤系地層中或與上覆下伏巖層的接觸面附近,有可能是含煤不均勻所引起,應(yīng)不會對隧道造成大的危害,可作Ⅲ類異常對待。

DK119+100~+250,EH-4在100~250m的深度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)較大的低阻異常區(qū),位于大冶組底部巖層界面附近,GDP-32在其上部有與地表連通的低阻異常,地面發(fā)育有溶蝕洼地和塌陷區(qū),因此可能是與地表連通的較大溶蝕區(qū),應(yīng)屬Ⅰ類異常,但距洞身有近300m的高差,異常在隧道斷面上沒有向下發(fā)展的趨勢,對隧道應(yīng)不會造成大的影響。

DK119+750,GDP-32在隧道上方約150m處的棲霞組低阻巖層中發(fā)現(xiàn)一處孤立的低阻異常,其他方法沒有反映,有可能是溶蝕異常,可作Ⅱ類異?紤]。

DK121+000~+250,沿F12斷層,GDP-32出現(xiàn)大片的低阻異常區(qū),與地表巖溶發(fā)育區(qū)連通,向下順斷層呈“V”字形延伸,異常中心位于DK121+200埋深約150m處,應(yīng)是與地表巖溶連通的較大型水平發(fā)育巖溶管道的一部分,低阻異常順斷層分布,說明斷層是一條良好的地下水運行通道,沿斷層有巖溶發(fā)育現(xiàn)象,由于隧道洞身位于碎屑巖地層中,上部的巖溶水主要通過斷層和斷層破碎帶對隧道產(chǎn)生影響。DK125+250處隧道下部的低阻現(xiàn)象應(yīng)為下伏低阻碎屑巖層所引起。

DK121+250~DK124+000,在背斜核部及兩翼,GDP-32出現(xiàn)沿背斜形態(tài)成層狀分布的低阻異常區(qū),應(yīng)為低阻巖層所引起。

DK124+000~+200,EH-4分別在DK124+50的洞身附近和DK124+200的隧道上方約200m處發(fā)現(xiàn)低阻異常,洞身附近的異常位于石炭系的碎屑巖層中,傍測線上的對應(yīng)異常與F17斷層共生,應(yīng)是富水的斷層破碎帶形成的異常;隧道上方的異常位于棲霞灰?guī)r地層中,是一斷層伴生的巖溶異常。GDP-32在DK124+130隧道上方約100m的棲霞地層中發(fā)現(xiàn)一個大的低阻異常,也是一個斷層伴生的巖溶異常,與EH-4在DK124+200處的異常有可能是同一地質(zhì)原因引起,由于伴隨斷層產(chǎn)生,有可能在施工過程中造成透水突泥現(xiàn)象。