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某高速公路工程水文地质条件评估

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摘要:以云南某高速公路扩容工程为例,主要从水文地质条件方面,对该高速公路工程地质情况进行了勘察,分段评价了全线工程地质条件,为拟定路线走向、桥位、隧址工程方案的比选及编制可行性研究报告等提供地质资料。

关键词:高速公路;水文地质条件;评价

0引言

拟建高速公路地处云南省西南部,是连接云南西部和西北部的咽喉要道,车流量极大,交通堵塞现象严重,现有的高速公路双向四车道规格已不满足现在的交通要求,所以该高速公路工程的扩容建设对舒缓云南西部交通具有重大意义。

1工程地质条件

1.1地形地貌

路线区域地势两头低,中间高,最高点为九顶山顶海拔2800米,其次为天子庙坡顶海拔2419米,最低点为漾濞江河谷,海拔1300米,根据地貌成因、组合形态、海拔和切割程度可分为以下几种类型:①构造剥蚀波状起伏缓丘洼地、垅状起伏低山丘陵区:该区由于地壳上升缓慢,以剥蚀为主而形成的地貌形态。波状起伏缓丘洼地地貌相对高度小于150米;垅状起伏低山丘陵地貌相对高度150-500米。山顶浑圆,山坡坡度一般20至30度。一般高程在2500-2700米为一级剥夷面,高程2300-2500米为二级剥夷面,高程2100-2300米为三级剥夷面,高程1900-2100米为四级剥夷面。路线多展布于此种地貌形态中。②河谷阶地地貌:主要分布于楚雄盆地,南华盆地、云南驿盆地、祥云盆地,一般发育有三级阶地,Ⅰ级、Ⅱ级阶地较发育,阶面平坦,高出河水面2至6米,长500至1400米,宽-般100至200米,堆积物一般具有二元结构,上部以粘性土为主,下部以砾石土为主。③溶蚀侵蚀山中峡谷型:主要分布于向笔村至金厂箐一带,海拔2400至2800米,相对切割深度500至1000米。锯齿状山顶和鱼鳍状山脊,沟谷呈深切割的“V"字型峡谷,谷坡一般在45度以上,地表溶孔,石芽和溶槽发育,并发育有岩溶泉水。

1.2地层岩性

路线区域岩性繁多,岩浆岩、沉积岩、变质岩均有分布,根据道路工程的性质及岩土的物理力学指标,我们将路线区域的岩土分为四种类型:硬质岩组、软质岩组、极软岩组、松散岩组。现分述如下:

①硬质岩组:弱风化粗粒和细粒长石石英砂岩、石英砂岩夹少许泥质软弱夹层:多为孔隙式、接触式胶结,胶结物为硅质、铁质,坚硬裂隙发育,零星分布于路线中部和东部的红层中,另外在九顶山一带也有大范围的出露;灰岩、白云质灰岩:岩石致密坚硬性脆,在路线区域岩石岩溶率不高,在现有高速九顶山隧道出口段,由于受构造影响自云质灰岩多呈糜棱状;弱风化的花岗斑岩、煌斑岩、玄武岩:岩石坚硬致密,主要分布于路线红土坡至九顶山隧道出口一段;片麻岩:岩石细分有花岗片麻岩、角闪片麻岩、斜长片麻岩等,岩石坚硬致密,主要分布于路线西洱河口至江西桥附近。

②软质岩组:弱风化的泥质粉砂岩、泥岩互层:裂隙发育,岩石为泥质胶结呈碎块状,抗风化能力低裂隙发育,分布于起点至祥云沙龙附近及大江西村至深长村一带,一般埋深10至15米;弱-强风化的长石砂岩和泥岩不等厚互层:岩石以泥质胶结钙质胶结为主,由于软硬互层,岩体稳定性较差,抗压强度不高多呈碎块状,主要零星分布于路线上,一般埋深8至13米;弱-强风化的板岩:路线区域出露的板岩有绢云板岩、砂质板岩、炭质板岩。绢云砂质板岩,主要分布于路线止点附近。炭质板岩主要分布于小官村水库附近,由于受构造影响岩石多呈碎石及碎块状;弱风化-强风化的泥灰岩:泥灰岩在路线区域出露不多,主要零星分布于沙桥至下庄地段。

③极软岩:全-强风化的花岗斑岩、煌斑岩、霏细斑岩:该类岩石由于受构造和风化的影响强烈,多呈碎石及碎粒状,遇水侵泡后可呈砂状,力学强度低,主要分布于红土坡至九顶山隧道出口段,厚度一般10至25米;全-强风化的泥质粉砂岩泥岩互层:该类岩石力学强度极低,遇水后多呈粘土及粉质黏土状,灰白、灰黄、浅紫色泥岩遇水后都具弱膨胀性。一般出露于地表或埋深于覆盖层之下。该类岩石分布范围较大,从起点至红土坡均有分布;全-强风化的炭质板岩:该类岩石遇水软化后多呈炭质粘土状,易染手,强度低,分布于小官村水库附近。

④松散岩组:碎石土呈稍密至中密状态,碎石呈棱角状,无分选性;粉质黏土呈硬塑状态,但在低洼处由于受水影响较大,干季无水时呈硬塑至半坚硬状,雨季呈软塑至流塑状;残积土由于未经搬运,因此较难区分与下伏基岩风化层的界线,由于地形变化一般较大,所以残积物的厚度在小范围内有较大变化;坡积层主要分布于山坡坡脚一带,土体具有一定的分选性,一般从上到下由粗至细,受地形、岩性及裂隙发育程度影响,其堆积厚度变化较大,主要由块石土、黏性土、砂性土组成,其力学性质受堆积时间及水的影响较大;洪积层一般分布于洪积扇堆积区,多以漂石土、卵石土为主,磨圆度较差。另外在盆地边缘也分布有洪积之砂性土,如下庄和大合江一带。漂石土、卵石土一般呈稍-中密状,砂性土呈中密-密实状。

2水文地质条件

路线区域处于三大水系分水岭地带,构造、地貌、形态、岩性差别较大,其水文地质条件明显不同,根据收集前人资料并进行调绘和测试,现分述如下:

2.1裂隙水

主要分布于山岭区,受岩性的制约水量差别较大。①灰、紫灰色石英砂岩,灰黄色砂岩互层,局部夹泥岩,裂隙发育,富水性较好,该段泉水出露点较多,一般泉水流量1至1.5升/秒。②紫、紫红色泥岩,泥质粉砂岩互层,局部夹石英砂岩,面裂隙率4.8%,一般泉水流量<0.3升/秒。③褐、灰褐色玄武岩,主要分布于红土坡至象鼻庄一带地表,多呈全至强风化状,一般泉水流量l至2升/秒,富水性强。④苍山群变质片岩、片麻岩,面裂隙率15%,富水性强,一般泉水流量l至15升/秒。⑤灰绿、浅紫、灰色板岩夹灰岩,或砂岩。裂隙发育,富水性强,一般泉水流量都较大。

2.2岩溶水

路线区域岩溶主要发育于红土坡至金厂箐一带,岩性以厚层状灰岩和白云质灰岩为主,由于区内受西有洱海深大断裂带,东有宾川断裂带的夹持,区内小断裂发育,形成构造断块山,山坡较陡,一般>45°,有利于地表水的流通,因此区内岩溶发育中等,一般以石芽、石槽、溶蚀裂隙、微岩溶地貌景观为主,局部发育有一些小型干溶洞,根据岩性,灰岩面岩溶率10至20%,可溶CaO含量达53至56%,泉水流量一般。白云质灰岩,面岩溶率5至10‰可溶CaO含量40%,泉水流量一般10至20升/秒,在断裂层破碎带泉水流量>100升/秒。

2.3孔隙水

主要分布于云南驿盆地、南华盆地、祥云盆地、大理盆地。在盆地中水位一般0.5至2米,靠近盆地边缘地下水具承压性,主要含水层为卵石层、砾石层,另外在洪积扇区域地下水也比较富集,并具有承压性。裂隙水、岩溶水,其补给来源主要靠降雨补给,孔隙水除靠降雨补给外,山区裂隙水岩溶水也是其补给源[1]。

2.4温泉

路线区域内的温泉主要为西洱河畔的塘子铺温泉,流量15.18升/秒,水温76.5℃,水温年变幅2℃,水量变幅约2升/秒。该温泉为西洱河断裂所生成。

2.5地表水

路线经过地区较大的河流有:龙川江、渔泡江上游支流、普昌河,其它均为山区季节性河流及出露地表的泉水。龙川江发源于南华县西北,归宿于金沙江,年径流量3.29亿/m3,流量旱、雨季分明,旱季最小流量0.03m3/秒,雨季最大638m3/秒。

2.6路线区域地表水、地下水化学性质特征

路线区域的丘陵及中低山区地下水交替迅速,坝区交替慢,地下水类型大部分地区较简单,水化学类型以HCO3-Ca和HCO3-Ca•Na型水为主,次为HCO3-Ca•Mg型,其它为HCO3-Ca-Na和HCO3-SO4-Mg型水,局部地段尚有SO4•HCO3-Ca及SO4-Na•Mg型水,矿化度0.01至0.81克/升,总硬度一般为0.2至16德度,pH值6至8.5。

2.6.1地下水

①南华、云南驿、祥云、大理盆地以第四系孔隙水为主,水化学类型以HCO3-Ca•Mg,HCO3-Ca•Na型水为主,总硬度6至16德度pH值6至8。

②山区一般以裂隙水为主,水化学类型以HCO3-Ga•Na型水为主,pH值5.7至8.4,局部为HCO3-Ca•Mg型水,总硬度1.13至19.69德度。

③岩溶水:主要经分布于九顶山一带,水化学型以HCO3-Ga和HCO3-Ca•Mg型水,总硬度6.19至16.23德度,pH值6.5至8.1。

④温泉:路线区域内的温泉主要为西洱河畔的塘子铺温泉。

2.6.2地表水

路线区域内地表水主要为西洱河及龙川江,但两河河水都受到污染,特别是西洱河污染更为严重。

3结语

地下水位斜坡路段埋藏较深,沟谷及阶地路段埋藏较浅,地下水以主要以松散岩类孔隙水与基岩裂隙水为主,富水性强弱不等,松散岩类孔隙水很丰富,地下水位高。主要工程地质问题为:斜坡不稳定问题,挖方路段边坡开挖后易诱发工程滑坡,因此建议挖方路段加强边坡支护设计;斜坡路堤段易产生侧向滑移破坏,建议加强支挡结构。

参考文献:

[1]赵慧玲.大同煤田岩溶地下水的水文地质特征分析[J].中国煤炭地质,2004,16(1):26-28.

[2]张有为.楚大高速公路边坡治理[J].价值工程,2016,35(15):161-162.

[3]刘丰.鹤大高速公路工程地质条件评价[J].黑龙江科技信息,2015(04).

作者:1刘和;2李小萌 单位1昆明理工大学国土资源工程学院,2云南民族大学

某高速公路工程水文地质条件评估责任编辑:张雨    阅读:人次