涌水分析与处理

2024-08-08

涌水分析与处理（精选4篇）

涌水分析与处理篇1

一、概述

河南煤化矿井涌水深度脱盐处理工程于2004年开始实施, 2007年9月建成投产, 设计规模800 m3/h, 由给水净化和脱盐处理两部分组成。给水净化主要是通过絮凝沉淀, 处理后出水浊度小于3 NTU, 然后通过超滤、反渗透膜及混床技术进行脱盐处理。脱盐处理工艺见图1。

二、存在的问题

反渗透系统自2007年9月投运以来, 随着运行时间的增加, 系统出现下列问题。

1.保安过滤器滤芯更换频繁 (最短1 d, 最长4 d) 。换下的滤芯表面有时是黑色, 有时是黄色或白色凝胶状黏稠物。

2.反渗透机组离线清洗频繁。短期内 (6 d左右) 压降由0.22MPa升至0.36 MPa, 产水量由76 m3/h降至45 m3/h, 脱盐率由97.6%降至95%。

3.RO反渗透系统运行压力和压差迅速增长, 反渗透膜污堵情况严重。膜元件在线反冲洗和离线冲洗过于频繁, 导致膜元件处理水样的效果降低, 且使用寿命大大缩短。

由于系统的不稳定运行, 给生产带来不利, 技术改造势在必行。

三、原因分析

1.进水电导。进水电导在4 000μs/cm左右, 明显高于反渗透进水常规要求值, 说明水中离子含量过高, 易引起系统结垢、腐蚀。

2.垢样分析。取污堵垢样少量做扫描电镜和能谱分析, 垢样扫描电镜均放大1万倍、2万倍, 从电镜照片可看出, 垢样较为密实, 无孔隙。具体成分见图2。

3.等离子体发射光谱仪分析。把垢样溶于50 mL的盐酸中, 测其溶液中各个金属离子的含量, 测定结果见表1。

从上面能谱分析图及等离子体发射光谱仪测定结果可知, 垢样中元素含量较高的有Al, Ca, Fe, Mg, Na, P, S, C, O, S等元素。

4.预处理系统未起到有效作用。

(1) 絮凝剂没有在最佳的条件下达到最好的处理效果。絮凝剂投加的最佳p H为8左右, 在此p H范围絮体最大, 沉降效果也最好。同时, 絮凝剂的投加方式是直接加入管道中, 没有设置专门的反应器和搅拌器等混凝设备, 导致混凝效果较差。

(2) 过滤器未能起到截留悬浮物等的作用。过滤器可以在截留之前投加絮凝剂和助凝剂产生的絮体, 但由于多介质过滤器的流速大于8 m3/h, 所要求的石英砂粒径为0.45～0.55 mm (实际用的石英砂粒径为0.5～0.8 mm) , 故未能达到多介质过滤器工艺设计要求的截留悬浮物的作用和效果。

5.各种药的投加量过大。根据元素含量分析的结果, 可知各种药剂投加量较大。

(1) 絮凝剂和助凝剂投加量过大。投加量过大时, 保安滤芯表面呈现黄色黏稠物, 加大了膜设备的处理负担, 使得后续的膜元件污堵情况更为严重。投加量不足时, 保安滤芯表面呈现黑色。

(2) 次氯酸钠。还原剂—亚硫酸氢钠投加量过大。为防止反渗透膜发生微生物污染。需要对原水进行杀菌处理。在此工艺中, 杀菌剂采用的是次氯酸钠, 杀菌后应除去残余氯, 否则会对膜造成不可逆转的损坏, 因此适量投加还原剂可以消除余氯。但大量投加会导致膜表面滋生厌氧菌, 形成新的污染物, 给膜造成污染, 降低产水量。

(3) 阻垢剂的投加量过大。阻垢剂是大分子有机磷酸盐类, 它主要是通过减缓晶体生长和晶格畸变这两种作用进行阻垢的, 这两种作用的同时存在, 使得这类药剂也具有阈值效应, 大量投加会增加膜装置的系统压降。有研究者指出, 当水中含有铝或铁等离子时, 此药剂的阻垢效果就会变差或本身变性。

四、技改措施

1.降低絮凝剂、助凝剂投加量。通过实验分析可知, 凝胶状污堵物中铝、铁含量较高, 而实验所采用的絮凝剂为聚合氯化铝铁, 有部分药剂残留进入保安过滤器、反渗透, 在此进行再絮凝并同阻垢剂有所反应。将聚合氯化铝铁同阻垢剂进行混合, 在10 s内产生明显成层沉淀现象。结合数据、现象分析, 通过烧杯实验将絮凝剂投加量由25 mg·L-1降至6 mg·L-1, 助凝剂投加量由1.2 mg·L-1降至0.1 mg·L-1。同时将投加点改为絮凝剂在前、助凝剂在后, 要求助凝剂熟化时间不低于5 h。

2.降低膜用阻垢剂投加量。根据膜污染物的化验分析及膜装置的运行参数, 将膜用阻垢剂投加量由14 mg·L-1降至5.6 mg·L-1。

3.减少次氯酸钠、还原剂的投加量。源水矿化度高, 投加多种类药剂会造成复杂反应机理, 同时过量的还原剂亚硫酸氢钠易引起厌氧微生物滋生, 因此采取冲击式投加次氯酸钠、还原剂方式运行。

4.改进膜清洗方案。在用氢氧化钠清洗膜时, 缩短浸泡时间 (由原8 h改为2 h) , 防止强碱对膜的损坏;在用食用级柠檬酸清洗膜时, 延长浸泡时间 (由原2 h改为8 h) , 恢复膜表面的电中性, 提高脱盐率。

5.优化运行工艺。

(1) 将原运行的2组反渗透机组 (4台多介质过滤器和2套超滤设备) 改为5台多介质和2台超滤设备, 目的是降低多介质水流速, 保证多介质与水流有充足的接触时间来提高出水水质。

(2) 适当延长多介质过滤器使用时间。由原来运行12 h反洗一次改为当出水水质、进出口压降及产水量三者之一出现异常时再反洗。实际运行表明, 多介质过滤器经过一段时间使用后, 滤料表层形成一层薄膜, 能更有效去除水中悬浮物、胶体、有机物等杂质, 即薄膜过滤。

(3) 反渗透机组8 h冲洗一次。

五、技改后的运行情况

技改前后反渗透系统各项运行指标见表2。实践证明, 系统经过技改后取得了以下效果。

1.反渗透机组段间压差上升缓慢、平稳, 进水膜端污堵现象消失, 系统稳定运行达50 d以上。

2.清洗后的反渗透机组脱盐率、产水量和系统压降基本恢复如初。

3.保安过滤器滤芯使用时间由技改前最长运行4 d, 延长至目前的30 d。

六、结论

通过调整药剂投加量、投加点和工艺改进, 反渗透机组进水水质有了明显改善, 为反渗透系统长周期稳定运行提供了保障, 同时节省了水资源, 提高了水循环利用率, 取得了良好的经济效益和社会效益。

矿区水文地质的分析与涌水量计算篇2

1 矿区简介

某金属矿区, 东西长约2.5km, 南北长约4.5km, 现该矿已经探明存储有金属铜100万吨、锑80万吨以及其他一些金属矿床。矿区设计露天开挖, 开采场地设计高程为401-636m, 开采上口面积为0.95km2, 矿区最低高程设计为304m, 底面积则为1.029 5km2。为了科学确定矿区开采排水设施, 必须要对矿区水文地质情况进行分析, 对矿区涌水量进行计算, 为工程设计及设备选取提供依据。

2 矿区水文地质情况分析

2.1 矿区地下水

经过工程勘测人员勘测, 发现矿区内的岩石主要有凝灰岩类、花岗岩类、闪长岩类及第四系松散堆积层等, 前三种岩石主要位于矿区的西部、南部与东北部, 而第四系松散堆积层则主要分布在矿区下游斜坡及沟谷等地带。整个矿区的地下水主要有松散岩类孔隙水、基岩类裂隙水两部分。 (1) 基层类裂隙水。基层岩类裂隙水占矿区地下水的大部分, 大多数赋存于岩石节理裂隙当中, 其厚度与基岩风华带厚度大致相当, 大多数为25-40m, 而最后处达到了100m。而整个基岩的发育由于岩性的差异而存在不同, 从整个矿区分布来说, 花岗岩<闪长岩<凝灰岩。 (2) 松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水在不同地段分布差异很大, 地下水位的埋深大部分处于7-44m, 最后处达到了85m。而对于整个矿区地下水分布来说, 上层主要为潜水含水层, 但是一些区域因为地质构造因素使得其变为承压水, 但是因为整个松散岩层具有较多的粘土, 富水性差, 胶结性好, 因此整个松散层水流量通常均不超过1L/S[1]。

2.2 矿区内的径流、补水及排泄

(1) 径流。经过勘测发现, 该矿区地下水总体上呈现为从上游向下游径流, 从斜坡两侧向沟内径流。径流流动时, 因为含泥质较多, 同时受到弱透水层及一些完整岩石的影响, 局部露出地表形成地表水。 (2) 补水。经过调查发现, 该矿区内地下水大多数依靠大气降水来补给, 主要补给区是上游松散的堆积区、坡积区及基岩出露区。但是因为整个矿区山谷在上游的坡度较大, 这些补给区面积有限, 因此地下水水量补给并不是很多。 (3) 排泄。松散层堆积及岩石节理裂隙发育等存在差异, 导致冲沟岩石透水性存在较大差异, 最终使得沟水部分区域出现断流现象[2]。

2.3 矿区水文条件分析

经过以上水文地质情况调查, 该矿在前期开挖时, 矿坑当中主要水源为松散层潜水, 而当将松散层挖透之后, 矿坑内的主要水源就主要以基层裂隙水为主了。基层裂隙水水量受到基层裂隙的影响, 而随着矿坑的不断开挖, 周边基岩裂隙发育不断降低, 矿坑内必然会被疏干, 此时矿区涌水量会明显降低。另外, 大气降水会直接进入矿坑内, 并且大气降水引起的一些地表径流也可能汇入矿坑。

3 矿区涌水量计算

3.1 公式选取

该矿区露天上口实际为1 402.7m×1 020.8m, 这样其长宽比例则为1.37:1, 总体形态呈圆形, 因此在计算涌水量时, 采用了大井法:

在以上三式中, 渗透系数k是矿井渗透系数, 单位为m/d。r0是矿井大井所用半径, 单位为m, 使用公式 (2) 进行计算。在公式 (2) 中, F是整个矿井的开挖面积, R0是影响半径, 单位为m, 使用公式 (3) 计算。在公式 (3) 中, H是矿井含水层的平均厚度, 单位为m。公式中Sw是矿井内水位下降值, 单位为m。整个计算中参数r0、R0、H、Sw等均来自实验数据或图面量取[3]。

3.2 矿区涌水量计算水平的划分

对于矿区涌水量水平划分, 主要考虑因素是基岩风化带的实际发育情况, 在该矿中, 主要划分了两个计算水平: (1) 中等风化带顶面以上; (2) 开挖底界到中等风化带顶面。先期勘测资料显示, 整个矿区覆盖层存在一定差异, 总体厚度在0-60.5m。整个矿区, 沟岸较厚, 冲沟内薄, 江侧较厚, 矿坑上部则较薄。经过对比资料及分析最终确定, 矿区覆盖层厚度大约为40m, 强风化带的厚度为25-40m, 最厚处可能达到100m。按照最大值为中等风化带厚度来计算, 中等风化带至地表约厚140m。另外整个矿区高程为518m, 因此两个计算水平分别为404m和374m。

3.3 公式中k的确定

对于渗透系数k来说, 不同厚度其值是不同的, 中等风化带顶面以上这一计算水平中, 有中等风化带、松散带、基岩强风化带, 因此渗透系数要取这三个渗透系数进行综合计算。表1为四组抽水试验的数据及对应的渗透系数, 通过计算, 最后确定该计算水平渗透系数的平均值为0.33 158。

开挖底界到中等风化带顶面这一计算水平, 因为当开挖至404m以下之后, 基岩渗透系数不断降低, 通过计算定量注水或降水头等试验, 计算出了渗透系数, 如表2所示。该数据共分三个区间, 第一区间为小于0.001, 有两个, 平均值为0.000 639, 在整体中占8%;第二区间为0.001-0.01, 有15个, 平均值为0.00 453, 在整体中占60%;第三区间为0.01-0.04, 有8个, 平均值为0.0 227, 在整体中占32%。经计算, 这25组数据区间值为0.00 057-0.0 397, 而平均值则为0.01。对这些数据进行处理统计, 试验标准值为0.0 063。并且结合渗透系数在第二区间中占大部分的实际情况, 该范围内的值大多数均是从较深处测得的, 其对岩体渗透性的反应更加直接。所以347m计算水平渗透系数取第二区间平均值, 即0.00 453。就此经过计算如表2所示即为该矿区的涌水量计算结果。

4 矿区其他一些涌水量计算

对于该矿区来说, 因为矿区坡度大, 如果不修建截洪渠等, 那么一些地表径流亦可能流入矿坑。对于这一部分水量, 可通过下式进行计算:

在该式中F是受水面积, X则为矿区所在区域日最大降水量, 为地表的径流系数。有关资料显示, 该矿区年平均径流系数为0.45, 而洪峰径流系数则为0.787, 经过计算就可得出具体水量。

5 结语

对矿区实际水文条件进行研究后, 通过科学计算能够较为准确地算出矿区涌水量。在具体计算过程中, 首先, 在矿区开采初期, 大气降水对矿区涌水量影响较大, 在进行计算时, 应当加以注意;其次, 在计算矿区涌水量时, 一定要依据实际矿区的水文特点, 这样才能够使得计算更加准确, 以切实保证矿区的安全生产;最后, 矿区深部开采中, 矿区涌水主要以裂隙为主, 针对这一情况, 可采用预注浆堵水等方法, 以最大可能地节约矿区生产成本, 提高经济效益。

摘要：矿区水文地质情况主要包括含水层富水性及结构, 含水层补充, 矿区地形, 地下水、地表水的汇集, 基岩裂隙发育等, 这些水文地质情况综合决定了地下水涌水量。基于此, 本文对某矿区实际地质水文情况进行分析, 并通过一系列参数对矿区涌水量进行计算, 希望计算结果能够为矿区排水工程的建设提供依据。

关键词：矿区,水文地质,用水量,计算

参考文献

[1]李定欧.露天转地下开采矿山防洪排水的探讨[J].冶金矿山设计与建设, 2010 (02) .

[2]胡凤英, 李笑峰.采矿塌陷区降雨渗水特点及其防治[J].金属矿山, 2011 (23) .

朱家岩隧道涌水处理施工技术篇3

1 涌水对隧道工程的影响

在山岭隧道的修建过程中, 涌水为隧道施工中的常见地质灾害。在隧道开挖工程中, 因对开挖工作面前方地质情况预报不准确造成的涌水事故, 将发生施工人员伤亡并造成较大的经济损失。

在隧道衬砌施工完以后, 因涌水处理不彻底, 而使衬砌渗漏水, 造成隧道侵蚀破坏, 特别是在渗漏水具有侵蚀性的情况下, 对衬砌和隧道设备的腐蚀性更严重, 路面积水环境恶化, 降低了路面与轮胎的摩擦力。寒冷地区反复的冻融循环, 造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏;衬砌与围岩之间, 由于冻胀引起拱圈变形、破坏。隧道路面层因涌水而使路面冒水, 在寒冷地区从而形成冰坡, 冰锥, 是行车安全得不到保障。隧道内的各种附属设施和设备对于绝缘与防锈都有严格要求, 隧道不渗水是其正常工作的必要条件, 因此搞好隧道的涌水处理, 保证隧道不渗不漏, 是保证隧道行车安全和长期使用的重要条件。

2 工程概况

朱家岩隧道右线是沪蓉西高速公路宜昌至恩施段上的一座两车道长隧道, 隧道起点桩号为YK51+841~YK53+127, 全长1286米。建筑界限总宽为9.75m, 净高为5.0m, 纵坡为+2805%。由于隧道进口端无进洞条件, 因此隧道施工由出口端往进口端施工。

朱家岩隧道地层多为可溶性碳酸类岩石地下水极其发育, 主要有孔隙水、基岩隙水和岩溶洞隙水, 补给源为大气降水, 这种地质条件施工极易出现涌水等地质灾害。

3 涌水情况及处理方法

3.1 涌水情况描述

当隧道开挖至YK52+164时, 通过超前探孔揭露前方围岩裂隙发育, 并有涌水现象, 根据现场实际情况, 通过对涌水量的测定, 并不需要通过帷幕来进行堵水, 并揭示前方并无溶洞发育。确定采用“排、堵、防排结合”的方案处理涌水。通过加强初期支护的方法先进行开挖, 开挖后采用压住水泥浆进行堵水, 最后采用加强防水层, 加大和加密涌水段环向透水管盲沟及横向泄水管来加强排水。

3.2 初期支护

根据现场实际地质情况, 将原设计的S5复合式衬砌, 支护参数为:L=2.5m, 局部Φ22药卷锚杆、C20喷射混凝土厚6cm、C25防水衬砌混凝土厚30cm;变更为S3复合式衬砌, 支护参数为:双层Φ6钢筋网, 间距为20×20cm、L=3.5m, Φ22药卷锚杆梅花型布置, 间距1.0m (环) ×1.0m (纵) 、Φ22格栅钢架纵向间距为1.0m、C20防水喷射混凝土厚22cm C25防水衬砌混凝土厚40cm, 仰拱采用40cm厚C25防水衬砌混凝土。洞身开挖前采用超前锚杆进行预支护, 超前锚杆采用L=3.5mΦ22药卷锚杆, 环向间距40cm, 纵向每2.0米设一环, 外插角10~20°, 根据实际岩体节理面产状确定锚杆的最佳方向。超前锚杆应保持不小于1.0m的水平搭接长度, 为加强共同支护作用, 将超前锚杆尾端与格栅钢架主筋焊接在一起。隧道洞身开挖遵循“短进尺、弱爆破、紧支护、勤监测”的原则施工, 每掘进一循环, 都要对前方地质进行超前短探孔预报, 对涌水量进行测量。因涌水段离洞口较远, 高差较大, 用高扬程水泵三次井点降水进行排水。对涌水集中点采用透水软管引流到积水井, 以防止漫流, 影响施工。涌水段开挖一定长度后, 及时进行仰拱的开挖和仰拱混凝土及仰拱填充的施工, 使断面尽早形成环向封闭。洞身开挖后应及时进行监控量测, 提高观测频率, 随时注意变化。

3.3 注浆堵水

涌水段顺利开挖和初期支护后, 经过一段时间的观察和监控量测, YK52+160~YK52+080段存在几股集中的涌水以外, 其余均为渗水, 只是喷射混凝土表面有少量水流出。涌水集中处的水量与地表降水有关系, 地表雨量大, 涌水的水量也大。

按照施工方案, 采用压注M30水泥浆进行堵水。注浆管采用L=3.5m, Φ42钢花管, 间距为1.0m (纵向) ×1.0m (环向) , 梅花型布置, 钢花管前部钻注浆孔, 孔径6~8mm, 孔间距10~20cm, 梅花型布置, 钢花管前端加工成锥型, 尾部预留不少于30cm的止浆段。钻孔完成后, 所有孔都用压力水从孔底进行清洗, 并穿入钢花管, 尾端用砂浆进行锚固。水泥浆液水灰比采用0.75, 水泥采用325普通硅酸盐水泥, 注浆压力为1.0~2.0MPa。在注浆施工前应对注浆系统的设备运行进行调试, 以提高注浆的施工质量。注浆过程中, 水泥浆液要连续搅拌, 因为水泥是颗粒性材料不搅拌就会离析沉淀, 甚至结块造成材料的浪费。注浆施工在压力达到最大压力时持续注浆, 直至相邻的注浆管都有浆液溢出时才停止注浆, 进行下一个注浆施工。注浆施工完以后, 通过几次降雨的观察, 原来几股集中有水涌出的地方, 现在水量明显减小, 只是有少量水流出, 整个涌水段只有三个地方小范围的有水渗出现象, 压注水泥浆基本达到了堵水效果。

3.4 防排水

在注浆结束后, 通过监控量测数据反映此段已变形稳定, 可以进行二次衬砌的施工。隧道拱墙部布设防水层, 防水层采用1.2mm厚的PVC防水板和双层300/m2的土工布配合使用。在施工防水层之前, 应对所有的注浆管和锚杆尾端多余部分割除, 并用砂浆抹平, 以防止扎破防水板, 影响防水层质量。为尽快疏导防水层背后的积水, 在防水层与初期支护之间环向设置TR加劲型软式透水管盲沟, 将原设计的Φ50透水管每10m布置一环, 变更为Φ100透水管每5m布置一环;两侧初期支护边墙脚处设置Φ100 TR加劲型软式透水管纵向盲沟, 且沿隧道两侧全长设置, 并于环向盲沟相连;纵向盲沟通过边墙Φ100PVC泄水孔与隧道内排水沟连接, 泄水孔2.5m布设一处;对单个涌水点, 用Φ50 TR加劲型软式透水管直接引排至边墙泄水孔。在施工缝和沉降缝位置, 都设置XZ-322-30型中埋式橡胶止水带进行防水。衬砌混凝土采用防水混凝土, 抗渗标号不低于P8, 防水混凝土外加剂采用FS型防水剂, 掺量按每立方米25kg计算, 可以等量取代水泥。二次衬砌施工采用经济、快速有效的全液压钢模衬砌台车整体浇筑。

4 结论

朱家岩隧道右线涌水段, 在施工中通过上述处理后, 经过几次降雨的观察, 衬砌表面干燥无渗水现象。实践证明, 在山岭隧道涌水段施工中, 只要我们认真针对现场实际情况选择合适的处理方案, 并且加强防排水设计及其施工质量, 涌水段二衬混凝土表面渗漏水现象是完全可以防止的。

摘要：简要介绍隧道涌水对隧道工程的影响, 结合朱家岩隧道右线涌水段处理实例, 对其处理施工方法和技术措施进行了详细陈述, 为相类似工程提供一定的参考。

关键词：隧道:涌水施工,处理方法

参考文献

[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94[S].北京:人民交通出版社.[1]公路隧道施工技术规范JTJ042-94[S].北京:人民交通出版社.

[2]公路隧道设计规范JTGD70-2004[S].北京:人民交通出版社.[2]公路隧道设计规范JTGD70-2004[S].北京:人民交通出版社.

[3]南晓宇.大路梁子隧道涌水处理施工技术[J].山西建筑, 2008 (1) :290-291.[3]南晓宇.大路梁子隧道涌水处理施工技术[J].山西建筑, 2008 (1) :290-291.

[4]郑晋文, 张小文.关于隧道涌水处理的研究[J].科技情报开发与经济, 2004 (1) :134-135.[4]郑晋文, 张小文.关于隧道涌水处理的研究[J].科技情报开发与经济, 2004 (1) :134-135.

涌水分析与处理篇4

统景隧道位处统景风景区以南。进口位于统景镇感应洞村枷担湾, 出口位于统景镇御临村冲老湾。统景隧道为单洞双向行驶二车道公路隧道, 洞身平面上呈直线形。呈北西--南东向展布, 隧道轴线地面标高与设计路面标高最大高差193m。相关参数详见表1.1。设计隧道限界宽10m, 高5m。

2 K11+300~K11+120隧道段涌水

2009年6月20日凌晨1点, 在K11+300~K11+270段, 高压的地下水将二次衬砌混凝土挤破约10m2, 喷涌而出, 挤破处前后的混凝土出现多处裂缝;同时在K11+150~K11+120段地下水从隧道底部混凝土的施工缝处喷涌而出, 形成多处水柱, 水柱高一般为15-30厘米, 水柱涌起最高处约50厘米。

由于涌水量太大, 整个隧道从涌水点到隧道出口全部被水淹没, 地下水溢出两侧排水沟, 涌向路面, 隧道内路面上的地下水有10cm深。整个涌水历时51小时, 最大流量达6602.4m3/h。

注:猴子洞口流量为2843.1m3/h, 流速为1.35m/s, 流量没有包括在上表中

此三次涌水相隔时间较短, 流量、压力巨大, 持续时间长, 对隧道的结构稳定及以后的运营安全构成了极大的威胁。

3 K11+300~K11+120隧道段简况

统景隧道K11+300~K11+270段、K11+150~K11+120段原设计为IV级围岩, 采用IV级围岩衬砌, 隧道覆盖层厚165米到140米, 基本上处于铜锣峡背斜轴部位置, 岩性为层状灰岩。整个开挖过程和衬砌过程未出现过明显大流量的地下水。

4 K11+300~K11+120隧道段涌水调查及分析

涌水段地处铜锣峡背斜轴部, 通过对隧道地表进行调查, 发现隧道涌水与猴子洞涌水相关联的可能性很大。

4.1 位置关系

铜锣峡背斜横穿隧道, 背斜轴部与隧道交汇处为涌水段, 沿着背斜轴部方向往北到温塘河边有一天然溶洞, 名称为猴子洞, 猴子洞长约2000米, 洞走向基本同背斜走向。

在距隧道南西1300米左右的渝北统景镇御临村九社 (大塘) 溶蚀洼地调查了解到:大塘溶蚀洼地最大洪水位高出洼地2.0米多 (1968年及1978年两次) , 均因水量大、落水洞排水不畅造成;汇水面积约1平方公里, 负地形中部有两处落水洞, 具五处主要水源, 其中三处水源来自三叠系上统须家河组地层;两处水源来自三叠系下统嘉陵江组地层, 调查时水量均小于30立方米/日, 其中一处嘉陵江组地层水源只在雨季时才出露。洼地具两处落水洞, 洼地中部一处, 见粘性土充填, 靠施工隧道侧落水洞, 洞口不规则, 深度达50米左右, 下为暗河, 水深5米以上, 暗河沿岩层走向发育, 排泄于南侧温塘河, 由重庆市渝北区草坪至统景二级公路工程地质详勘统景隧道水文地质图1:50000分析:由大塘沿NNE~SSW向至统景镇天坪村的唐家山, 溶蚀洼地、溶洞发育, 大塘暗河水源与之存在一定联系。往东南方向也有一处负地形, 名称为朱家槽, 汇水面积约1平方公里, 中部也有落水洞。具体见下图:

涌水段隧道路面标高为290.3m, 猴子洞洞口标高为355.21m, 大塘负地形底部标高为348.3m, 朱家槽负地形底部标高为431.1m, 猴子洞标高高于统景隧道, 两处负地形标高高于猴子洞洞口。

4.2 猴子洞涌水与负地形

6月20日和6月29日隧道出现涌水时, 大塘和朱家槽两处负地形均出现被水淹没, 负地形中的落水洞无法及时排走地表水, 整个负地形底部被水淹没1m多深。

猴子洞沿背斜方向延伸2000多米, 从位置看, 猴子洞比负地形落水洞低, 彼此的水系相通, 平常猴子洞基本无水, 可供游人观光, 但下暴雨后, 猴子洞便出现涌水, 涌出的洪水沿着猴子洞往洞口方向流, 流到离洞口500多米处, 洞内底部有一处落水洞, 涌出的洪水便汇入落水洞, 流入地下。负地形出现被水淹没后, 猴子洞便会出现涌水, 涌水的水源补给主要应为负地形地表水。

4.3 隧道涌水与猴子洞涌水

猴子洞与隧道在平面上相交, 且高于隧道。2009年6月20日和6月29日及8月3日三次涌水, 猴子洞内开始涌水后马上隧道便出现涌水, 猴子洞涌水结束后隧道涌水也紧跟着结束。从涌水的流量、颜色来看, 猴子洞与隧道内基本相似。另据了解, 往年猴子洞内的涌水均能从落水洞内流走, 只有1989年特大暴雨时, 猴子洞出现涌水不能从落水洞内及时排走, 猴子洞被淹没, 今年两次下暴雨相比1989年不算大, 但两次猴子洞均被淹没, 隧道涌水与猴子洞涌水明显关联。

4.4 隧道涌水特征及原因分析

根据隧道施工期间的洞内情况分析, 隧道应位于岩溶水垂直循环带 (补给通道) , 而垂直循环带的岩溶水接受大气降水补给, 经漏斗、洼地汇集后向暗河或岩溶管道集中, 顺岩层走向径流, 通过下部水平循环带 (排泄通道) 的岩溶通道排泄, 地下水交替循环剧烈。垂直循环带岩溶水补给面积大, 集中径流管道化, 流速大, 无压或局部承压。

据地面调查、物探资料及勘察资料分析, 隧道在穿越背斜轴部段 (K11+100~K11+300) 应存在垂直循环带与下部水平循环带相联通的岩溶管道, 而隧道施工对已有岩溶管道的破坏很大, 堵塞已有岩溶管道的可能性很大。

根据隧道施工期间的洞内情况及6.20~6.22、6.29~6.30、8.4~8.6隧道三次涌水观测, 隧道涌水与否与降雨量大小有关联。

隧道在K11+100~K11+300段施工期间, 由于该期间无大暴雨发生, 隧道并未在雨后出现涌水, 经分析推测, 小量的大气降水应经由其它的岩溶管道流向下部水平循环带 (排泄通道) , 而当出现6.20~6.22、6.29~6.30、8.4~8.6这样的大暴雨时, 大量的大气降水便要通过被隧道阻断的岩溶管道向下部水平循环带 (排泄通道) 径流, 而隧道又堵塞了岩溶管道, 于是便发生了隧道二衬挤破及大量涌水。根据隧道三次涌水的观测, 隧道涌水与大暴雨间存在一定的滞后性, 大致是在大暴雨开始约6~8小时后隧道方出现大量涌水。

4.5 隧道涌水水源

猴子洞洞口标高为355.21m, 猴子洞与隧道在平面位置相交处分别位于隧道K11+250一带及猴子洞进洞约500m一带, 隧道在该段路面标高为290.3m左右, 与猴子洞之间高差约60m。据猴子洞管理人员杨达明讲:统景隧道施工至该对应段期间, 在猴子洞内500m一带的落水洞处可听到下方有隧道施工的噪音以及工作人员的喊话声, 推测隧道与猴子洞存在相联通的岩溶管道的可能性很大。

据杨达明讲:6.20~6.22大暴雨时, 在隧道二衬未被挤破时, 猴子洞被淹至进洞约300m处, 在隧道二衬被挤破后, 猴子洞内淹水也逐渐消退;6.29~6.30大暴雨时, 隧道再次出现大量涌水, 经调查, 猴子洞内深处有大量涌水, 据杨达明讲, 该出水处位于猴子洞进洞约800m一带, 流经猴子洞至猴子洞进洞约500m一带的落水洞 (与隧道相交处附近) 处消水下漏, 平常大暴雨时猴子洞内才有来水, 也滞后约6~7小时左右, 基本全由该落水洞排泄, 只有82年特大暴雨时才将猴子洞淹没, 据观测, 猴子洞内涌水的流量、颜色等与隧道内涌水基本一致;2009年8月3日暴雨袭重庆, 统景隧道在穿越背斜轴部段 (K11+120~K11+150、K11+300~K11+270) 于8月4日早上五点又再次出现地下水喷涌, 无水期时在猴子洞内500m一带落水洞处投放的漂浮物, 8月4日在统景隧道K11+300~K11+270段地下水喷涌处已可见, 从而进一步证实统景隧道涌水与猴子洞来水相联通。并且, 隧道三次涌水中涌水量最大的8.4~8.6涌水, 猴子洞全洞被淹没, 洞口还有流量约3000m3/h涌水流出。

以上现象充分表明, 隧道涌水水源大多来于猴子洞内。

在1:50000的水文地质图上量得:竹林湾-地堂村溶蚀槽谷地带的汇水面积约7.49平方公里;大塘-龙洞湾溶蚀槽谷地带的汇水面积约11.99平方公里。

根据隧道区岩溶及岩溶水的发育特征及规律 (沿构造线方向发育分布) 、猴子洞的位置及发育方向等综合分析推测, 隧道涌水段的岩溶水补给来自于竹林湾-地堂村溶蚀槽谷地带的大气降水。

4.6 隧道涌水量预测

通过综合分析判断, 已知隧道涌水与降雨量有极大关联, 隧道涌水量预测主要依据2009.6.20~6.22、2009.6.29~6.30、2009.8.4~8.6观测到的三次隧道涌水量 (Q) 与当时的日降雨量 (A, 6.20、6.29、8.5的日降雨量分别为57.6mm、75.3mm、120.7mm) 及在1:50000的水文地质图上量得的本段岩溶水的汇水面积 (F) , 反推出隧道涌水段相对应的降雨渗入系数 (α) , 然后按当地最大日降雨量 (Amax) 推算出隧道涌水段的最大涌水量 (Qmax) 。

2009.6.20~6.22隧道涌水

α=Q/F·A=148608/7.49×106×0.0576=0.344

2009.6.29~6.30隧道涌水

α=Q/F·A=192326/7.49×106×0.0753=0.341

2009.8.4~8.6隧道涌水

α=Q/F·A=316483/ (7.49×106×0.1207) =0.35

由以上反推计算结果, 隧道涌水段相对应的降雨渗入系数 (α) 为0.341~0.35, 建议取0.35。

当地最大日降雨量 (Amax) 取重庆主城百年一遇特大暴雨降雨量266.6mm, 隧道涌水段的最大涌水量 (Qmax) 推算如下:

Qmax=α·F·Amax=0.35×7.49×106×0.2666=698892m3/d

隧道涌水段的预测最大涌水量推算为698892m3/d。

4.7 涌水治理

方案一:通过与统景风景区管理委员会达成协议, 在猴子洞内修建一条排洪沟, 此方案排洪可以大大缓减统景隧道目前涌水段水对隧道K10+460~K11+860段侧壁的水压作用。