对马鞍山隧道K1+880m段溶洞的地质评价
摘要：文章简要介绍了马鞍山隧道K1+880m特大溶洞的基本情况，对该溶洞的地质条件进行了评价，并在此基础上提出了工程设计和施工时应该注意的地方。
关键词：隧道；溶洞；地质评价；建议
一、概述
马鞍山隧道进口位于酉阳向斜东翼近核部。当马鞍山隧道施工至左线里程K1+872.5～K1+903m揭穿一大型溶洞，溶洞近南北向，空腔较大，最高处有35m高，沿隧道方向最大跨度有8～17m，揭穿时，溶洞内无水；右线K1+0.4～K1+900.9m也揭穿该溶洞，洞跨8.5m，平均高度也在15m以上。溶洞底板在马鞍山隧道左线隧道中心线底板高程相对较高。（以下统称K1+880m特大溶洞）。
二、K1+880m特大溶洞发育的基本情况
溶洞整体呈南北走向，延伸长度约450m，洞宽一般为大于10m，高度大于15m，洞底起伏较大，高差达接近100m。详细介绍如下：
（一）隧道右线K1+0.4-K1+900.9右侧溶洞
溶洞整体走向近乎正比，与隧道右洞相交位置溶洞宽15m左右，最高约20m，洞顶有石钟乳形成，洞壁及洞顶溶蚀坑槽、空洞等十分发育。该位置隧道底板高程设计高程为632m左右，溶洞底部低于隧道底板约4m左右，有大量粘土覆盖。现场勘察后，在隧道左洞施工了2个钻孔（ZK3，ZK4），根据钻探资料，左洞位置隧道底板以下土层厚6.0-9.5m，其表层为施工弃土，厚度小于1.5m，下部为黄色粘土，局部夹少量碎石、砂土等，局部呈半胶结状。
（二）左右线之间溶洞
溶洞将隧道两壁连通。该段溶洞最宽25m左右，最高20m左右，洞底呈不规则的“V”形，有大量粘土覆盖，有流水，目估流量为4m3/h。右壁以北12m左右有跌水坎形成，高差6-8m。底部有积水坑，坑底高程为629m左右，有大量粘土覆盖，未见明显空洞。
（三）隧道左线K1+872.5--K1+903左侧溶洞
溶洞走向345°左右，与隧道左洞相交位置溶洞最大跨度22m左右，最高约37m（底部高层628.3m，顶部高程665.4m），洞顶有少量石钟乳形成，洞壁及洞
顶溶蚀坑槽、空洞等十分发育。该位置隧道底板高程设计高程为632m左右，溶洞底部低于隧道底板约4m左右，有大量粘土覆盖。现场勘察后，在隧道左洞施工了3个钻孔（ZK0，ZK1，ZK2），根据钻探资料，左洞位置隧道底板以下土层厚9.5-13.5m，其表层为施工弃土，厚度小于3.0m，下部为黄色粘土，局部夹少量碎石、砂土等。
三、区内溶洞水的补、迳、排条件
（一）隧址区岩溶的发育规律
隧址区位于沅江水系和乌江水系的分水岭附近。拟建马鞍山隧道位于该分水岭的西侧，属乌江水系。受构造、岩性、夷平面的影响，其岩溶的发育规律主要为：（1）隧址区发育多层水平溶洞；（2）多层水平管道系统存在水力联系；（3）水平溶洞的发育均沿近南北向发育，和区内褶皱构造十分吻合。
（二）岩溶水的补给、迳流、排泄
工程区内多年平均降雨量为1238.3mm，丰沛的降雨量是地下水运移的源泉。隧址沿线地表岩溶十分发育，数目众多的落水洞、岩溶漏斗、洼地等沿构造线方向呈串珠状排列，广泛的接受大气降水，并及时的补给地下水。汇集在地表岩溶中的地表水大部分沿岩溶垂直管道下渗，部分赋存在岩溶水平管道及溶蚀裂隙中。
接受地表水补给后，地下水多沿岩层走向（南北方向）作顺层运动，向横向切割的沟谷沿线集中排泄，该排泄点的位置与沟谷的切割深度关系不大，排泄点往往会高于沟谷底部从而形成悬河。受地形地貌、地质构造的，部分地下水沿层面作横向运动，穿层后就近向地势较低的沟谷排泄。该排泄点受地形及地质构造影响，往往位于地面深切沟谷的侧壁近底部或向斜核部一带地表浅部。
隧址南侧G319国道沿线大量的悬河或暗河出口则是地下水顺层运动的排泄点。
（三）岩溶地下水类型及富水性
隧址沿线除了溶蚀洼地、沟槽内有少量第四系覆盖层外，其他均为裸露基岩。工程区水文地质单元出露基岩均为寒武系地层，为可溶性碳酸盐岩，岩性为灰岩、白云岩以及期间的过渡性岩类。
受地层岩性控制，隧址区地下水类型主要为碳酸盐岩类岩溶水，另在岩溶洼地或斜坡坡脚第四系松散堆积层中赋存有少量松散岩类孔隙水。按照碳酸盐岩在含水岩组所占的比例，碳酸盐岩类岩溶水又划分为碳酸盐岩裂隙溶洞水、碎屑岩夹碳酸盐岩裂隙溶洞水及可溶砂砾岩裂隙溶洞水三个亚类。由于隧区碳酸盐岩类分布达95%以上，因此隧区内地下水类型应为碳酸盐岩裂隙溶洞水。
隧址区为碳酸盐岩类，岩性为灰岩、白云岩以及白云质灰岩。分布面积广、厚度大，地表溶蚀漏斗、落水洞、洼地十分发育，是大气降水、地表水渗入的主要通道。地下水汇集在岩溶管道中，贮存运移，形成岩溶地下水。受构造、岩性组合、地貌条件及水文网切割的影响，岩溶发育程度及深度不均匀，造成岩溶水富集程度的差异性较大。
四、k1+880特大溶洞的溶洞水评价
（一）k1+880特大溶洞岩溶水的补给、迳流、排泄
该溶洞水从地表落水洞接受大气降雨的补给，经过第一层水平溶洞底部的落水洞及岩溶裂隙补给该溶洞，向更深部的主要暗河管道排泄。
此溶洞出露在富水性良好的毛田组灰岩地层中，底板为相对隔水的泥灰岩，溶洞内的沉积的土层均为较厚的粘性土层，为静水环境形成，流速缓慢。因其临近区域上的主要暗河水系统，该暗河系统的总流量在26万m3/d，其汇集了酉水河地表水及多条岩溶管道水。目前本溶洞流量仅144～192m3/d，仅是众多的补给管道水的一支。
（二）k1+880特大溶洞的水量预测
根据汇水面积、溶洞内调查及目前的水量进行预测，预计在丰水季节该溶洞水的最大流量可达4000m3/d。
五、对拟建隧道的影响评价
该岩溶水目前水量很小，岩溶有继续向下侵蚀的现象，深部排水不畅，枯水季节水量很小，但丰水季节的动态变化很大，总体流量不大，其溶洞水多为静水环境的岩溶水，在雨季溶腔会成为良好的储水构造，将岩腔充满。对隧道的影响有以下几个方面：
1．溶洞底部沉积的厚达10m左右的软土，及底部较破碎的泥灰岩体，会产生较大的沉降变形。
2．岩溶水对隧道带来的危害：（1）因岩溶水的动态变化较大，隧道为单向坡，为确保施工期间的安全，建议施工期间避开雨季，并编写施工预案和配备相应抽水设备；（2）因地质体的复杂性和不确定性，应实施超前探水，确保安全，并应进行动态设计，信息法施工；（3）因该管道岩溶水的水量不大，根据经验类比其隧道的衬砌的外水压力最大在0.6Mpa，但因为储水构造，其静止水头可达35m，应注意隧道底板的抗浮设计。
六、建议
1．岩溶及岩溶水的发育及规律是极其复杂的，是世界性的地质难题之一，
作为地质工作者虽然在经过大量的调查和研究得出的结论，但尚有不足之处，地质异常始终存在，提请建设方、施工方及设计方密切注意。加强施工监测、超前地质预报及超前探水工作，才能确保施工安全。
2．鉴于地质体的复杂性和不确定性，应采取信息法施工及动态设计。 3．根据类比，请施工方、设计密切注意K3~K3+350也可能存在较大的溶洞，但尚不详知其和隧道的空间关系。
4．雨季对该段施工带来的危害较大，最好抢在雨季前对该段施工完毕。
