鄂西黄陵断穹北部区域岩溶水系统特征及隧道工程适宜性探析

发布时间：2017-04-13 23:22

  本文关键词：鄂西黄陵断穹北部区域岩溶水系统特征及隧道工程适宜性探析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄陵断穹与神农架穹窿之间分布大面积震旦系、寒武系、奥陶系碳酸盐岩,拟建的我国西南地区与中原、华北、东北地区的快速客运主通道郑州至万州铁路经过该区域。岩溶及岩溶水问题是控制该区域内隧道工程的主要工程水文地质问题,对铁路线路方案的走向起决定性作用。鉴于此,开展黄陵断穹北部区域岩溶水系统特征及其隧道工程适宜性的研究是十分有必要的,具有重要的现实意义。本文基于详实的现场调查资料,并引进GIS技术,结合地下水系统理论,对研究区岩溶水系统进行系统划分及特征研究,具体以郑万铁路兴山-保康段两条线路方案为研究对象,探讨隧道工程适宜性。论文主要的研究成果有以下几个方面:(1)研究区主要出露震旦系、寒武系、奥陶系可溶岩地层,分为三大可溶岩层组:(1)上震旦系(Z2),包括灯影组和陡山沱组;(2)下寒武-下奥陶系(?1-O1),包括寒武系石龙洞组、天河板组、覃家庙组、娄山关组,以及奥陶系南津关组、分乡组至牯牛潭组地层;(3)中、上奥陶系(O2+3),包括宝塔组、临湘组。其中,Z2、?1-O1层组分布面积广,岩性、厚度均较稳定。(2)上震旦系(Z2)可溶岩层组内,灯影组富水性中等,陡山沱组为弱富水性岩组;下寒武-下奥陶系(?1-O1)可溶岩层组内,寒武系石龙洞组和天河板组、覃家庙组、娄山关组为强富水性岩组,岩溶发育强烈,含水介质空间以溶隙-管道系统为主,奥陶系南津关组至红花园组、牯牛潭组富水性中等,大湾组为弱富水性岩组;中、上奥陶系(O2+3)可溶岩层组岩溶发育程度中等,富水性中等,含水介质空间以溶隙-溶洞为主。(3)研究区岩溶水的流动受长江及其支流香溪河、黄柏河、沮河的控制。其中,香溪河流域、黄柏河流域、沮河流域覆盖研究区的面积分别约为1052.23km2、1388.13 km2、1131.76 km2,可溶岩分布面积占流域总面积的76.3%、72.3%、73.6%。三大流域内地下水均以碳酸盐岩岩溶水为主。(4)考虑河网对岩溶水循环的控制,将研究区划分为长江北岸岩溶水系统(Ⅰ)、黄柏河岩溶水系统(Ⅱ)、沮河岩溶水系统(Ⅲ)、香溪河岩溶水系统(Ⅳ)四个一级岩溶水系统。又根据次级流域地表分水岭以及区域具有隔水意义的地质构造将一级岩溶水系统进一步划分为9个二级岩溶水系统:黄陵背斜西翼岩溶水系统(Ⅰ-1)、黄陵背斜东翼岩溶水系统(Ⅰ-2)、歇马-沮河岩溶水系统(Ⅲ-1)、马良-沮河岩溶水系统(Ⅲ-2)、龙口河岩溶水系统(Ⅳ-1)、姚家沟-香溪河岩溶水系统(Ⅳ-2)、兴山-香溪河岩溶水系统(Ⅳ-3)、高岚河岩溶水系统(Ⅳ-4)、七里峡岩溶水系统(Ⅳ-5)。(5)运用GIS的空间分析和叠加功能对研究区进行隧道工程适宜性分区:工程适宜性较差、中等、较好区域的分布面积分别约为602.47 km2、1044.19 km2、795.46 km2,约占碳酸盐岩出露面积的25%、43%、32%。根据GIS统计分析结果显示:郑万铁路兴山-保康段两条线路方案除兴山隧道段不可避免地要穿越姚家沟向斜蓄水构造,工程适宜性较差,经新华的线路方案二明显优于经花庄的线路方案一,使线路隧道工程多数处于适宜性中等至较好区域。(6)通过岩溶水环境与隧道工程的相互作用关系分析,结合基于GIS的隧道工程适宜性评价,对比线路方案工程适宜性,认为:经新华的线路方案二明显优于经花庄的线路方案一,方案二绕避穿越大面积岩溶强烈发育区,及向斜蓄水构造,有效地将岩溶高压突水、突泥风险,环境破坏风险及工期投资风险降低至中低度。
【关键词】：鄂西黄陵断穹 岩溶发育特征 岩溶水系统 适宜性评价 GIS
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U452.11;P641.134
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 前言11-19
• 1.1 选题依据与研究意义11-12
• 1.2 研究现状和研究进展12-17
• 1.2.1 岩溶水系统划分研究12-14
• 1.2.2 鄂西地区岩溶水研究14-15
• 1.2.3 岩溶区工程适宜性研究15-17
• 1.3 研究内容及技术路线17-19
• 第2章 研究区环境地质条件19-30
• 2.1 自然地理概况19-23
• 2.1.1 位置与交通19-20
• 2.1.2 地形和地貌20-22
• 2.1.3 气象与水文22-23
• 2.2 区域地质条件23-27
• 2.2.1 地层岩性23-25
• 2.2.2 地质构造25-27
• 2.3 区域水文地质条件27-30
• 2.3.1 地下水类型27-28
• 2.3.2 地下水补径排条件28-29
• 2.3.3 地下水水化学特征29-30
• 第3章 含水介质系统研究30-42
• 3.1 可溶岩层组划分及可溶岩层类型30-33
• 3.1.1 可溶岩层组划分30-32
• 3.1.2 可溶岩层类型32-33
• 3.2 碳酸盐岩岩溶发育特征33-39
• 3.2.1 岩溶形态统计及其特征分析33-38
• 3.2.2 碳酸盐岩岩溶发育强度38-39
• 3.3 岩溶含水岩组特征39-42
• 第4章 地下水流动系统研究42-49
• 4.1 概述42-43
• 4.2 香溪河流域43-45
• 4.3 黄柏河流域45-47
• 4.4 沮河流域47-49
• 第5章 岩溶水系统划分及特征49-61
• 5.1 岩溶水系统划分原则49
• 5.2 岩溶水系统划分方案49-51
• 5.3 各岩溶水系统及特征51-61
• 5.3.1 长江北岸岩溶水系统51-52
• 5.3.2 黄柏河岩溶水系统52-54
• 5.3.3 沮河岩溶水系统54-55
• 5.3.4 香溪河岩溶水系统55-61
• 第6章 岩溶区隧道工程适宜性研究61-91
• 6.1 线路方案概况61-62
• 6.2 基于GIS的隧道工程适宜性评价62-73
• 6.2.1 指标选择62-64
• 6.2.2 模型建立64-66
• 6.2.3 适宜性评价66-73
• 6.3 岩溶水环境与隧道工程相互作用关系分析73-89
• 6.3.1 方案一76-83
• 6.3.2 方案二83-89
• 6.4 线路方案工程适宜性对比分析89-91
• 结论91-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-97
• 攻读学位期间获取的学术成果97

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