川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题

川藏铁路位于大陆碰撞造山带,特殊的地质构造背景下,铁路沿线水文地质条件极为复杂,严重制约着川藏铁路规划建设和安全运营。为降低川藏铁路沿线重大工程水文地质灾害风险,从工程水文地质角度出发,结合基础地质和工程地质研究成果,阐述了川藏铁路雅安至林芝段重大工程水文地质问题,并提出下一步研究建议。研究结果表明:川藏铁路雅安至林芝段可能遭遇隧道高水压及涌突水问题、隧道高温热害问题、隧道排水影响生态环境3个重大工程水文地质问题;沿线发育多条区域性断裂带,控制着地层展布、水热活动和成矿带分布以及地下水循环演化,导致穿越断裂带的深埋长大隧道高压涌突水、高温热害及高矿化水等问题较为突出。沿线重大工程水文地质问题下一步研究工作主要为:开展高精度、多尺度的水文地质调查,把握重大问题的发育规律和致灾机制,构建精细的预测评价体系和主、被动相结合的灾害防控体系。     

川东南隔挡式构造区隧道空间展布影响下岩溶涌突水特征简析

隔挡式构造区隧道工程涌水特征研究多局限于某个具体隧道工程及对应的特定岩溶水系统,缺乏关于隧道空间展布影响下涌突水问题的系统研究。文章提出以隧道穿越区岩溶发育及岩溶水水平与垂直分带差异作为隧道空间布置类型划分的主要标准,将隧道空间展布区的岩溶水文地质特征分为七类,对不同类型中岩溶含水介质空间结构特征、岩溶发育差异以及岩溶水在此区域流动的特点进行分析,并对八种类型的隧道涌突水的特征进行比较。据此,结合研究区拟建渝万客专铜锣山隧道和明月山隧道案例,分析此两隧道展布区域的岩溶水文地质特征,分别属于补给-垂直入渗型类型及补给径流-水平径流型类型。进一步对此两隧道可能遭遇的岩溶涌突水进行定性评价和涌水量计算,认为铜锣山隧道主要出现雨季涌水现象,水量大小受降雨强度控制,而明月山隧道涌水量较大。      

藏南茶卡—曲卓木温泉水化学特征与成因机理

位于青藏高原南部的茶卡—曲卓木区域地质条件复杂,构造发育,水热活动强烈,区内温泉展布主要受区内断裂控制,并呈现出分区发育的特征。本文以区内主要的茶卡水热活动区和曲卓木水热活动区的温泉为研究对象,通过对水热活动区地质、水文地质条件和温泉出露特征开展野外调查,并对温泉和地表水进行采样分析,并运用水文地球化学分析方法,对区内温泉水岩反应过程和补给来源进行了分析研究,同时利用SiO2、阳离子地热温标和硅-焓混合模型方法计算了深部热储温度。基于以上研究成果,进一步分析了区内温泉的形成机制,建立了区内温泉成因模式概念模型,并对地热资源量进行了评价,结果表明：(1)茶卡水热活动区温泉温度普遍高于曲卓木水热活动区,其温泉水化学类型为Cl-Na型水,曲卓木水热活动区则主要为SO₄-Cl-Na型水;(2)大气降水为主要补给来源,补给高程范围在4 517～5 186 m;(3)茶卡水热活动区、曲卓木水热活动区热储温度分别为208～251℃、80～102℃,冷热水混合比分别为33%～47%、34%～49%;(4)研究区内天然地热水的年可开发能量达到8.50×10¹³...     

川藏铁路廊道关键水工环地质问题:现状与发展方向

川藏铁路是我国正在建设的世纪工程,复杂的地质演化史导致铁路廊道地质环境差异大,水文地质、工程地质和环境地质问题复杂多变,在工程施工及今后运营中值得高度关注。在简要回顾川藏铁路廊道以往地质工作的基础上,阐述了铁路建设面临的水工环地质问题,包括高原构造岩溶高压突涌水、断裂带基岩裂隙高压突水突泥、高温热水热害等水文地质问题,活动断裂断错与强震灾害、高地应力与深埋隧道岩爆和大变形、特殊岩土体的不良工程特性与灾害效应、高位远程滑坡灾害链等工程地质问题,含煤地层和热液矿床酸性水腐蚀性、湿地生态退化演替、铁路建设与敏感生态环境的互馈效应等环境地质问题。提出了今后值得深入研究的关键科学技术问题:水文地质方面包括高原岩溶发育层序规律与构造岩溶蓄水构造类型、深埋隧道突水突泥的孕灾致灾模式与预测方法、活动断裂控热机制与地下热水循环模式、高温热害风险识别及地热资源化技术等问题;工程地质与地质灾害方面包括活动断裂的精细特征与工程断错效应、复杂地质构造区深部构造应力场特征、构造混杂岩带工程地质特性与灾害效应、水-力-热多场耦合作用下深埋隧道围岩稳定性与灾害效应、内外动力耦合作用下的高位远程滑坡机理及风险防控技术等问题;环境地质方面包括高原多源水转化循环机制与生态脆弱区生态需水量控制技术、隧道建设的水文生态环境效应、生态地质环境监测评价与保护关键技术、全球气候变暖的地质生态环境效应等问题。从公益性地质调查和商业性工程勘察相结合的角度,提出了地质调查是基础、科技攻关是关键、灾害隐患监测与工程治理协调推进的应对策略,为国家重大工程规划区的水工环地质工作发展方向提供了参考建议。     

隧道施工扰动下排水水质及环境影响初探

川藏铁路雅安至林芝段全长近1 000 km,具有生态环境脆弱、地质环境敏感的工程环境特征。通过遥感调查与监测的方式利用卫星影像对类比工程区工程建设前后的主要植被类型以及选取类比工程,探讨雅安-林芝段隧道工程施工产生的溶矿地下水及地热水涌出对周边生态环境的影响。结果表明,隧道工程穿越含矿段及地热带形成的溶矿水、地热水排放不仅影响工程项目建设,还会影响土壤、地下水、地表水中的生物生存,造成某些生物种群的减少。同时工程沿线分布的大量湿地,溶矿水、地热水改变其原有水质及水热条件,不仅容易使水体二次污染,还可能破坏湿地生态系统结构,降低植被生长速度。基于此,依据沿线热害隧道排放地下特点提出相应的处理措施建议,包括封堵、综合利用及处理排放等。     

河源市高埔岗温泉勘查与评价

河源市高埔岗温泉属于中低温地热田Ⅱ-2型,阐述温泉区内水文地质特征,全面分析温泉区的地温场、热盖层、热储岩性与富水性、热矿水水质特征、热储类型等总结出高埔岗温泉地热田特征,评价热矿水可采量,进行地热计算,为高埔岗温泉开发利用提供科学依据。     

云南省安宁温泉地热地质特征及成因模式

安宁温泉为上升泉群,其热水化学类型为HCO3—Ca.Mg和HCO3—Ca型。泉群地温场平面特征是在"天下第一汤"形成高温中心,垂向上则随深度变化井温曲线呈现增温型、恒温型、增降骤变型和增温变降温型四种类型。热储具多元结构,当前利用热水除温泉自流水量外都取自浅部热储。温泉流量与降雨补给关系密切,热储具有开放式特征,热水循环周期在21a以上。安宁温泉的热源来自区域高热流背景,螳螂川断裂起到导热导水作用,其成因模式为大气降水补给的断裂深循环型地热系统。     

川藏铁路康定隧址区地热水成因及其工程影响分析

川藏铁路康定隧址区穿越鲜水河断裂带,属地热异常区,对铁路建设造成一定的热害威胁。采用野外调查、水化学分析和氢氧同位素测试等技术方法,开展了川藏铁路康定隧址区地热水成因研究。结果表明,康定隧址区地热水水化学类型主要为HCO₃·Cl—Na和HCO₃—Na型,聚集于折多塘、康定和中谷3个热水区。地热水均为未成熟水,热储温度为104～172 ℃,深部初始地热水温度为186～250 ℃,冷水混合比例为0.56～0.81。氢氧同位素显示地热水补给高程为3768～4926 m。在康定隧址区,地热水受到高海拔水源补给,主体断裂构造为导热构造,次级分支断裂和发育节理、裂隙的断层破碎带为导水构造,地热水形成后沿浅部断层破碎带出露形成温泉。FEFLOW数值模拟分析表明研究区100 m深度地温场温度为35.4～95.1 ℃,研究区内三个热水区之间存在低温通道。隧道建设时应重点关注康定热水区的高温水热灾害。     

云南万寿山地区岩溶水系统特征及隧道选线研究

岩溶地区隧道建设中常发生突水、突泥等地质灾害,危及工程和施工人员安全,故隧道线路的优化工作尤为重要。本文以三清高速万寿山隧道为例,通过大比例尺水文地质调查,查明了区域岩溶水系统的空间展布和岩溶地下水的循环特征,研究了不同隧道方案与岩溶水系统的空间位置关系,并预测不同线位方案岩溶水害的发育特征。在此基础上,选取隧道穿越断层数量、隧道穿越岩溶含水层长度、最大突水压力以及最大突涌水量作为隧道方案比选的定量评价指标,基于层次分析法,建立岩溶地区隧道线路综合评价模型。对不同线位方案进行地质比选,结果表明:C方案的岩溶水文地质条件相对较好,岩溶突水突泥风险最低。      

山东莱芜盆地东部水文地质条件及富水块段特征

基于在莱芜盆地开展的1∶5万水文地质调查工作,详细论述了盆地东部地区水文地质条件,将区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类孔隙裂隙水与岩浆岩变质岩类裂隙水四类,并总结了其含水岩组富水性;分析了区内地下水补给、径流、排泄特征与地下水动态变化特征;通过收集分析区内钻孔资料,总结了岩溶区岩溶发育特征,发现区内岩溶发育主要集中在200 m以浅,以溶蚀裂隙、蜂窝状溶孔为主;对清泥沟断裂、兴隆山-高峪铺断裂、铜冶店-孙祖断裂等主要控水断裂进行分析,提出东泉、清泥沟、丈八丘三个岩溶水富水块段,分析了各块段的富水机理,并提出各富水块段允许开采地下水量,为地下水合理开发利用提供一定参考资料。      

青藏高原地温时空分布及某重大线性工程深部高地温风险分析

青藏高原地区地质构造复杂,缝合带及断裂、温泉出露等不良地质现象分布较多,易产生局部异常高热源。在明显的地热异常与大埋深的共同作用下,在建的某交通线路极易受到高地温灾害的威胁。本文在整理归纳青藏高原近地表地温分布规律的基础上分析了隧道高地温的成因,依托某交通线路的折多山隧道、拉月隧道等典型深埋长大隧道,对某交通线路的深部高地温风险进行了定量评价,并与国内外其他隧道的高地温风险进行了对比。结果表明:青藏高原近地表地温的分布具有显著的时间变异性及空间分布不均衡性。总体上,从时间上,青藏高原地区近地表地温近50年来呈增高趋势,从空间上,呈从北向南,从西向东增加的趋势;折多山隧道、拉月隧道等典型隧道受不同程度的高地温风险的影响,拉月隧道的高地温风险高于折多山隧道,高风险区的分布与隧道埋深、地质构造等因素相关,在地热异常区,特殊的地质构造是深部高地温的主要成因;最后通过与国内外工程地质背景类似的隧道对比分析认为,某交通线路折多山隧道、拉月隧道等高地温风险在合理的工程措施下总体可控,但需要在规划建设过程中加强深部高地温风险的科学综合防控。     

龙门地下热水的开发与利用前景分析

通过多年的地质勘探、研究与开发,对龙门地热资源的发育特征有了较深入的了解.龙门地热田热储层为富含温热水的∈2＋3碳酸盐岩,属水热型地热田中的温热水型热储,温热水的补给来自大气降水,在径流的过程中、受本区构造的控制,经深循环加热而成.经检测,龙门温热水中锶及偏硅酸含量都达到了天然饮用矿泉水标准,具有较高的开发价值于利用前景.     

西藏羊八井地热田水热蚀变的时空演化特征

西藏亚东—谷露裂谷中—北段的羊八井地热田是我国著名的高温地热田,研究其水热蚀变的时空演化有助于更好地认识藏南地热的发育特征。通过对羊八井地热田及其水热蚀变岩开展地表调查、显微特征与X衍射分析等工作,总结了其主要蚀变类型特征,划分出黄褐色蚀变中心带、灰白色中强蚀变带、灰白色中等蚀变带和浅灰白色弱蚀变带4个不同的水热蚀变带,并区分出红褐色—黄褐色蚀变期、灰白色蚀变期和淡黄色—灰色蚀变期共3期蚀变。研究结果揭示,羊八井地热田高温地热活动中心一直在北区硫磺沟区域,其水热蚀变活动主要受亚东—谷露裂谷内部的活动断裂构造控制,并与断裂构造活动具同步性;地热水的排泄方式早期为沿北东向断裂构造直接排泄,晚期为经浅层第四系径流后再排泄,由直接排泄向间接排泄转变;中高温地热水的排泄区由北区硫磺沟地区向南区藏布曲迁移。根据研究结果推断,硫磺沟区域的北东向断裂与北西向断裂交汇区可作为羊八井热田北区深部地热勘查的主要方向。     

新密煤田地热资源成因探讨

通过对新密煤田地质条件、构造条件、煤系岩石的放射性特征、下热水的水文地球化学、气体成分等特征的研究,认为形成新密煤田地热资源的热源是来自硫化矿物生热、岩浆余热以及煤系地层岩石放射性物质产热的学说证据不足;而新密煤田的水文地质条件,地质构造条件为该区地下水的深循环提供了条件,故而在该区形成了水热型的中低温地热资源.     

南京市浅层地温场监测方案和地温分布特点研究

浅层地温能作为可再生能源,已经引起广泛关注。为了有效地监测南京市浅层地温场的时空演化,针对4种温度传感器：DTS、FBG、Pt100和iButton,通过野外和室内试验进行分析对比,从测温精度、适用范围、工作特性等方面展开研究。结合试验结果和目前的实际应用情况,总结出四种传感器在浅层地温场监测方面的优缺点和特性,并制定出一套较为完善的监测方案,为浅层地温场的长期时空监测提供参考：在所有钻孔中埋设分布式测温光纤,并根据地温钻孔的土层分布和所获取的地温分布数据,选取两个较为典型的地温钻孔布设FBG测温串;在所有钻孔点距地表5 cm处布设iButton,并使用Pt100监测地表以下25 m内的精确地温。根据已获得的监测数据,可总结出南京地区浅层地温在垂向上的大体分布规律,发现其分布在空间上具有差异性,浅地表地温与地表覆盖层、大气及太阳辐射有关,深部地温受地质构造和水文地质条件等因素控制。     

石太客运专线特长隧道地区水文地质研究 及隧道开挖环境影响效应*

文章在充分分析已有地质和水文地质资料的基础之上,综合大面积水文地质调绘和多种勘探成果,对石太客运专线太行山隧道和南梁隧道所在区域的水文地质条件进行了系统分析。将隧道区域划分为娘子关泉域系统、威州泉域系统和散泉系统三大地下水含水系统,同时将太行山隧道区划分为5个水文地质单元,将南梁隧道区划分为两个水文地质单元。另外,论述了隧道开挖对地下水和地表水环境的影响,主要表现在对断层或岩脉与隧道相交地段的水位、水量产生影响,这为进一步解决特长隧道施工过程中的突水、涌水等问题提供了可靠的基础性资料,加深了对河北、山西两省交界处水文地质条件薄弱地带的了解。     

中低温热储及其井中热场

中低温地下热水有着广阔的开发利用前景。其成因及赋存规律的研究,是合理勘探、开发的基础。本文从地层、构造及水文地质条件入手根据地热传导原理,研究了传导型热领教的发育条件,划分了主要热储类型在此基础上,对井（孔）中热场及井液温度变化规律进行了分析,给出了井液温度分布曲线及井液温度变化与地层的对应关系。这一成果,对勘探开发地下热水有积极的意义。     

四川省盐源县泸沽湖地区地热开发的可行性研究

在对泸沽湖地质构造、水文地质特征、地热异常、已有温泉分布及成因分析基础上,重点研究了寻找地热的可行性,初步认为泸沽湖具有较完善的热源、热储和盖层条件,通过钻探有可能探获地下热矿水。因此,研究区有进一步深入勘查的价值和意义。     

日照市管帅地区地热资源特征分析

日照市管帅地区位于沂沭断裂带之昌邑大店断裂两侧,莒县地堑东缘。通过对管帅地区地质构造、水文地质条件、热储层、反演电阻率及水化学的分析研究,探讨其地热资源特征,为管帅地区的地热资源规划开发提供参考依据。