• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

隧道高地温的地质成因研究

胡政 田茂中 郭维祥 刘金洋

胡政, 田茂中, 郭维祥, 刘金洋. 隧道高地温的地质成因研究[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(5): 1077-1085, 1112. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200180
引用本文: 胡政, 田茂中, 郭维祥, 刘金洋. 隧道高地温的地质成因研究[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(5): 1077-1085, 1112. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200180
HU Zheng, TIAN Maozhong, GUO Weixiang, LIU Jinyang. Geological Genesis of Tunnel High Ground Temperature[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(5): 1077-1085, 1112. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200180
Citation: HU Zheng, TIAN Maozhong, GUO Weixiang, LIU Jinyang. Geological Genesis of Tunnel High Ground Temperature[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(5): 1077-1085, 1112. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200180

隧道高地温的地质成因研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200180
基金项目: 贵州省科技计划([2019]5301)
详细信息
    作者简介:

    胡政(1988—),男,工程师,研究方向为岩土与地下工程,E-mail:1163631187@qq.com

  • 中图分类号: P642.2

Geological Genesis of Tunnel High Ground Temperature

  • 摘要:

    为研究隧道高地温的地质成因,以云南某在建高速公路隧道——尼格隧道为研究对象,该隧道兼有高水温与高岩温,最高水温达63.4 ℃,最高岩温达88.8 ℃. 从区域地质构造及地震特征、水化学特征、地热储特征等对区域性的热因控制、水源、热源、导热通道等进行了分析,利用氢氧同位素分析法、锶同位素分析法、微量元素分析法、放射性元素分析法等对隧址区的热水来源及演变过程、热源成因进行了研究,并结合隧道工程地质、水文地质条件及开挖揭示状况,对隧道高水温段及高岩温段的地质成因过程进行了剖析. 研究结果表明:灰岩段高水温的成因过程与花岗岩段高岩温有所差异,隧道高水温的成因过程为热源(深部热异常体)—主要传热通道(深循环)—次级传热通道—浅表水体混合、水岩作用,其过程伴随着冷热水混合作用、离子交换作用等;隧道高岩温的成因过程为热源(深部热异常体、放射性元素衰变生热)—主要传热通道(深循环)—次级传热通道—热气沿裂隙传至隧道岩体,其过程伴随着S元素的富集,易形成H2S或SO2有毒有害气囊.

     

  • 图 1  尼格隧道纵剖面及地温简图

    Figure 1.  Longitudinal section and ground temperature diagram of Nige tunnel

    图 2  区域地震构造

    Q. 第四系;N. 新第三系;M. 变质岩;γ. 花岗岩;F71 Q9. 全新世活动断裂;F72 Q3. 晚更新世活动断裂;F23 Q1-2. 早—中更新世断裂;F21. 东山寨—唐家庄断裂;F23. 红河断裂;F30. 阿土—绿水河断裂;F46. 东山断裂;F71. 宝秀—建水断裂;F72. 漾田—鸡街—蒙自断裂

    Figure 2.  Regional seismotectonic map

    图 3  研究区各水体的Piper三线图

    Figure 3.  Piper three line map of each waterbody in the study area

    图 4  研究区各水体的Schoeller指印图

    Figure 4.  Schoeller fingerprint map of each waterbody in the study area

    图 5  研究区各水体氢氧同位素与大气水线相关图

    Figure 5.  Correlation map between hydrogen and oxygen isotopes of water and atmospheric water line in the study area

    图 6  研究区各水体的 87Sr/86Sr与Mg2 + /Ca2 + 关系

    Figure 6.  87Sr/86Sr vs. Mg2 + /Ca2 + of each waterbody in the study area

    图 7  隧道水体与温泉水体的热储温度

    Figure 7.  Thermal storage temperature diagram of tunnel water and hot spring water

    图 8  隧道水与温泉水的热储埋藏深度

    Figure 8.  Buried depth map of thermal storage of tunnel water and hot spring water

    图 9  隧址区地质平面简图

    Figure 9.  Geological plan of tunnel site

    图 10  花岗岩段节理裂隙统计

    Figure 10.  Statistics of joints and fissures in granite section

    图 11  隧道高地温成因过程示意

    1. 三叠系上统鸟格组(T3n);2. 三叠系中统法郎组(T2f);3. 三叠系中统个旧组(T2g);4. 燕山期侵入花岗岩(γ53(a));5. 深部热异常体;6. 热量传导方向;7. 热流体或气体传导方向;8. 浅表水体运移方向;9. 大气降水;10. 地层分界线;11. 断层(与隧道轴线相交);12. 断层(与隧道轴线近于平行);13. 溶蚀管道、裂隙;14. 热泉点

    Figure 11.  Schematic diagram of formation process of tunnel high ground temperature

    表  1  氢氧同位素及锶同位素检测成果

    Table  1.   Detection results of hydrogen oxygen isotopes and strontium isotopes

    名称位置地层高程/m流量/
    (L•s−1
    温度/℃δD/‰δ18O/‰w(Sr)/
    (mg•L−1
    87Sr/86SrMg2 +/Ca2 +
    老虎滩温泉龙岔河γ53(a) 花岗岩7621.2453.8−82.30−10.910.19090.71310.750 0
    丫沙底温泉贾沙河T2g 灰岩9408.2087.9−87.24−12.130.26660.71051.990 0
    尼格温泉龙岔河γ53(a) 花岗岩9083.0667.9−85.59−10.850.10960.71311.500 0
    尼格隧道出水T2g 灰岩3.00 ~ 9.0064.0
    (最高)
    −68.23−9.450.34680.70900.190 0
    斐古隧道出水T2g 灰岩0.50 ~ 3.0046.0
    (最高)
    −71.41−9.941.14870.70840.450 0
    下载: 导出CSV
  • [1] 郭长宝,张永双,蒋良文,等. 川藏铁路沿线及邻区环境工程地质问题概论[J]. 现代地质,2017,31(5): 877-889. doi: 10.3969/j.issn.1000-8527.2017.05.001

    GUO Changbao, ZHANG Yongshuang, JIANG Liangwen, et al. Discussion on the environmental and engineering geological problems along the Sichuan—Tibet railway and its adjacent area[J]. Geoscience, 2017, 31(5): 877-889. doi: 10.3969/j.issn.1000-8527.2017.05.001
    [2] 汪缉安,徐青,张文仁. 云南大地热流及地热地质问题[J]. 地震地质,1990,12(4): 367-377.

    WANG Ji’an, XU Qing, ZHANG Wenren. Heat flow data and some geologic-geothermal problems in Yunnan province[J]. Seismology and Geology, 1990, 12(4): 367-377.
    [3] 周真恒,向才英,覃玉玺,等. 云南深部热流研究[J]. 西北地震学报,1997,19(4): 51-57.

    ZHOU Zhenheng, XIANG Caiying, QIN Yuxi, et al. Study on deep heat flow in Yunnan,China[J]. Northwestern Seismological Journal, 1997, 19(4): 51-57.
    [4] 黄润秋,王贤能,唐胜传,等. 深埋长隧道工程开挖的主要地质灾害问题研究[J]. 地质灾害与环境保护,1997,8(1): 50-68.

    HUANG Runqiu, WANG Xianneng, TANG Shengchuan, et al. Research on the main geological hazards of deep lying long tunnel[J]. Journal of Geological Hazards and Environment Preservation, 1997, 8(1): 50-68.
    [5] 姚志勇. 中尼铁路高地温分布特征及地质选线探析[J]. 铁道标准设计,2017,61(8): 21-26.

    YAO Zhiyong. Analysis of the characteristics of high ground temperature distribution and geological alignment of China—Nepal railway[J]. Railway Standard Design, 2017, 61(8): 21-26.
    [6] 李国良,程磊,王飞. 高地温隧道修建关键技术研究[J]. 铁道标准设计,2016,60(6): 55-59.

    LI Guoliang, CHENG Lei, WANG Fei. Study on key technology for construction of high ground temperature tunnel[J]. Railway Standard Design, 2016, 60(6): 55-59.
    [7] 杨长顺. 高地温隧道综合施工技术研究[J]. 铁道建筑技术,2010(10): 39-46. doi: 10.3969/j.issn.1009-4539.2010.10.010

    YANG Changshun. On comprehensive construction technology of high ground temperature tunnel[J]. Railway Construction Technology, 2010(10): 39-46. doi: 10.3969/j.issn.1009-4539.2010.10.010
    [8] 刘金松. 川藏铁路高地温隧道施工关键技术研究[J]. 施工技术,2018,47(1): 100-102.

    LIU Jinsong. Key construction technologies research on high geothermal tunnel on Sichuan—Tibet railway[J]. Construction Technology, 2018, 47(1): 100-102.
    [9] 袁伟,冉光静,张恒. 海螺沟温泉地质成因分析[J]. 中国矿业,2015,24(4): 83-87. doi: 10.3969/j.issn.1004-4051.2015.04.020

    YUAN Wei, RAN Guangjing, ZHANG Heng. Genetic analysis of Hailuogou hotspring[J]. China Mining Magazine, 2015, 24(4): 83-87. doi: 10.3969/j.issn.1004-4051.2015.04.020
    [10] 周春景,吴中海. 滇西大理至瑞丽铁路沿线地温场特征及其工程地质意义[J]. 地质通报,2012,31(增刊1): 326-336. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2012.02.016

    ZHOU Chunjing, WU Zhonghai. The characteristics of geothermal field along the Dali-Ruili railway in western Yunnan province and their implications for geo-engineering[J]. Geological Bulletin of China, 2012, 31(S1): 326-336. doi: 10.3969/j.issn.1671-2552.2012.02.016
    [11] 胡政, 阮压福. 红河州建水(个旧)至元阳高速公路项目尼格隧道、斐古隧道高地温成因分析专项报告[R]. 贵阳: 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司, 2020.
    [12] 丁国瑜. 中国岩石圈动力学概论[M]. 北京: 地震出版社, 1991.
    [13] 国家地震局书名编委会. 中国岩石圈动力学地图集[M]. 北京: 中国地图出版社, 1989.
    [14] 张贵玲,角媛梅,何礼平,等. 中国西南地区降水氢氧同位素研究进展与展望[J]. 冰川冻土,2015,37(4): 1094-1103.

    ZHANG Guiling, JIAO Yuanmei, HE Liping, et al. Hydrogen and oxygen isotopes in precipitation in Southwest China:progress and prospects[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2015, 37(4): 1094-1103.
    [15] KLAUS J S, HANSEN B T, BUAPENG S. 87Sr/86Sr ratio:a natural tracer to monitor groundwater flow paths during artificial recharge in the Bangkok area,Thailand[J]. Hydrogeology Journal, 2007, 15(4): 745-758. doi: 10.1007/s10040-007-0175-z
    [16] PU J B, YUAN D X, ZHANG C, et al. Identifying the sources of solutes in karst groundwater in Chongqing,China:a combined sulfate and strontium isotope approach[J]. Acta Geologica Sinica (English Edition), 2012, 86(4): 980-992. doi: 10.1111/j.1755-6724.2012.00722.x
    [17] 余恒昌. 矿山地热与热害治理[M]. 北京: 煤炭工业出版社, 1991.
    [18] 徐世光, 郭远生. 地热学基础[M]. 北京: 科学出版社, 2009.
    [19] 田廷山, 李明朗, 白冶. 中国地热资源及开发利用[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 2005.
    [20] RYBACH L. Radioactive heat production in rocks and its relation to other petrophysical parameters[J]. Pure and Applied Geophysics, 1976, 114(2): 309-317. doi: 10.1007/BF00878955
  • 加载中
图(11) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  371
  • HTML全文浏览量:  507
  • PDF下载量:  55
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-04-10
  • 修回日期:  2020-06-29
  • 网络出版日期:  2021-11-09
  • 刊出日期:  2020-07-07

目录

    /

    返回文章
    返回