• ISSN 0258-2724
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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
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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

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