恩施至利川段有云雾山、石板岭、金子山等山岭纵贯南北的屏障,有清江横穿、支流深切的阻隔,有可溶岩遍布,岩溶、岩溶水危害的困扰,严重制约线路方案的选择。
一、地形地貌与地质概况
该区东侧分布NE向云雾山、石板岭山峰(S1剥夷面),西侧分布NE向金子山山地(S1剥夷面),呈纵向延绵,于南、北两端的花椒坪地区、木贡地区收敛合围,被山势合围的中间构成“船形”槽谷,清江于北部收敛端横向穿越,成为该区的排泄基准面。
区内构造有云雾山背斜、金子山复背斜,后者构造区域更为控制线路的选择。金子山复向斜(含次级宽缓向斜)的南、北两端翘起收敛,与山势围合一致。金子山复向斜核部分布巴东群非碳酸盐岩与不纯碳酸盐岩,构成金子山山地(正地形);向斜的东南翼组成复式次级向斜,分布嘉陵江组(T1j)、大冶组(T1d)纯碳酸盐岩岩组间夹泥灰岩等不纯碳酸盐岩,依次组成较宽阔的次级向斜槽谷低地、石板岭单面山;横断面反映的构造、剥夷面关系如图4-16、图4-17所示。
图4-16金子山复向斜横断面图
图4-17恩施—利川地区构造图
次级向斜构造为宽缓褶皱,地层倾角较缓,一般约5°~15°。断裂不发育,强势节理裂隙主要有N30°~50°E/NW∠80°~90°(纵张)、N60°~90°W/SW∠60°~80°(横张)。
该区域控制线路方案选择的地质问题有复杂的岩溶、岩溶水,大型的不良地质体等。
二、岩溶水文地质条件
(一)清江北岸(马者-木贡清江沿岸)段
位于金子山复背斜北部翘起端的山区,清江深切、横穿其间,河流两岸陡峻,为区域地下水排泄基准面;出露P2w、P2c、T1d、T1j等地层,清江北岸岩层倾向河流,倾角15°~25°,存在顺层问题。深切的清江河床揭露P2w炭质页岩、泥灰岩,连同P2c灰岩沟通组成顺层缓坡,覆盖其上的T1d、T1j灰岩组成后缘陡坡及山地;清江为北部碳酸盐岩山区岩溶水的排泄区,大量的岩溶水通过边坡及P2w层面向清江排泄。此种清江北岸边坡的地貌、岩层、水文地质条件等特殊的组合,构成最不利边坡稳定的地质结构,沿岸广布大型顺层滑坡等。
(二)小溪暗河段
(1)石板岭山地及斜坡、次级向斜核部槽谷,皆分布嘉陵江组(T1j)强岩溶发育层组,为岩溶、岩溶水的发育提供了条件;次级向斜核部槽谷洼地为岩溶地下水汇聚提供了场所;强势节理裂隙及沿其继承、追踪发育的溶隙、管道为岩溶地下水提供了径流、联系的通道;金子山复向斜山地与槽谷的交接处,即巴东群碎屑岩与嘉陵江组碳酸盐岩组的交界处,其地貌、岩性、构造等都有利于岩溶水的发育、集聚。因此,综合造就了小溪暗河系统。
(2)小溪暗河为一大型地下河系统。东部以石板岭山地分水岭为界,南部以花椒坪山地分水岭为界,西部以金子山分水岭为界,北部以小溪河与清江的分水岭为界,合计汇水面积287.5km2(其中碳酸盐岩区240.25km2,碎屑岩区47.25km2),为岩溶水的补给区;东部、南部分水岭至小溪暗河槽谷之间大片分布的山前峰丘、斜坡地带是岩溶水的径流区(是小溪主暗河子系统的发育区域),西北、北部类似的径流区较狭窄;槽谷洼地(次级向斜负地形范围)为岩溶水汇集区,为小溪暗河的径流区、支暗河的排泄区;清江为整个小溪暗河的排泄基准面。
(3)小溪暗河由多支支流汇合而成。以小溪暗河为排泄基准面而发育的支流(支管道),其发育深度皆受小溪暗河基准面控制,因而支流(支管道)皆位于地区浅(上)部岩溶发育带(垂直带、季节变动带、水平流动带)中。主要支流有:
1)岳武坝—猫儿洞主支流。岳武坝(岳武暗河)→金子山山岭东侧坡脚(碎屑岩与碳酸盐岩的交界处)的洞垭口→猫儿洞→谢家大坪→汇入小溪主暗河;此外,尚有多支分支管道流汇入该主支流,组成“脉”状管道体系。
2)团堡主支流。金子山山地北侧的团堡河(明流)→方家院子入口(转入地下)→大河洞→桥老河→多老河→耗子洞→汇入小溪主暗河。团堡暗河补给源为碎屑岩地区,汇水面积约47.25km2。
3)小马滩—龙潭支管道流。发育于东侧石板岭山岭的斜坡地带,其路径为小马滩河(明流)→注入竖井(成地下管道流)→龙潭→蝌蚂口出口(管道流排出地表),汇水面积约4~5km2。示踪试验证实为上部浅层岩溶发育带内的管道流,同时证实了上述路径。此支管道流较之上述支暗河其规模较校
4)鸟腊河—狮子口支管道流。鸟腊河明流→注入竖井(转入地下管道流)→狮子口→响水洞→汇入小溪主暗河。
(4)小溪暗河地区主要岩溶水文地质特征
1)南部见天坝、花椒坪分水岭地区(金子山复向斜南部翘起端),为补给区,降水大部下渗,岩溶水多为季节性垂直渗流水,雨季较丰。降雨下渗水多外流补给下游,滞留不多,贮存较少;岩溶形态多为垂直型,发育深度相对较大。
2)东部石板岭分水岭及其斜坡地带,涉及地域较大,石板岭分水岭山地台原的溶蚀洼地汇水区的降雨入渗水注入地下直接汇入管道流,或入渗浅部岩溶发育带经汇聚后,再汇入地下管道流。为适应远程排泄基准面要求,以独立的、单管式管道流向远处排泄,如石板岭地区大坪→狮子口管道流。山岭斜坡的峰丘、沟谷区,分布嘉陵江上、下组之间夹的一层倾角较小的泥灰岩阻水层,由于该阻水层的阻隔形成地表径流(明流),再辗转注入碳酸盐岩中的竖井或漏斗转为地下管道流,向就近的排泄基面排泄,如小马滩—龙潭—蝌蚂口支暗河,小马滩明流→注入竖井→暗河→凉风洞→蝌蚂口(出口);鸟腊河—狮子口支暗河,鸟腊河明流→注入竖井→暗河→狮子口→小溪主暗河。阻水层上部碳酸盐岩(位在山岭斜坡表层)承接的降雨入渗水汇聚于阻水层上部界面成管道流,顺界面(阻水层层面)径流,若小溪槽谷低处出露阻水层,则管道流被揭露而泄出(以大泉、管道流出口形式泄出),如箐口镇附近及其南端山前斜坡坡脚出露的大泉、管道流等。箐口镇北端,位于阻水层的下部为大片单一碳酸盐岩地层,其间发育的支暗河的规模、流量均较大,如长庆支暗河。可见,上述不同地域、不同环境形成的管道流各有自己的补给、汇聚、径流体系,构成各自相对独立的管道流系统,即小溪暗河的支系统。东部山地斜坡区域发育多支支暗河系统是其特点。
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