野三关地区指榔坪至高坪间的越岭地段。该段岩溶水文地质、工程地质条件极为复杂,为绕避大型滑坡、岩溶发育区,避免岩溶水的大量突泄后造成重大灾害,进行了野三关北方案、野三关取直方案、野三关南方案、野三关北改善方案、野三关南改善方案和野三关大取直方案6个越岭方案(图4-11)的比眩

一、地形地貌与地质概况

该区属清江与长江的分水岭,区域河流皆是清江的支流,为近南北(NNE)走向的深切峡谷,它们将山体分割成沿构造线方向展布的条状山岭地块,如野三河与支井河之间的大支坪地块、支井河与木龙河之间的野三关地块。两“地块”北延交汇的高山即为长江、清江两水系的主分水岭。

野三关位于EW向长阳背斜与NNE向新华夏构造带的交接、复合部位, NNE向褶皱构造略向西微凸呈“弧形”,并包容EW构造的残留。广泛分布P1q、P1m、P2c、T1d、T1j碳酸盐岩地层,其岩溶及岩溶水强烈发育;[KG*4]碳酸盐岩地层中夹P2w泥灰岩、T1d下部页岩两层相对隔水层,起着制约岩溶水发育的作用;附近野三河、支井河、磨刀河、木龙河支流为岩溶水就近的排泄基面,控制地下水活动的水动力剖面和浅部岩溶发育分带及深度。

图4-11野三关地区综合选线方案示意图

1.暗河;2.地表河流;3.岩层界线;4.断层;5.不良地质体

由于东吴运动,使本区P1m茅口组抬升成陆,历经了岩溶化过程,使P1m上部灰岩发育岩溶,并贮藏岩溶水,它们随后期地层得以保存,构成位于排泄基准面以下很深的古岩溶、岩溶水,成为特有的岩溶地质现象,随褶皱延展的古岩溶含水层与浅部岩溶水具有连通的特点。

二、岩溶水文地质条件

(一)野三关段岩溶水文地质条件

(1)地势北高南低,北部山区为区域分水岭,支井河为相对排泄基准面。

(2)由S~T1j 地层组成背斜构造,从北(背斜核部)往南(背斜翼部)出露地层依次为S、D碎屑岩(组成背斜核部)→P→T1d→T1j(碳酸盐岩)(图4-12),由背斜核部至两翼地层呈环状圈闭、辐射扩展,并向南倾伏。

图4-12庙岭上滑坡平面示意图

1.河流;2.断层;3.推测暗河;4.滑坡体

(3)北部分布山地高剥夷面(S1)为补给区,往南逐级补给S2(二级剥夷面)→S3(三级剥夷面),地下水与地表水分水岭一致。清江作为地下水区域排泄基准面,地下水的总体流向自北向南,地下水埋深自北向南变浅,岩溶发育强度,富水程度由弱渐强。

(4)地块本身亦是NE向的次级分水岭,两端的磨刀河、支井河及其中的苦桃溪亦是小区域的地下水排泄基面,该次级分水岭向两端(向近EW方向)分流的地下水,向磨刀河、支井河、苦桃溪排泄,形成局部的多条管道流,由于受岩溶发育程度不同的碳酸盐岩层组的制约和受层间分布的阻水层的限隔,各管道流间隔成各自相对独立的管道流系统。

(5)该段控制长大隧道两端引线部分线路方案的重大不良地质有庙岭上滑坡、金龙坪滑坡、故县坪滑坡等(图4-12、图4-13、图4-14、图4-15);此外,线路沿支井河左岸走行地段(约5km),分布大冶组(T1d)中厚—薄层灰岩,岩层倾向线路,倾角38°~56°,自然坡与其一致,边坡高达600m,属基岩裸露的顺层地段,目前山体维持平衡稳定,局部地段山腰和坡脚堆积顺坡坍塌体,铁路施工必然酿成工程滑坡,边坡现存的崩坍落石等均难整治和预防。

图4-13庙岭上滑坡剖面示意图

图4-14金龙坪滑坡平面示意图

1.断层;2.河流;3.等高线;4.地层界线;5.滑动体

图4-15金龙坪滑坡剖面示意图

(二)大支坪段岩溶水文地质条件

(1)位于支井河、野三河之间的大支坪地块由NE向背斜构造组成。 背斜核部为S、D碎屑岩,组成背斜山地,两翼为P、T1d、T1j碳酸盐岩。 背斜受强烈挤压,近核部的F7冲断层将S—D碎屑岩逆冲覆盖于P1q、P1m碳酸盐岩之上,使地表部分地层缺失,岩层陡立,倾角70°~85°。

(2)野三河从北向南流(NNE向),然后折湾横穿(近EW向)切割背斜轴部,是该地块岩溶地下水的相对排泄基面。地下水沿岩层层间运移、径流,其流向与地层走向一致(NNE向),自北而南向野三河排泄。

(3)受地层岩组富水程度的差异控制,受S—D碎屑岩、P1w泥灰岩、T11d页岩等阻水层的间互阻隔制约,该地块发育数个相对独立的岩溶水富集带和管道流系统。

1)水洞坪岩溶封闭洼地富水带。位于背斜东翼,靠近支井河右岸边缘,溶蚀洼地汇聚降雨、外部渗入洼地补给水等,注入地下后就近向支井河排泄。

2)水谷坝岩溶槽谷富水带。位于背斜构造东翼的次级向斜核部,地表为长条状溪沟槽谷负地貌,槽谷沿地层走向展布,接收两侧斜坡、山顶降雨补给,完全渗漏,槽谷为干谷。地下水位埋深较大,地下水由北向南,向野三河排泄。槽谷内接收纵向补给的汇水面积较大,入渗地下可能汇聚成管道流,地下径流流程较长。