隧道地热发育特征分析及地温预测

作     者：刘志明 LIU Zhiming

作者机构：中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2022年第19卷第5期

页      面：1364-1373页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：铁四院科技研发项目(2016K24)。 

主　　题：高地温隧道 地热 发育特征 地温梯度 地温预测 

摘      要：隧道高地温热害是一种典型的不良地质现象,是铁路综合选线设计的难点,直接关系到隧道工程建设的安全性、技术性及经济性。通过地质调查、地质勘探、水化学分析、地温测试及理论计算等方法,研究三百山隧道地质条件、地热特征及地热发育特征。研究结果表明:三百山隧道隧址区整体在三百山地区中生代以来火山盆地中穿越,受区域内多期次的构造运动以及岩浆活动、火山活动的共同影响,从下而上形成火山岩与火山沉积岩三元地质结构。深部岩浆热源距离地表相对较近,为地热水的形成提供了有利的热源条件。地热水以SO_(4)·HCO_(3)-K+Na型为主,HCO_(3)-K+Na和HCO_(3)·SO_(4)-K+Na型为次。地热水普遍含有氟、氯、镁、铀等多种微量元素。钻孔实测温泉温度32~78℃,总流量8.704 L/s,地温梯度在1.65~2.34℃/100 m内变化,平均值为2.06℃/100 m,总体上,地温随着深度的增大而递增。采用二氧化硅温标方法开展热储温度估算,利用热储温度和通过钻孔资料得到的地温资料,对区域地热的热储深度进行估算。计算结果显示:隧道洞身以Ⅰ级轻微热害为主,占隧道全长的52%;导热破碎带段存在Ⅱ级中等热害问题,占隧道全长的10%。通过对该隧道穿越的不同地层地温梯度分析,提出了其地温评价的单元划分和应对措施。研究成果可为类似工程地热异常区的勘察、设计及施工提供借鉴。