一、地形地貌與地質概況

堡鎮(zhèn)南端為東西向長陽背斜構造核部碳酸鹽巖特有的溶蝕山嶺臺原地貌，山嶺走向與構造線一致，山嶺標高1 600～1 700m;堡鎮(zhèn)北端為志留系碎屑巖剝蝕高山，海拔約1 785m;南、北兩山地之間挾持與山嶺平行的榔坪河谷;兩側山嶺組成分水嶺，地表水、地下水向榔坪河谷匯聚(圖4-7、圖4-8)。東西向河谷(河谷縱向)亦有自身的分水嶺(分水嶺位置在堡鎮(zhèn)西側2.5km的碑坳埡口)，海拔1 300m;河谷縱向分水嶺東側為頭道河，發(fā)育于奧陶系碳酸鹽巖與志留系碎屑巖界面，循走向向東匯入賀家坪附近河流，頭道河得到巖溶地區(qū)的大泉、暗河排泄的補給，得到碎屑巖地區(qū)表流的補給，但河流溝槽滲漏較嚴重;河谷縱向分水嶺西側有龍?zhí)稖稀⑶鄮r溝，兩溝向西徑流匯入榔坪河。龍?zhí)稖险共加贠₁純碳酸鹽巖與O₂₊₃不純碳酸鹽巖的交界處，實際為巖溶槽谷封閉洼地，匯水面積12.5km²，降雨匯水基本漏失成干谷;青巖溝位于O₂₊₃不純碳酸鹽巖與志留系碎屑巖交界處，產(chǎn)流較少。

圖4-7堡鎮(zhèn)長隧道方案地質略圖

圖4-8堡鎮(zhèn)隧道區(qū)水文地質略圖

1.地表河流;2.等高線;3.地層界線;4.分水嶺

二、巖溶水文地質條件

(一)頭道河—榔坪河南岸巖溶地質條件

(1)頭道河—榔坪河南岸位于長陽背斜構造的核部及其北翼，核部為寒武系灰?guī)r組成的溶蝕山嶺臺原;緊接山嶺臺原的為寒武系、奧陶系灰?guī)r組成的山前斜坡，并與頭道河、榔坪河河谷連接;東西向背斜核部的寬緩山嶺臺原間分布多道平行的大型槽谷、多道串珠狀的大型封閉洼地，降雨滲入地下后匯聚于槽谷、洼地并集中注入地下，成為較大的補給區(qū);橫向張裂隙及橫向溶隙管道將背斜補給區(qū)的水和其截接的縱向巖溶水導向北坡，排入頭道河、榔坪河，山嶺斜坡段即為上述橫向溶隙管道流的徑流區(qū)，頭道河、榔坪河為排泄區(qū)、就近的相對排泄基面;其水動力模式為：“背斜核部臺原補給→橫向(SN向)徑流(同時串聯(lián)縱向徑流→沿阻水層界面溢出或轉入縱向徑流)→近(遠)基排泄型”型(圖4-9)。

圖4-9榔坪河南、北岸方案隧道位置示意圖

(2)長陽背斜北翼榔坪—賀家坪區(qū)段的頭道河、榔坪河南岸大片斜坡區(qū)，阻水層為奧陶系中下統(tǒng)(O₂₊₃)泥質灰?guī)r相對阻水層和志留系(S)碎屑巖阻水層，阻水層界面下部奧陶系下統(tǒng)(O₁)碳酸鹽巖是巖溶水富集地段，降雨形成的地表水、入滲形成的地下水及溶隙流、管道流等聚集于阻水層界面附近并沿縱向徑流，或向遠處橫向(SN向)深切的葉溪河、仙女山斷層溝谷排泄，或沿橫向裂隙發(fā)育的深切橫向溝溪溢出。如堰家坪隧道附近的冷水橋暗河出口溢出的枯水期流量為0.3～0.5m³/s，豐水期流量大于3m³/s，以及頭道河南岸多處大流量溢出的暗河、管道流;或受阻于縱向阻水層成泉溢出，如沿榔坪河一線多處大泉出露。

(3)山地發(fā)育多級夷平面，頭道河、榔坪河發(fā)育多級階地，相應發(fā)育多級巖溶層。

(4)EW向背斜構造及其縱(橫)向張裂隙、斷層發(fā)育，它們成為降雨入滲的導水通道、巖溶地下水的徑流管道，也是山地臺原補給區(qū)與斜坡縱向富水區(qū)的勾通連接管道，構成復雜的充水網(wǎng)絡系統(tǒng)。

(二)頭道河與榔坪河北岸巖溶地質條件

奧陶系碳酸鹽巖與志留系碎屑巖交界處發(fā)育頭道河、榔坪河河谷，頭道河、榔坪河北岸主要分布薄層泥質頁巖、砂質頁巖，間夾薄層細砂巖、炭質頁巖等的志留系碎屑巖，巖層走向為EW向，與山體走向一致，傾向北即山體內腹。由其構成的山峰高峻，岸坡陡峭，巖體風化強烈，風化巖體極破碎、松散，岸坡溜坍、坍滑變形普遍，植被稀少，泥土流失嚴重，暴雨期溪溝常形成泥石流、洪積扇，大量巖屑傾入頭道河、榔坪河，使河床大量淤積。

總之，北岸邊坡陡峻，巖體破碎，坡體穩(wěn)定性差，隧道圍巖軟弱，巖體易變形、塌方，含少量裂隙水，一般干燥。

三、工程地質綜合選線

(一)堡鎮(zhèn)越嶺地段線路方案比選

越嶺地段進行了頭道河—榔坪河南岸越嶺方案及頭道河—榔坪河北岸越嶺方案的比眩兩方案線路走向與巖層走向基本一致，頭道河—榔坪河南岸越嶺隧道穿越奧陶系下統(tǒng)(O₁)純碳酸鹽巖富水層，隧道可能直接遭遇暗河或截流大型暗河成為集水排泄廊道，隧道水文地質條件差，施工中遭遇巖溶產(chǎn)生突水(泥)地質災害的可能性大，隧道出口端存在順層問題。頭道河—榔坪河北岸越嶺隧道穿越志留系碎屑巖地層，發(fā)育少量基巖裂隙水，水文地質條件好，安全風險大大降低，且進出口山體穩(wěn)定，由于隧道埋深大，存在高地應力下軟巖大變形問題。頭道河—榔坪河北岸方案的水文地質條件簡單，安全風險小，作為貫通方案推薦。

(二)榔坪河南北岸線路方案比選

堡鎮(zhèn)越嶺后，進行了榔坪河北岸與榔坪河南岸方案的比眩

榔坪河北岸自然山坡陡峻，志留系砂頁巖受節(jié)理裂隙切割，巖體破碎，山坡溜坍現(xiàn)象較普遍，線路靠山、掛邊，橋隧比重達90﹪，隧道圍巖多為Ⅳ～Ⅴ級;陡坡地段橋梁墩臺防護加固工程量較大，跨溪河的特大橋最大墩高達148m，技術難度大;路基全為陡坡路基，路塹為高邊坡，上、下支擋工程艱巨。榔坪河南岸方案山坡分布下奧陶系灰?guī)r、奧陶系中上部泥灰?guī)r、志留系頁巖等。泥灰?guī)r和頁巖組成緩坡平臺地貌，線路大部以矮橋、低路基、短隧道通過，但存在堆積體、危巖落石問題。經(jīng)綜合比較，以榔坪河南岸方案貫通。

綜上所述，堡鎮(zhèn)地區(qū)貫通方案采用頭道河—榔坪河北岸越嶺，隧道出口后跨青巖溝至榔坪河南岸。推薦方案如圖4-10所示。