尼格高地温隧道地热成因及地温分布特征研究

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单位重庆交通大学土木工程学院;中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司;
来源铁道科学与工程学报
出版年2023
期号06
摘要
隧道高地温带来诸多工程难题,如施工环境恶劣、衬砌耐久性降低、通风效果不佳等。以中国最高温公路隧道尼格隧道为研究对象,兼具干热岩和湿热岩特征,开挖掌子面围岩温度88.8℃,涌水温度63.4℃。通过地质调查、水化学分析、地热储分析、放射性元素分析、现场实测等方法,研究隧道的地热地质构造特征、地热热源、传热通道及温度场分布。研究结果表明,隧址区位于红河断裂等4组断裂地块内,地表温泉水温高达53.8~87.9℃,新构造活动强烈,地质构造复杂,穿越三叠系中统个旧组(T2g)灰岩和燕山期侵入(γ35(a))花岗岩。隧道灰岩段地下水主要源自大气降水和浅表水下渗,裂隙水深循环与硅酸盐岩、表层与白云岩发生水-岩作用。运用SiO_2,Na+K,K+Mg和Na+K+Ca地热温标,推测隧址区的热储温度为122.47℃,热储埋深2 457 m。热源为地壳深部热异常体和放射性元素衰变生热,排除个旧燕山期花岗岩岩浆余热为热源的可能。花岗岩放射性元素衰变生热率10.01μW/m~3,是滇东南燕山期花岗岩生热率的1.7~8.2倍。热源通过岩体向地表传递,断层F_(n1),F_(n2),f_(n1),接触带L_J,构造优势裂隙L_G,溶蚀及岩溶通道L_R构成传热通道。现场实测岩体温度随埋深增大而增加,灰岩段为湿热岩,水温>岩温>气温;花岗岩段为干热岩,岩温>气温。在相同埋深下,灰岩段水温(岩温)明显低于花岗岩段岩温。研究成果可为类似工程地热成因分析提供借鉴。

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