索風(fēng)營水電站地下廠房主要工程地質(zhì)問題評價

1、索風(fēng)營水電站地下廠房主要工程地質(zhì)問題評價             摘要索風(fēng)營水電站地下廠房自2002年10月下旬大規(guī)模開挖以來，各部位地質(zhì)條件得到了不同程度的揭露及驗(yàn)證，據(jù)目前地質(zhì)情況分析，整體圍巖穩(wěn)定，但存在局部結(jié)構(gòu)巖體的變形破壞、巖溶涌水、河水倒灌等工程地質(zhì)問題，需根據(jù)各類情況作進(jìn)一步的加強(qiáng)處理。 關(guān)鍵詞索風(fēng)營水電站 地下廠房 工程地質(zhì)問題 工程處理 0 前言 索風(fēng)營水電站地下廠房系統(tǒng)，布置于右岸，包括引水隧洞、廠房、主變洞、尾水隧洞，為3洞3機(jī)形式，總裝機(jī)容量600MW

2、，受斷層、巖溶、層間錯動等影響，地質(zhì)條件較復(fù)雜，加上交通洞、施工支洞的布置，地下洞室縱橫交錯，工程地質(zhì)問題較多。其中地下廠房跨度24m，長135.5m，高60.405m，其自2002年10月下旬大規(guī)模開挖以來，上、下部位的地質(zhì)條件得到了不同程度的揭露與驗(yàn)證，據(jù)此，在工程地質(zhì)條件重新分析及與前期資料對比的基礎(chǔ)上，現(xiàn)將主要工程地質(zhì)問題評價介紹如下。1基本地質(zhì)條件1.1地形地貌索風(fēng)營壩址區(qū)為峽谷地形，兩岸由兩層高大雄偉的順河陡崖組成，在兩陡崖間為T1y3泥巖形成的緩坡臺地，T1y3臺地沿層面傾向上游。河谷呈基本對稱的“U”型河谷，其以強(qiáng)烈的崩塌及溶蝕作用為主，漫灘分布零星且窄小，階地殘缺不全，共3級

3、階地隱約可見。壩址區(qū)河流流向N710° E，枯期河水位高程758-762m，河水面寬5475m，水深510m。1.2地層巖性巖層傾向上游，從上而下，洞室圍巖巖性依次為T1y2-3厚層至巨厚層塊狀灰?guī)r，T1y2-2-2中厚層灰?guī)r，T1y2-2-1薄層灰?guī)r，T1y2-1-3極薄-薄層灰?guī)r。從上至下，巖層單層厚度逐漸變薄，層間炭質(zhì)薄膜逐漸增多，薄、極薄層灰?guī)r夾層及層間錯動極其發(fā)育，局部兼有揉皺現(xiàn)象。巖層產(chǎn)狀略有變化，近河岸N7080°W，SWÐ2035°，靠山內(nèi)N6580°E，SEÐ2025°。1.3構(gòu)造右岸地下洞室涉及的主要斷層

4、有f2斷層，該斷層及兩側(cè)與之平行的結(jié)構(gòu)面主要對引水隧洞進(jìn)口段有較大影響。其余地段層間錯動、夾層極其發(fā)育，如目前揭示的fj2fj6，及fpd2-4-1等。T1y2-3內(nèi)僅見裂隙發(fā)育，局部層面偶有泥膜；fj2，為T1y2-3/T1y2-2-2分界面，厚度變化較大，性狀時好時差；T1y2-2-2內(nèi)主要有fj5及小斷層fpd2-4-1，均較連續(xù)，厚度大，泥質(zhì)充填，性狀差，并局部巖溶；fpd2-4-1傾角陡于巖層。fj6，為T1y2-2-2/T1y2-2-1分界面，性狀其本同fj5；T1y2-2-1、T1y2-1-3巖層均薄，層間夾層及層間錯動極其發(fā)育，厚度大于1cm的間距在0.7-1m左右，連續(xù)，多有

5、軟化現(xiàn)象，fj3、fj4僅為其中的略具代表性的兩條，fj4厚度達(dá)1030cm，一般層面則多有炭質(zhì)薄膜。厚層、中厚層灰?guī)r中裂隙少量發(fā)育，以NNE、NEE兩組陡傾裂隙為主，廠房區(qū)除少數(shù)較大裂隙充填有泥質(zhì)，局部并有溶蝕現(xiàn)象外，一般裂隙以方解石充填為主，面平直粗糙，寬小于0.5cm，連通率小于30%，主變洞或近地表多有夾泥現(xiàn)象。薄、極薄層灰?guī)r，方解石脈及隱節(jié)理發(fā)育，間距小于0.1m。1.4巖溶水文地質(zhì)據(jù)前期鉆孔勘察，地下水位近岸邊為761762m，靠山內(nèi)為763m左右，一般高于河水位13m，水力比降12%，為地下水補(bǔ)給河水動力類型，地下水低平帶寬大于230m。巖溶主要沿斷層、裂隙及順層發(fā)育。最大巖溶為

6、K11巖溶管道。經(jīng)前期勘探，其在PD2-2底板下分布長達(dá)70余米，最低高程在762m左右，主要沿N70°E裂隙發(fā)育，呈一縫狀巖溶管道，寬度12m，下部順層發(fā)展（fj5及fpd2-4-1），形成傾向河流的帶狀巖溶管道，其主要出口可能有多個，Sb4、Sb6等。2主要工程地質(zhì)問題分析與評價2.1圍巖分類及穩(wěn)定性分析從開挖揭露的情況來，前期預(yù)測的地層巖性和主要結(jié)構(gòu)面同開挖后的情況是一致的，主要差別在于分界線、結(jié)構(gòu)面的具體位置，產(chǎn)狀及性狀略有差異。（1）圍巖分類及整體穩(wěn)定性圍巖基本分類同前，為II-IV類。頂拱以II-III1類為主，根據(jù)開挖揭露情況展示圖統(tǒng)計，T1y2-3（厚層灰?guī)r）占56%

7、，T1y2-2-2（中厚層灰?guī)r）占44%。T1y2-3厚層灰?guī)r，層面不發(fā)育，穩(wěn)定性較好，為II類圍巖；T1y2-2-2中厚層灰?guī)r，結(jié)構(gòu)面發(fā)育一般，穩(wěn)定性稍差，為III1類圍巖。邊墻，以III1-IV類為主。上部為T1y2-2-2中厚層灰?guī)r，屬III1類圍巖；中部為T1y2-2-1薄層灰?guī)r屬III2類圍巖，下部為T1y2-1-3薄、極薄層灰?guī)r，巖體較破碎，層間夾層發(fā)育，穩(wěn)定性差，屬IV類圍巖。綜上所述，廠房區(qū)無大型斷裂，且均為灰?guī)r，巖層層厚成為影響圍巖分類的主要因素，其雖II至IV類圍巖均有，但影響洞室圍巖穩(wěn)定的關(guān)鍵部位頂拱為II、III1類圍巖，對洞室穩(wěn)定有利，廠房的圍巖整體穩(wěn)定。巖體的物理力

8、學(xué)參數(shù)如表1。表1            地下廠房各層巖體力學(xué)參數(shù)建議值表地層巖性風(fēng)化容重變模濕抗壓泊松比抗剪巖體綜合抗剪斷圍巖分類單位彈抗系數(shù)Ko(GPa)(KN/m3)(MPa)ffC(MPa)（MPa/m)T1y2-3厚層灰?guī)r，塊狀結(jié)構(gòu)。微新27.01212650.250.701.21.2II6000T1y2-2-2中厚夾薄層灰?guī)r。層狀結(jié)構(gòu)。微新27.08.06.5450.300.651.01.0III14000T1y2-2-1薄層灰?guī)r，薄層狀結(jié)構(gòu)微新27.06.04.0420.

9、320.550.80.6III23200T1y2-1-3極薄、薄層層灰?guī)r巖，夾炭質(zhì)層。極薄層狀結(jié)構(gòu)。微新27.05.03.0400.320.550.70.5IV2500（1）以上參數(shù)未考慮溶洞影響。（2）巖體綜合抗剪強(qiáng)度指完整巖體強(qiáng)度，層面及裂隙方向強(qiáng)度不能用此表。 （2）局部結(jié)構(gòu)巖體穩(wěn)定分析頂拱同前期分析，層間錯動fj2、fj5與N70°E，NWÐ70-80°及N0-20°E，SEÐ80°兩組陡傾裂隙組合，以層間錯動面為頂剝離面，裂隙為側(cè)向切割面，形成上游薄下游厚的楔形錐體。fj5性狀差，其在頂拱形成的塌落體，頂部沿面完全

10、分離，穩(wěn)定性較差，但影響范圍小，據(jù)統(tǒng)計面積為271m2，占7.4%，錐體頂尖位于安裝間NE下游角，最厚6m左右。fj2影響范圍較大，面積為1627m，占廠房頂拱面積的44%，錐體頂尖亦位于安裝間NE下游角，最厚為13m左右，其面性狀比前預(yù)測稍好，局部尚有c值維系，穩(wěn)定性相對較好。由于上述結(jié)構(gòu)巖體的形成，并受裂隙的發(fā)育程度影響，而目前揭露的情況，大裂隙發(fā)育較少，一般裂隙連通率小于30%，巖體完整性較好，結(jié)構(gòu)巖體尚能自穩(wěn)。從目前開挖的情況，廠房頂拱T1y2-3厚層灰?guī)r基本無掉塊現(xiàn)象，開挖面較完整，而T1y2-2-2中厚層灰?guī)r地段則主要在fj2、fj5及層面夾泥多的地段沿層間錯動或?qū)用鎰冸x有小掉塊，

11、開挖面相對破碎，表現(xiàn)出疊板狀，在下游拱座部位，由于fj5、fpd241、巖溶的發(fā)育，及平行洞軸線方向的反傾裂隙較多，穩(wěn)定性較差。         集中于fj2fj5之間，間距20-30cm。T1y2-2-1中炭質(zhì)及黃色泥質(zhì)夾層 0.280.002間距5-6m。 T1y2-2-1中一般層面 0.450.02間距10-20cm。T1y2-1中炭質(zhì)夾層 0.300.005間距0.71m。T1y2-1中一般層面（含炭質(zhì)薄膜） 0.350.01間距0.1m。 2.2廠房涌水涌

12、泥預(yù)測（1）K11巖溶管道的涌水，因其地表積匯水面積有限，估計一般流量20L/s，汛期最大涌水200L/s。（2）河水位以下開挖時，廠房基坑涌水除受K11巖溶管道的巖溶水補(bǔ)給外，尚接受河水倒灌，其進(jìn)口主要沿岸坡順層小溶洞、溶蝕裂隙及零星的小管道等。河水倒灌是地下廠房基坑涌水的主要形式及來源。（3）沿fj5、fpd2-4-1發(fā)育的溶洞中有黃色粘土及塊石等洞室充填物，其下游側(cè)揭露出口傾向廠房內(nèi)汛期地下水活動加強(qiáng)，充填物將向廠房滑落，形成涌泥、涌水等不利地質(zhì)現(xiàn)象，影響施工安全。2.3處理建議（1）T1y2-3厚層灰?guī)r，為II類圍巖，圍巖基本穩(wěn)定，支護(hù)措施需考慮局部因裂隙切割而可能產(chǎn)生的掉塊、風(fēng)化及施

13、工爆破影響，其主要分布于頂拱，建議噴錨支護(hù)；T1y2-2-2中厚層灰?guī)r，為III1類圍巖，圍巖穩(wěn)定性稍差，頂拱建議噴錨加鋼筋網(wǎng)，邊墻噴錨支護(hù)；T1y2-2-1及T1y2-1-3薄、極薄層灰?guī)r，為III2-IV類圍巖，圍巖穩(wěn)定性差，其分布在邊墻部位，建議噴錨加鋼筋網(wǎng)。目前開挖揭露的頂拱，設(shè)計方面主要進(jìn)行噴錨支護(hù)，錨桿長度有9m、6m兩種，間距2.4m，噴鋼纖維砼或聚丙烯砼（C25）15cm。（2）對局部結(jié)構(gòu)塊體加強(qiáng)支護(hù)，宜采用長預(yù)應(yīng)力錨桿為永久性加固措施，頂部錨固深度最深應(yīng)切穿fj2，到達(dá)厚層灰?guī)r一定深度，頂拱下游側(cè)及下游邊墻錨桿方向應(yīng)盡量切穿并垂直fj5、fpd241、fj6等結(jié)構(gòu)面，并采用快

14、速監(jiān)測方法對塊體穩(wěn)定進(jìn)行監(jiān)測。T1y2-2-1及T1y2-1-3層位建議加系統(tǒng)長錨桿。目前設(shè)計方面對巖壁吊車梁位置布置了預(yù)應(yīng)力錨索，但頂拱的圍巖未作加強(qiáng)處理，安全度可能不夠，應(yīng)密切關(guān)注變形監(jiān)測情況，同時需對下游邊墻已出現(xiàn)的變形破壞，采用物探手段了解變形松動圈厚度，盡快加強(qiáng)監(jiān)測，清除已嚴(yán)重變形破壞的巖體，采取預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索等加強(qiáng)支護(hù)等措施。（3）對巖溶管道水宜采取抽排，對河水倒灌以堵為主的處理措施。巖溶管道水處理重點(diǎn)在于K11巖溶系統(tǒng)；河水倒灌處理則主要是對靠河側(cè)巖溶管道進(jìn)行封堵，同時對周邊一定范圍內(nèi)進(jìn)行帷幕灌漿，對尾水洞未能作帷幕灌漿的地段應(yīng)在巖體表層作砼噴護(hù)。（4）對開挖揭露的巖溶管道、溶蝕帶、斷層等需局部深挖回填或灌漿處理。安裝間上游邊墻的K11溶洞，在開挖過程中為處理之重點(diǎn)，宜在開挖之前，在廠房區(qū)外對巖溶管道水進(jìn)行引排后，