抽水蓄能電站庫盆巖體滲流與防滲

抽水蓄能電站

庫盆巖體滲流與防滲

匯報內(nèi)容1.研究背景2.回龍抽水蓄能電站概況3.非連續(xù)介質(zhì)滲流分析方法4.庫盆巖體三維滲流場計算5.不同組合防滲方案下的滲漏分析6.結(jié)束語1.研究背景1）能源需求抽水蓄能電站在未來能源開發(fā)中占有重要地位，是電能儲存、用電調(diào)峰的重要手段，特別是太陽能、風(fēng)能、潮汐等發(fā)電更需要有電能的儲存和周轉(zhuǎn)可稱謂是電能的‘儲蓄所’或‘銀行’2）抽水電站的特點(diǎn)

下庫：位于河谷，可新建或利用已有的水庫

上庫：位于山頂，其庫盆基本上是裂隙巖體3）存在問題滲漏與防滲是其關(guān)鍵技術(shù)問題之一上庫的庫容較小，不能承受大量的庫水滲流，對防滲的要求高。4）解決途徑研究庫盆裂隙巖體滲流規(guī)律、防滲措施與施工技術(shù)匯報內(nèi)容1.研究背景2.回龍抽水蓄能電站概況3.非連續(xù)介質(zhì)滲流分析方法4.庫盆巖體三維滲流場計算5.不同組合防滲方案下的滲漏分析6.結(jié)束語2.回龍抽水蓄能電站概況

回龍抽水蓄能電站位置：位于河南省南陽市南召縣城東北16km的岳莊村附近是為解決電力調(diào)峰問題而專設(shè)的調(diào)峰電站。

工程主要建筑物：上庫主、付壩，下庫大壩，引水發(fā)電系統(tǒng)，地下廠房，輔助開關(guān)站等。

電站主要指標(biāo)：裝機(jī)容量2×60MW，上庫總庫容113萬m3下庫總庫容129萬m3，引水洞線總長1834m最大靜水頭461m，動水頭568m

地形地貌：

上庫庫盆一小型集水盆地庫盆近似扇形南北長300m東西寬400m北西為一峽谷出口海拔高程一般在898～960m之間東高西低。2.回龍抽水蓄能電站概況

地質(zhì)：庫盆巖體為燕山晚期花崗巖巖性：主要為中、細(xì)?；◢弾r構(gòu)造特征：主要表現(xiàn)為裂隙和裂隙破碎帶發(fā)育四組構(gòu)造裂隙2.回龍抽水蓄能電站概況節(jié)理分組產(chǎn)狀節(jié)理面特征發(fā)育程度（%）走向（°）傾向傾角（°）第一組15-35NW75-85平直、光滑39.2第二組280-300SW或NE80-85平直、光滑24.5第三組75-85SE或NW80-85波狀起伏、粗糙11.7第四組320-345SW75-85平直、粗糙9.7

地質(zhì)：構(gòu)造：七條裂隙破碎帶：L36L37L48

L49L50L51L53三條小斷層：

f13、f14、f15

2.回龍抽水蓄能電站概況

水文地質(zhì)：新鮮完整的花崗巖巖塊透水性極低，風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙，使巖體透水性增大。特別是裂隙密集帶和斷層存在，將成為庫盆巖體滲漏的主導(dǎo)通道。2.回龍抽水蓄能電站概況位置巖體風(fēng)化類型壓水試驗段數(shù)透水率q(Lu)透水性分級最大值最小值平均值中等透水10≤q<100弱透水1≤q<10微透水0.1≤q<1段數(shù)占比例(%)段數(shù)占比例(%)段數(shù)占比例(%)上庫弱風(fēng)化453920.619.561737.82862.2微風(fēng)化～新鮮80900.58.071417.55771.3911.2

抽水蓄能電站自然特點(diǎn)：電站區(qū)域內(nèi)徑流少，可供調(diào)蓄的水量不多，上庫總的允許滲漏量為日平均1386m3/d

如果不采取防滲措施，經(jīng)估算上庫總滲流量約15000m3/d，為電站允許滲漏量的11倍

問題：水量不足將直接影響到電站的正常運(yùn)行

途徑：必須采取有效的防滲措施。其防滲方案設(shè)計的科學(xué)依據(jù)取決于對庫盆裂隙巖體滲流的合理分析。

技術(shù)關(guān)鍵：裂隙巖體滲流的分析方法，必須能反映實際地質(zhì)條件

選擇非連續(xù)介質(zhì)滲流方法2.回龍抽水蓄能電站概況匯報內(nèi)容1.研究背景2.回龍抽水蓄蓄能電站概況3.非連續(xù)介質(zhì)質(zhì)滲流分析方法法4.庫盆巖體三三維滲流場計算算5.不同組合防防滲方案下的滲滲漏分析6.結(jié)束語

裂隙巖體普遍遍特點(diǎn)巖體被各種類型的地地質(zhì)結(jié)構(gòu)面切割割，構(gòu)成復(fù)雜裂裂隙巖體；地質(zhì)結(jié)構(gòu)面類型型：原生結(jié)構(gòu)面（如如層面、接觸面面、成巖裂隙、、冷凝、收縮裂裂隙等）次生結(jié)構(gòu)面（如如斷層、破碎帶帶、構(gòu)造裂隙、、風(fēng)化裂隙等））結(jié)構(gòu)面的成因類類型不同，其幾幾何形態(tài)、發(fā)育育程度和分布特特點(diǎn)相差很大

裂隙滲流分析析方法等效連續(xù)介質(zhì)無法詳細(xì)描述裂裂隙的滲透特征征，與實際滲流流情況不符離散網(wǎng)絡(luò)方法可以詳細(xì)模擬裂裂隙個體的滲流流特征3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析方方法3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析方方法構(gòu)成復(fù)雜裂隙系系統(tǒng)的三種基本本結(jié)構(gòu)和滲流形形態(tài):斷層類帶帶狀三維滲流裂縫類面面狀二維滲流孔洞類管管狀一維滲流三種裂隙結(jié)構(gòu)類類型、三種滲流流形態(tài)的有機(jī)組組合構(gòu)成：三維空間離散裂裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流的的三結(jié)構(gòu)模型3.1離散散裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流流__三結(jié)構(gòu)模型3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析方方法特點(diǎn)：能從微觀上詳細(xì)模擬巖體中中各種裂隙中的的滲流適用：小尺度裂隙巖體體對于大尺度巖體體，面臨的問題題：1）現(xiàn)有勘探技技術(shù)無法查清所所有裂隙2）無法獲得每每一條裂隙的滲滲透參數(shù)3）裂隙數(shù)據(jù)龐龐大，無法實現(xiàn)離散單單元的生成甚至難以實現(xiàn)計計算3.1離散裂裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流__三結(jié)構(gòu)模型3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析方方法大結(jié)構(gòu)：——主干裂隙系系統(tǒng)數(shù)量少、規(guī)模大大、起主導(dǎo)控制制作用采用離散網(wǎng)絡(luò)方方法從微觀上描述其主導(dǎo)控制制作用小裂隙：——裂隙巖塊系系統(tǒng)數(shù)目多、分布廣廣、提供較大滲滲流空間采用連續(xù)介質(zhì)方方法從宏觀上來描述其對滲流流場的貢獻(xiàn)然后，通過兩系系統(tǒng)間的水量交交換建立聯(lián)系大－小兩個系統(tǒng)統(tǒng)、離散－連續(xù)續(xù)兩種方法有機(jī)機(jī)的組合微觀－宏觀兩個個角度來描述大大尺度巖體結(jié)構(gòu)構(gòu)和滲流3.2大尺度度裂隙巖體滲流流__雙重裂隙系系統(tǒng)模型3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析方方法特點(diǎn)：較全面反映實際際巖體的滲透空空間結(jié)構(gòu)和滲流規(guī)律，能充分利用現(xiàn)場場勘測資料易于實際工程應(yīng)應(yīng)用。解決了三個問題題：1）可查清主干干裂隙的空間位位置、尺度；能獲得裂隙巖塊塊的裂隙統(tǒng)計數(shù)數(shù)據(jù)2）易于計算算單元的生成成和計算3）通過現(xiàn)場場試驗和理論論計算，可以以獲得主干裂隙和裂裂隙巖塊的滲滲透參數(shù)實現(xiàn)了工程應(yīng)應(yīng)用可進(jìn)行實際工工程的大規(guī)模模計算分析3.2大尺尺度裂隙巖體體滲流__雙重裂隙隙系統(tǒng)模型3.非連續(xù)續(xù)介質(zhì)滲流分分析方法3.3滲透透參數(shù)確定方方法主干裂隙滲透透系數(shù)a.現(xiàn)場壓壓水試驗按常規(guī)計算得得到b.探洞滲滲漏量推算法法依據(jù)探洞測定定的斷層滲漏漏資料，由理論推導(dǎo)的的公式進(jìn)行計計算探洞斷層3.非連續(xù)續(xù)介質(zhì)滲流分分析方法3.3滲透透參數(shù)確定方方法裂隙巖塊滲透透系數(shù)張量由裂隙統(tǒng)計資料料通過計算得到到滲透系數(shù)張張量反映了主滲透透方向和各方向的滲透透性之間的相相對大小裂隙統(tǒng)計壓水試驗滲透張量等比變換由現(xiàn)場壓水試試驗得到平均的滲滲透系數(shù)反映了實際巖巖體的滲透性性大小兩者結(jié)合裂隙巖塊各向向異性滲透系系數(shù)——滲透張量量等比變換法法匯報內(nèi)容1.研究背景景2.回龍抽水水蓄能電站概概況3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析析方法4.庫盆巖體體三維滲流場場計算5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析6.結(jié)束語

地質(zhì)模型按地質(zhì)和水文文地質(zhì)條件裂隙密集帶和和斷層作為主干結(jié)構(gòu)構(gòu)將巖體分割為為多個大塊體體使庫盆巖體形形成了斷塊結(jié)構(gòu)按此格局,這這些主干結(jié)構(gòu)構(gòu)作為巖體中中的主干裂隙系統(tǒng)統(tǒng)各個大塊體作作為裂隙巖塊系統(tǒng)統(tǒng)從而構(gòu)成了雙重裂隙系統(tǒng)統(tǒng)模型4.庫盆巖體體三維滲流場場計算

計算范圍800m700m250m（（XYZ），其中，，最低高程為700m最高為960m高程從主壩壩底（（846m高高程）計算起起，向下計算深度度為146m。

計算單元主干裂隙結(jié)構(gòu)構(gòu)裂隙巖塊巖體風(fēng)化程度度（全、強(qiáng)、、弱、微、新新）壩工結(jié)構(gòu)4.庫盆巖體體三維滲流場場計算

計算單元4.庫盆巖體體三維滲流場場計算主干裂隙網(wǎng)絡(luò)絡(luò)雙重裂隙系統(tǒng)統(tǒng)地質(zhì)模型

無防滲條件件下的滲流場場地下水由庫盆盆的正常蓄水水位向四周徑徑流，受主干斷層的的控制，等水水頭線在斷層層部位發(fā)生彎彎曲。滲漏總量達(dá)：：16777.1m3/d4.庫盆巖體體三維滲流場場計算

兩種防滲型型式的滲漏量量垂直防滲水水平防滲滲在庫盆周邊設(shè)設(shè)置垂直防滲滲帷幕在在庫盆內(nèi)內(nèi)設(shè)置水平混混凝土鋪蓋達(dá)不到防滲控控制要求可可以達(dá)達(dá)到防滲控制制要求4.庫盆巖體體三維滲流場場計算匯報內(nèi)容1.研究背景景2.回龍抽水水蓄能電站概概況3.非連續(xù)介介質(zhì)滲流分析析方法4.庫盆巖體體三維滲流場場計算5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析6.結(jié)束語

組合防滲方方案1）庫周局部部垂直、庫區(qū)區(qū)局部混凝土土板組合方案案5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析

組合防滲方方案2）沿斷層灌灌漿方案（GF_35））3）庫周灌漿漿與斷層灌漿漿組合方案（GC_65+GF_35）5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析

組合防滲方方案4）斷層混凝凝土鋪蓋20m寬（CC_20）5）斷層鋪蓋蓋20m與斷斷層灌漿組合方案（CC_20+GF_35）5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析

組合防滲方方案6）混凝土板板與噴混凝土土鋪蓋（CC_S6+SC_S2）掛網(wǎng)噴混凝土土厚15cm5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析

組合防滲方方案6）噴混凝土土與土工模組組合鋪蓋（SC_S2＋＋PC_S0）低水位以下用用土工模以上用噴混凝凝土土工模厚0.5mm5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析

不同方案滲滲漏量對比GF_35：：沿斷層灌漿35mGC_65：：庫盆帷幕灌漿漿65mGC+GF：：GC_65和和GF_35組合方案案CC_20：：混凝土鋪蓋20mCC+GF：：CC_20和和GF_35組合方方案SC_S2：：噴混凝土S2方案SC_S4：：噴混凝土S4鋪蓋方案案CC_S6:混凝土S6鋪鋪蓋方案5.不同組合合防滲方案下下的滲漏分析析

不同方案滲滲漏量對比1CC_20：：混凝土鋪蓋20m寬2GC_65：：庫盆帷幕灌漿漿65m深深3GF_35：：沿斷層灌漿3