抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察及認識

抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察及認識摘要：抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘探工作對于蓄能電站的建設(shè)質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用，筆者圍繞抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察的具體工作展開研究，試圖分析在整個地質(zhì)勘察階段的要點，以期提升抽水蓄能電站工程的質(zhì)量和效率。關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站工程；地質(zhì)勘察研究引言：目前我國在抽水蓄能電站的工程建設(shè)方面已經(jīng)取得了一定成績，但是距離國外起步較早的發(fā)達國家建設(shè)水平相比，還有很多進步的空間。我國的抽水蓄能電站工程建設(shè)始于60年代，發(fā)展至今已經(jīng)有將近七十年的發(fā)展歷史。分析研究抽水蓄能電站工程過程中地質(zhì)勘察的相關(guān)問題，能夠提升工程質(zhì)量和效率，促進抽水蓄能電站工程更快完工。一、 抽水蓄能電站建設(shè)工程的概述進學生全面發(fā)展近年來，我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，相對應(yīng)的電力矛盾問題也日漸突出，抽水蓄電站作為電網(wǎng)工程的關(guān)鍵部分其重要性愈發(fā)顯現(xiàn)出來。鑒于此，在適宜的地區(qū)選擇一些地點進行抽水蓄能電站的建設(shè)，能夠極大地緩解我國電力資源需求量與日俱增的局面。抽水蓄電站的選址應(yīng)當遵循以下幾點要求：第一，水頭應(yīng)當選在2000?700m之間，距高比應(yīng)當控制在10以內(nèi)，確保經(jīng)濟性差在合理區(qū)間；第二，抽水蓄電站應(yīng)當多采用地下廠房的開發(fā)方式和單級可逆式的水泵水輪機和發(fā)電的電動機，只有這樣才能夠滿足大量的吸出水頭要求；第三，抽水蓄電站的選址還應(yīng)當滿足適當?shù)牡刭|(zhì)構(gòu)造，在地應(yīng)力方向和量值等方面，都有著較高的要求。在滿足上述需求的基礎(chǔ)之上，建設(shè)開發(fā)抽水蓄能電站的過程當中，也相應(yīng)出現(xiàn)了一系列問題，如地形的選擇、上水庫的滲漏、地下廠房圍巖穩(wěn)定等等，都在抽水蓄能電站工程的地質(zhì)勘察具體工作帶來風險和挑戰(zhàn)?！?】二、 抽水蓄能電站建設(shè)中地質(zhì)勘探的具體問題分析（一）抽水蓄能電站的地形選擇抽水蓄能電站的選址對地形有著特殊的要求，水頭應(yīng)當在高200?700m之間，這是因為電站裝機容量的單位造價會因為抽水蓄能電站上、下庫之間的水頭減小而增加，最大水頭應(yīng)當在不超過700m的原因是考慮到機組制造能力，當前我國所使用的單級的混流可逆式水泵水輪機和發(fā)電機的實際制造水平還有著一定的進步空間，權(quán)衡這方面的考量，將上限定為700m是利益最大化的選擇。另外，抽水蓄電站共分為三個部分，即上水庫（壩），下水庫（壩）及上、下庫之間的引水系統(tǒng)和地下廠房，其中上水庫和下水庫之間的水平距離最好應(yīng)當控制在抽水蓄能電站的水壓值平穩(wěn)的前提之下，盡量保持L/H（上、下庫之間的水平距離與水頭之比）在合理的區(qū)間范圍內(nèi)，既不能太小而難以發(fā)揮抽水蓄電站的輸水系統(tǒng)功能，又不能太大而造成水頭的過度耗損，降低抽水蓄能電站的效率。因此，在抽水蓄能電站的地形選址上，應(yīng)當考慮相對封閉的洼地，最好周圍能有群山環(huán)繞，主沖溝應(yīng)當滿足地形狹窄，如果能夠在已建成水庫的前提之上進行抽水蓄能電站的建設(shè)開發(fā)，那將會是節(jié)省人力財力的最優(yōu)選擇?！?】（二）上水庫滲漏通常，人們在進行抽水蓄能電站的設(shè)計施工之前，都會選擇地形低洼的盆地或者山溝、夷平面凹地等地區(qū)，在我國已經(jīng)建成的多數(shù)抽水蓄電站中，除了少量的洪屏、泰安等抽水蓄能電站以外，基本上都很難找到能夠有天然徑流補給的抽水蓄能電站，因此筆者總結(jié)出上水庫的周圍地下水位應(yīng)當?shù)赜蛏蠋斓恼Ｐ钏坏囊话阋?guī)律。其次，上庫在地形上一般很難形成一個較為完整的盆地形態(tài)，在主壩的建設(shè)之外，也應(yīng)當開發(fā)部分的副壩，抽水蓄能電站在上庫庫容的要求上不算太大，對上庫周圍的山地進行開挖來滿足庫容的定量，確保邊坡的穩(wěn)定至關(guān)重要。因此，抽水蓄能電站的上水庫滲漏問題的重要性尤為凸顯，在抽水蓄電站的工程地質(zhì)勘察過程中，研究上水庫能否有效蓄水、會不會產(chǎn)生滲漏問題等應(yīng)當引起相關(guān)人員的警惕，對上水庫進行深入仔細的地面地質(zhì)測繪工作，對于上水庫的地層巖性和覆蓋分布等都做好研究，重點觀察庫盆內(nèi)和庫盆外圍區(qū)域的地表水分布和地下水的出露，隨時根據(jù)相關(guān)的地下巖層構(gòu)造發(fā)育規(guī)律做出及時調(diào)整。（三）地下廠房圍巖穩(wěn)定通常來講，抽水蓄能電站的地下廠房都設(shè)計在地下，其位置的選擇首先應(yīng)當充分地對地下廠房的工程地質(zhì)條件進行勘察，在主變室和尾調(diào)室的地質(zhì)條件也應(yīng)當有所關(guān)注，結(jié)合具體的地理位置、廠房的軸線方向、廠址的范圍內(nèi)的地應(yīng)力等等因素，進行科學、綜合的分析。在地下廠房的選址過程當中應(yīng)當盡量避開I、11、III級斷層，廠軸應(yīng)當垂直于優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的方位，起到減輕上游和下游的邊墻的直接承受的壓力的重要作用，提高廠房的穩(wěn)定性。一般情況下，抽水蓄能電站的地下廠房都會選擇在根據(jù)沿著輸水線和平行的廠房軸線布置的長探洞而勘察出的地下洞室工程地質(zhì)條件。抽水蓄電站工程建設(shè)的洞群圍巖分類，一般采用工程巖體分級標準、水電分類法（詳細分類）和Q系統(tǒng)分類法三種，經(jīng)過精確地計算考量，總結(jié)出地下廠房長探洞PDxl圍巖一般都會以II類為主，約占75%；1類約占25%；洞口段為W類圍巖，局部斷層帶為I?W類圍巖，相關(guān)的抽水蓄能電站施工人員應(yīng)當按照不同的圍巖類別來采取不同的處理方法。【3】（四） 庫岸穩(wěn)定庫巖的穩(wěn)定特征不同于常規(guī)的水庫，研究庫巖的穩(wěn)定應(yīng)當綜合考慮相關(guān)因素，在岸坡的水下休止角、水下穩(wěn)定坡角以及浸水對軟弱結(jié)構(gòu)面強度影響、孔隙水壓力等方面都有所考量。抽水蓄能電站的升降水位變幅時，會導致坡岸穩(wěn)定性的巨大波動，為此，在抽水蓄電站的庫岸穩(wěn)定分析方面應(yīng)當采取保護措施來進行有效防護，避免水輪機的磨損帶來巨大的經(jīng)濟損失。經(jīng)過調(diào)查研究，筆者發(fā)現(xiàn)，抽水蓄能電站在蓄水階段和滿庫階段極易引起引起岸坡土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，庫中的水在向下進行滲透的同時，讓土體浸水充分飽和、軟化，進而產(chǎn)生部分的瓦解，在這種情況下，被充分瓦解的土地往往會有部分被保留在緩坡之上，很少能夠影響到岸破的形狀；通過設(shè)計下蜀組粘土天然邊坡狀態(tài)模擬水庫的運行狀態(tài)，我們可以得出下蜀組粘土具有一定的抗侵蝕能力，岸坡自穩(wěn)性較好。（五） 高壓岔管圍巖滲透及滲透穩(wěn)定在抽水蓄能電站工程的建設(shè)過程當中，因為水頭過高，通常會導致巖體在高水頭的作用之下的滲透性增強，要不要采用鋼筋混凝土的高壓岔管來進行滲透的穩(wěn)定工作，是施工人員應(yīng)當認真考量的一大問題。在高壓岔管的位置選擇上，應(yīng)當注意確保有足夠的上覆巖體厚度來穩(wěn)定管道，嚴格遵守挪威經(jīng)驗準則，另外，因為分叉區(qū)域沒有剪應(yīng)力集中區(qū)，不發(fā)育較大斷層和其他的不連續(xù)斷面，高壓岔管的位置應(yīng)當安排在相對不透水層面，在灌漿處理工作量上盡可能地控制，減少不必要的材料耗損。值得一提的是，圍巖最小地應(yīng)力應(yīng)該大于該處的內(nèi)水壓力，以避免運行水頭下產(chǎn)生水力劈裂，造成施工過程中的滲漏問題。高壓岔管段巖體在高水頭作用下必須要具備足夠的穩(wěn)定性和滲透性，據(jù)此，筆者進行了相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，最后得出，在7.5MPa水頭壓力下的圍巖，透水率一般都小于0.4Lu，在此條件下，圍巖的透水性較弱，屬于微透水；當大于臨界壓力為6MPa的壓力時，滲透流量短時間內(nèi)增大，隨即產(chǎn)生以D型（沖蝕型）為主的強烈滲透破壞。總結(jié)：綜上所述，地質(zhì)勘探工作是抽水蓄能電站工程的基礎(chǔ)，為整體工程打下堅實的基礎(chǔ)。針對目前我國在抽水蓄能電站的工程建設(shè)過程當中具體階段的情況進性綜合考量和分析，對于更好地提升工程質(zhì)量和效率，積累抽水蓄能電站工程建設(shè)中地質(zhì)勘探層面的經(jīng)驗提供有效幫助。參考文獻：劉英，于立宏,彭殿元，張鳴，張云鵬.沂蒙抽水蓄能電站壩基巖體壓水試驗成果有限元分析[