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昌山水电站岩溶区坝址比选及工程地质评价

北极星电力网技术频道    作者:电力论文3   2007/12/24 18:41:12   

 关键词:  水电站 工程地质 水电

摘要:对岩溶发育区昌山水库的坝址选定、岩溶评价理论和方法进行了介绍。

关键词:岩溶;坝址;水库

中图分类号:P642.25文献标识码:A

1工程概述

昌山水电站位于乐昌市下游的武水河段,水电站设计正常蓄水位86.5m,设计平均水头6m,坝址以上控制集水面积为5265km2,装机容量12000kW,属低水头日调节径流式电站。电站坝轴线枢纽主要建筑物有溢流坝、拦河闸、发电厂房、船闸等,是一座具有综合效益的中小型水利水电枢纽工程。

本区段岩溶发育,库区河流两岸经常年剥蚀、侵蚀与溶蚀,已形成低山、风化残丘和冲积平地,局部形成近孤峰一平地、洼地,槽谷以及岩溶洞穴等地貌景观。为了在本区段选择—条工程地质条件良好的坝轴线,规划设计部门与工程勘探人员根据场区的地形地貌、河流方向及前期勘察资料,确定了2条坝轴线,两坝轴线间距约400m,要求对2条坝轴线进行准确的工程地质评价与比选。

坝址区地层上覆为第四系冲积层,下伏泥盆系上统天子岭组灰岩,覆盖层厚度与基岩顶板高程如表1所列。河流右岸一级阶地高程87~91m,左岸阶地高程86~88m,河床高程:上坝线80.1~82.1m,下坝线76.7~81.0m;河面宽度:上坝线约170m,下坝线约150m,两岸局部有孤峰与风化残丘。本区段位于大的区域构造背斜西北翼,背斜轴向近呈NE向,核部由泥盆系上统天子岭组地层组成,次一级褶皱较发育,根据坝址区地表出露与钻孔揭露,未见有较大的断裂构造通过。



2 坝址区岩溶评价

坝址区岩溶发育,裸露型岩溶主要表现在3个突兀于河流边的孤山与戽斗湾西北侧的大石岭山上,靠河边3个孤山上的溶洞的特征均是顺河流走向,裸露型岩溶特征见表2。



钻孔揭露的地下隐伏型岩溶以溶洞和溶蚀裂隙为主,根据钻探资料,在上、下坝线钻孔中遇到岩溶的频率(面岩溶率)如表3所列。



坝址段河床及两岸均被大面积的第四系冲积层覆盖,经调查,两岸冲积阶地上未发现有塌陷、漏斗现象。上坝线15个钻孔共揭示到掩埋于覆盖层下的溶洞有63个,线岩溶串达30.7,下坝线本阶段勘探孔15个,结合可行性研究阶段12个勘探孔,共揭示溶洞个数35个,线岩溶率为20.4。上、下坝线隐伏岩溶发育情况如表4所列。



根据钻孔揭示资料,隐伏型岩溶分布高程多在60~75m,约占溶洞个数的71.7,其中下坝线溶洞发育的底板下限高程在50m左右,而上坝线在高程45.79m以下发育有溶洞,上、下坝线溶洞高程分布情况如表5所列。揭露溶洞高度在0.4~9.3m,洞高在0~3m最多,约占总溶洞个数的83.6,最大的溶洞位于上坝线左岸,洞高9.3m,其中上坝线位置有4个钻孔因进尺控制或钻探施工原因均没有钻穿溶洞,上坝线溶洞规模大,上、下坝线溶洞高度分布见表6。

从上、下坝线钻孔已揭露到的溶洞充填情况来看,全充填的占80.9半充填的占5.6,无充填的占18.8(表7)。



溶洞内的充填物多为砾质黏性土或砂卵砾石夹泥,全充填物较密实,半充填物呈松散状态,无充填的溶洞规模较小且埋藏较深。

坝址区岩溶发育几乎顺岩层向(NEE、NW、NWW)发育,从地表裸露型的溶洞来看,溶洞的倾向,基本顺河向同岩层的倾向一致,局部沿构造裂隙发育,从本次各钻孔所遇到的溶洞分布状况推测,地下溶洞的连通性良好。

根据测量钻孔水位,两岸地下水位略高于河水位,且孔内水位变化受河水位起伏影响较大,说明两岸冲积阶地的地下水与河水连通性好,两岸地下水补给河水。在上坝线5个钻孔内的弱、微风化基岩内做了6段压水试验,微风化岩透水率在0.53~4.70Lu,属微一弱透水,弱风化岩透水率在2.2~27.0Lu,属弱一中等透水:下坝线5孔做了15段压水试验,其微风化岩透水率在0.25~3.50Lu,屑微一弱透水,弱风化岩透水率在0.7~3.9Lu,属微一弱透水,说明坝基岩石止水性好,尤其是下坝线。分别在下坝线和上坝线钻孔的溶洞内做了注水试验(表8)。


3 坝线工程地质评价与确定

从地形、地貌角度来看,上下坝线位置都比较平坦,宽敞,河流平直,上坝线河床宽度约170m,下坝线河床宽约150m。根据表1资料,上坝线基岩上覆盖层厚度,在右岸阶地与河床均大于下坝线,左岸阶地接近,且下坝线弱风化岩面出露高程比上坝线高出近5m,再由表3~8等资料显示说明,上坝线岩溶发育,坝基弱风化岩内将有1/3~1/2会遇到溶洞,下坝线岩溶不太发育,仅右岸稍发育,河床部位弱风化岩连续、完整,PQD在70~80之间,且上坝线比下坝线岩溶的发育频率高、分布广、空间与规模大、透水性强等,从施工开挖量与坝体、坝肩的防渗规模来看,上坝线要远远大于下坝线。综合评价(表9)得出下坝线的工程地质条件优越于上坝线。

根据坝址区工程地质评价资料,原拟建厂房布置在下坝线河流左岸,船闸布置于右岸,厂房建筑物底板高程66m,考虑到厂房位置的重要性与左岸岩溶相对较发育的特性,设计优化将厂房与船闸位置进行了交换,后来的施工开挖揭露证明,此方案的修改是相当正确的。

4 工程施工与运行验证

坝基与厂房基础开挖揭露后,基础的岩性、岩溶分布与工程勘察推测评价非常相似。厂房的整体基础和坝基主体绝大部分均落在弱一微风化岩上,仅在河流左岸船闸部位岩溶较发育,且揭露出的岩溶分布密度、走向、规模与充填情况均符合前期地质评价资料.特别是在主体工程竣工不到半年,本段河流发生了300年一遇的特大洪水灾害,尽管洪水冲垮了两边的防护堤岸,但厂房与坝基主体的基础稳定与渗透均未受到任何破坏和不良影响。

5结语

岩溶的存在,使工程建设面临极大的困难与挑战,许多工程建设经常因在岩溶区而畏难止步,但我们只要对灰岩岩溶发育区有了正确的认识,对岩溶发育区建立一套正确、合理的勘察方法,收集丰富、准确的地质资料,加以科学的统计、分析与计算,就可以找出区内岩溶发育的客观规律(如规模、走向、连通性、充填物以及透水性等),从而得出一份科学、严谨的工程地质评价报告,为设计方案优化提供地质依据,给工程施工安全、快捷提供准确的预测、预报。

来源:中国电能质量
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