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思林水电站坝区岩溶水文地质特点及其对工程建设之影响

http://www.51xue.org.cn  2007/6/11 源自:中华职工学习网 【字体: 字体颜色

  
  2.2岩溶、水文地质特点
  对地表调查的洼地、落水洞、岩溶泉及钻孔、平硐揭示的溶洞等进行分析,思林坝址区岩溶发育有如下特点:
  
  (1)地层的岩性、构造对岩溶作用控制明显。P1q、P1m、P2c、T1y2-2地层,灰岩、白云质灰岩,质地纯,岩性均一,发育大型溶洞、暗河,如K-12、K-30、K-31、K-29、S-64等,属强岩溶、强透水层,;T1y2-1-2、T1y2-3、T1yn地层为薄-中厚层灰岩、白云质灰岩,夹较多薄层泥页岩,岩溶化较弱,主要发育中小型溶洞、裂隙型管道,如Sj-2、Sj-3、Sj-4、Sj-20等,属中等岩溶层,中等透水岩组;T1y2-1-1、P2w为极薄层灰岩或富含硅质,并有较多的泥页岩夹层,岩溶化微弱,仅有少量小型岩溶发育,属弱透水岩组,可作为相对隔水层;T1y1、T1y3等泥页岩地层,为裂隙水,属隔水岩组。岩溶在深部多沿层面发育,近岸边沿层面及裂隙发育。
  
  (2)岩溶层与非岩溶层相间呈带状分布,各岩溶层的溶洞互不连通,地下水相互独立,无水力联系。如P1q+m、P2c、T1y2、T1yn各岩溶层之间分别有P2w,T1y1、T1y3等隔水层或相对隔水层。水化学分析各层间地下水差异较大。
  
  (3)受喜山期间歇性隆升运动的控制,在铅直剖面上各岩溶层溶洞成层发育。根据统计,在铅直方向上此区带的溶洞大致可分为四层,高程分别为450、425、400、380m,下三层与河流三级阶地有较好的对应关系;水平方向上从分水岭至河边,溶洞的发育有随高程呈阶梯状下降、岩溶发育程度逐渐增加之特点。
  
  (4)左岸岩溶的发育强度和规模大于右岸。如左岸发育有K-12(P1q内)暗河、K-30(P2c)、K-31(T1y2)等,形成暗河或岩溶潭,长年有水,最大流量达10余m3/s。而右岸发育的S-64、Sj-2(T1y2)及平内揭露的溶洞流量均较小。原因主要受构造、地形控制,左岸补给区面积大于右岸。左岸从地形分水岭到河边,未受断层影响,岩层连续;而右岸在麻坨
  一带受F9、F4切割,隔水层受到切错,使铜鼓坨-麻坨一带的地表水下渗后沿构造缺口向龙清湾一带排泄,减少了向坝址河侧的汇水。
  
  (5)河床深部岩溶发育微弱。因受多层非可溶岩或微弱透水层的阻隔,及河流岸坡卸荷裂隙发育,地下水向河床深部的循环条件差,河床深部岩溶发育微弱。根据地下水化学成份分析,大致以330m高程为界,330m高程以上为地下水循环相对较强地带,以下为地下水位弱循环带,其同勘探的岩溶发育深度有较好的对应关系。接合物探综合判定岩溶发育深度在320m高程,透水率小于1Lu的在300-320m高程以下,
  
  (6)P2c与T1y2相比,因汇水面积相等,厚度较小,岸坡岩溶排泄能力有限,两岸的倒虹吸管道深度较深,相对应河床强岩溶发育深度亦较深,据河心钻孔揭示,其中291.77~298.11m亦发育溶洞,比T1y2层河床强岩溶下限320m高程低30m。
  
  3岩溶对工程建设的影响
  3.1对大坝的影响
  思林水电站大坝坝基及两坝肩均位于T1y2灰岩中,其岩质坚硬,整体完整性尚属良好。但其属强岩溶层,岩溶发育,左岸有K-31岩溶管道系统、右岸有S-64、Sj-2岩溶管道。其对大坝的不利影响主要表现在如下几个方面:
  
  (1)对大坝建基面及坝基岩体质量的影响。
  
  坝基开挖一般因工程量的限制不宜太深,建基面一般选择于微风化岩体内,但由于受地下水循环影响,在微风化岩体与新鲜岩体界面附近地下水活动和岩溶作用尚较强烈,并有溶洞发育。坝基局部地段将遭遇S-64岩溶管道和其它溶洞、溶蚀带,对局部岩体完整性、稳定性有较大影响,需作特殊处理。
  
  (2)对大坝防渗的影响。
  
  大坝左岸有K-31岩溶管道水构成的横向地下水径流凹槽,右岸又有S-64、Sj-2岩溶管道水构成横向地下水径流凹槽。槽向径流内溶洞发育,地下水活动强烈,地下水位低平,成为两岸坝肩地基绕坝渗漏流向下游排泄的通道,对坝址防渗不利。
  
  向河床深部,受岩溶发育深度影响,坝基透水性小于1Lu的高程在300m左右,悬帷幕下限较深。
  
  (3)对大坝基坑施工影响
  
  河床大坝基坑开挖时,K-30、K-31、S-64、Sj-2等岩溶管道均包括在上、下游围堰之间的河段,由上述管道水形成的基坑涌水量推测枯期>100L/s,汛期>2500L/s。
  
  3.2对地下厂房的影响
  地下厂房位于右岸山体T1y2灰岩、白云岩中,其地表为一较宽缓的岩溶台地。地下厂房处于K29落水洞岩溶系统之下,并发育有S-64及Sj-2等岩溶管道,岩溶对地下厂房的不利影响主要有:
  
  (1)岩溶涌水、涌泥。由于地下厂房位于K29落水洞岩溶系统之下,平硐内揭示竖直型岩溶、溶蚀裂隙水在主变洞、主厂房顶拱较为发育,枯期一般仅为滴水,但汛期涌水、涌泥严重。据汛期观测特大暴雨时,平硐溢流涌水量>1000L/s。
  
  (2)河水倒灌。地下厂房底板高程在347m高程左右,低于枯期河水位以下15~20m,施工及运行期河水将沿S-64、Sj-2岩溶管道、裂隙等倒灌,其倒灌涌水量可达500L/s。
  
  (3)局部围岩稳定性。地下洞室埋深70-140 m,围岩主要为T1y2-2中厚-厚层灰岩,整体稳定性好。但由于岩溶的溶蚀影响及溶蚀裂隙的切割影响,大大降低了局部围岩完整性、稳定性。
  
  3.3对导流洞的影响
  左岸导流洞,沿线穿越P1m~T1yn2层。岩溶对导流洞造成的不利影响主要有:
  
  (1)岩溶涌水。
  
  隧洞通过地段,除P2c层和T1y2层部分洞段通过地下水季节变动带外,其余洞段均在地下水位以下,并处岸坡地下水缓坡降地带,岩溶发育:进口洞段P1m灰岩有sj-5岩溶季节泉;P2w与P1m层界面处岩溶较发育;P2c和T1y2-2洞段横穿K-30、K-31岩溶管道水径流带,其间溶洞发育,水面以下尚有虹吸管道通向河床;T1y2-1、T1y2-3、T1yn岩溶较发育,出水点分散,以季节性岩溶泉、中小型溶洞为主,如Sj2、Sj4等。
  
  对左岸导流洞影响最大的是K30、K31。据平硐揭示K31在山体内有多个岩溶潭,如PD-23、PD-47平硐追踪揭露的Kp-3、Kp-1、Kp-2等,长10-15m,宽3-10m,水深20-24m,其上溶洞净空高达50m左右。其汇水面积2.0km2,多年平均流量51L/s,汛期流量将>1000L/s以上。K30汇水面积与K31相等,流量为同一规模,倒虹吸管道尚深于K31。
  
  (2)较高外水压力。岩溶管道内地下水畅通,导流洞通过岩溶管道部位将部分或全部堵塞地下水通道,地下水将涌高形成较高的外水压力。另在电站建设后期,封堵导流洞时库水在短时期内上升,亦会在岩溶管道部位形成较高的外水压力。
  
  (3)局部围岩稳定性。岩溶发育段将降低围岩稳定性。
  
  3.4对上游围堰的影响
      上游围堰心墙下游左岸分布有K30岩溶系统,其汛期涌水量大,且具承压性,可能会给堰体稳定性带来不良影响。
  
  3.5对水库蓄水时的影响
  水库蓄水后,近坝地段的K12、K30、K31等较大规模的岩溶管道均为口小肚大,蓄水后水位上升较快,内部空气难以快速排出,有气爆可能。
  
  4工程处理建议
      由于岩溶对工程建设有诸多的不利影响,需予以高度重视,并根据各建筑物特点及岩溶发育特征,采取不同的工程处理措施。
  
  (1)坝基岩溶:坝基开挖到位后对已揭露的岩溶管道、溶洞、岩溶带进行深挖后进行混凝土回填处理;对坝基、坝肩一定深度内未揭露的隐伏岩溶,先利用钻探与物探结合探明位置、规模后,再视情况进行挖填或灌浆处理。
  
   (2)绕坝渗漏处理:针对坝基及两坝肩岩溶
  
  管道渗漏,进行防渗处理。两坝肩防渗线向上游偏折,接T1y1泥页岩进行封闭;坝基下无隔水层,只能为悬帷幕,帷幕下限至透水率小于1Lu岩体。
  
  (3)地下厂房岩溶处理:先对地表K29落水洞及附近强岩溶裂隙带进行封闭,并设排水沟后,堵截近厂房区地表水流;封堵S-64、Sj-2岩溶管道及设阻水帷幕,防止河水倒灌;设封闭式防渗帷幕及多层排水洞、排水幕及排水设施,加强地下水堵排;岩溶破碎段,封堵空洞并加强支护。
  
  (4)导流洞岩溶处理:隧洞尽量缩短,减少遭遇岩溶管道机率;将2号导流洞调整布置于右岸,并尽可能在枯水期施工;隧洞通过K31岩溶管道水凹槽带时,避开Kp1、Kp2、Kp3岩溶潭;K30、K31发育段,河边设阻水帷幕,内侧设截水帷幕及排水洞;岩溶管道水发育处考虑排水,以避免增加外水压力;加强衬砌。
  
  (5)上游围堰K30岩溶的处理:结合导流洞内K30处理进行,在K30岩溶管道出口设置集水槽及排水孔,将岩溶水及承压水排泄出堰体外。
  
  (6)经左岸导流洞K30、K31处理后,岩溶气爆将会消除,K12因离大坝较远,岩溶气爆对建筑物影响甚微,可不作特殊处理。

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