1、索風營水電站地下廠房主要工程地質問題評價             摘要索風營水電站地下廠房自2002年10月下旬大規模開挖以來，各部位地質條件得到了不同程度的揭露及驗證，據目前地質情況分析，整體圍巖穩定，但存在局部結構巖體的變形破壞、巖溶涌水、河水倒灌等工程地質問題，需根據各類情況作進一步的加強處理。 關鍵詞索風營水電站 地下廠房 工程地質問題 工程處理 0 前言 索風營水電站地下廠房系統，布置于右岸，包括引水隧洞、廠房、主變洞、尾水隧洞，為3洞3機形式，總裝機容量600MW

2、，受斷層、巖溶、層間錯動等影響，地質條件較復雜，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月下旬大規模開挖以來，上、下部位的地質條件得到了不同程度的揭露與驗證，據此，在工程地質條件重新分析及與前期資料對比的基礎上，現將主要工程地質問題評價介紹如下。1基本地質條件1.1地形地貌索風營壩址區為峽谷地形，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巖，T1y2-2-2中厚層灰巖，T1y2-2-1薄層灰巖，T1y2-1-3極薄-薄層灰巖。從上至下，巖層單層厚度逐漸變薄，層間炭質薄膜逐漸增多，薄、極薄層灰巖夾層及層間錯動極其發育，局部兼有揉皺現象。巖層產狀略有變化，近河岸N7080°W，SWÐ2035°，靠山內N6580°E，SEÐ2025°。1.3構造右岸地下洞室涉及的主要斷層

4、有f2斷層，該斷層及兩側與之平行的結構面主要對引水隧洞進口段有較大影響。其余地段層間錯動、夾層極其發育，如目前揭示的fj2fj6，及fpd2-4-1等。T1y2-3內僅見裂隙發育，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內主要有fj5及小斷層fpd2-4-1，均較連續，厚度大，泥質充填，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育，厚度大于1cm的間距在0.7-1m左右，連續，多有

5、軟化現象，fj3、fj4僅為其中的略具代表性的兩條，fj4厚度達1030cm，一般層面則多有炭質薄膜。厚層、中厚層灰巖中裂隙少量發育，以NNE、NEE兩組陡傾裂隙為主，廠房區除少數較大裂隙充填有泥質，局部并有溶蝕現象外，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象。薄、極薄層灰巖，方解石脈及隱節理發育，間距小于0.1m。1.4巖溶水文地質據前期鉆孔勘察，地下水位近岸邊為761762m，靠山內為763m左右，一般高于河水位13m，水力比降12%，為地下水補給河水動力類型，地下水低平帶寬大于230m。巖溶主要沿斷層、裂隙及順層發育。最大巖溶為

6、K11巖溶管道。經前期勘探，其在PD2-2底板下分布長達70余米，最低高程在762m左右，主要沿N70°E裂隙發育，呈一縫狀巖溶管道，寬度12m，下部順層發展（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主要工程地質問題分析與評價2.1圍巖分類及穩定性分析從開挖揭露的情況來，前期預測的地層巖性和主要結構面同開挖后的情況是一致的，主要差別在于分界線、結構面的具體位置，產狀及性狀略有差異。（1）圍巖分類及整體穩定性圍巖基本分類同前，為II-IV類。頂拱以II-III1類為主，根據開挖揭露情況展示圖統計，T1y2-3（厚層灰巖）占56%

7、，T1y2-2-2（中厚層灰巖）占44%。T1y2-3厚層灰巖，層面不發育，穩定性較好，為II類圍巖；T1y2-2-2中厚層灰巖，結構面發育一般，穩定性稍差，為III1類圍巖。邊墻，以III1-IV類為主。上部為T1y2-2-2中厚層灰巖，屬III1類圍巖；中部為T1y2-2-1薄層灰巖屬III2類圍巖，下部為T1y2-1-3薄、極薄層灰巖，巖體較破碎，層間夾層發育，穩定性差，屬IV類圍巖。綜上所述，廠房區無大型斷裂，且均為灰巖，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，但影響洞室圍巖穩定的關鍵部位頂拱為II、III1類圍巖，對洞室穩定有利，廠房的圍巖整體穩定。巖體的物理力

8、學參數如表1。表1            地下廠房各層巖體力學參數建議值表地層巖性風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Ko(GPa)(KN/m3)(MPa)ffC(MPa)（MPa/m)T1y2-3厚層灰巖，塊狀結構。微新27.01212650.250.701.21.2II6000T1y2-2-2中厚夾薄層灰巖。層狀結構。微新27.08.06.5450.300.651.01.0III14000T1y2-2-1薄層灰巖，薄層狀結構微新27.06.04.0420.

9、320.550.80.6III23200T1y2-1-3極薄、薄層層灰巖巖，夾炭質層。極薄層狀結構。微新27.05.03.0400.320.550.70.5IV2500（1）以上參數未考慮溶洞影響。（2）巖體綜合抗剪強度指完整巖體強度，層面及裂隙方向強度不能用此表。 （2）局部結構巖體穩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，穩定性較差，但影響范圍小，據統計面積為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，其面性狀比前預測稍好，局部尚有c值維系，穩定性相對較好。由于上述結構巖體的形成，并受裂隙的發育程度影響，而目前揭露的情況，大裂隙發育較少，一般裂隙連通率小于30%，巖體完整性較好，結構巖體尚能自穩。從目前開挖的情況，廠房頂拱T1y2-3厚層灰巖基本無掉塊現象，開挖面較完整，而T1y2-2-2中厚層灰巖地段則主要在fj2、fj5及層面夾泥多的地段沿層間錯動或層面剝離有小掉塊，

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

12、泥預測（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給外，尚接受河水倒灌，其進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發育的溶洞中有黃色粘土及塊石等洞室充填物，其下游側揭露出口傾向廠房內汛期地下水活動加強，充填物將向廠房滑落，形成涌泥、涌水等不利地質現象，影響施工安全。2.3處理建議（1）T1y2-3厚層灰巖，為II類圍巖，圍巖基本穩定，支護措施需考慮局部因裂隙切割而可能產生的掉塊、風化及施

13、工爆破影響，其主要分布于頂拱，建議噴錨支護；T1y2-2-2中厚層灰巖，為III1類圍巖，圍巖穩定性稍差，頂拱建議噴錨加鋼筋網，邊墻噴錨支護；T1y2-2-1及T1y2-1-3薄、極薄層灰巖，為III2-IV類圍巖，圍巖穩定性差，其分布在邊墻部位，建議噴錨加鋼筋網。目前開挖揭露的頂拱，設計方面主要進行噴錨支護，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）對局部結構塊體加強支護，宜采用長預應力錨桿為永久性加固措施，頂部錨固深度最深應切穿fj2，到達厚層灰巖一定深度，頂拱下游側及下游邊墻錨桿方向應盡量切穿并垂直fj5、fpd241、fj6等結構面，并采用快

14、速監測方法對塊體穩定進行監測。T1y2-2-1及T1y2-1-3層位建議加系統長錨桿。目前設計方面對巖壁吊車梁位置布置了預應力錨索，但頂拱的圍巖未作加強處理，安全度可能不夠，應密切關注變形監測情況，同時需對下游邊墻已出現的變形破壞，采用物探手段了解變形松動圈厚度，盡快加強監測，清除已嚴重變形破壞的巖體，采取預應力錨桿、錨索等加強支護等措施。（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在于K11巖溶系統；河水倒灌處理則主要是對靠河側巖溶管道進行封堵，同時對周邊一定范圍內進行帷幕灌漿，對尾水洞未能作帷幕灌漿的地段應在巖體表層作砼噴護。（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，宜在開挖之前，在廠房區外對巖溶管道水進行引排后，