某水库导流兼泄洪洞工程地质评价

2015-12-19高春陆

西部探矿工程 2015年8期

关键词：风化层泄洪洞导流

高春陆

（新疆水电勘测设计研究院地质勘察研究所，新疆乌鲁木齐830091）

某水库导流兼泄洪洞工程地质评价

高春陆*

（新疆水电勘测设计研究院地质勘察研究所，新疆乌鲁木齐830091）

导流兼泄洪洞施工期承担施工期的导流任务，运行期承担泄洪洞泄洪任务。为确保施工期、运行期安全,一定要根据现场的地质条件、地形情况，提出合理开挖支护方案。针对地质条件，设计和施工特点做出进一部分析、总结。

导流兼泄洪洞；围岩分类；不良地质；处理

1 工程概况

HLTLK水库位于新疆博尔塔拉蒙古自治州境内，距博乐市约40km，工程为中型Ⅲ等工程。最大坝高89m，主要建筑物级别：大坝为2级，导流兼泄洪洞、表孔溢洪道、引水发电系统、厂房为3级，围堰为5级。

2 区域地质

该水库位于西天山北部，阿拉套山脉南麓，在大地构造单元上属北天山博罗科努地槽褶皱带北部的阿拉套复背斜褶皱带内。区域地质构造环境和地震条件复杂。山前发育的F1、F2、F3三条活断层，分别位于出山口下游0.6km、2km、3km。工程区是区域构造稳定性相对差的区域，但具备修建水库大坝的工程地质条件。地震动峰值加速度为0.15g,地震基本烈度为Ⅶ度

3 地质条件

导流兼泄洪洞位于河左岸，为有压洞。隧洞全长520.2m，可分为进口引渠段（0-245.3～0-224.7）、埋涵段（0-224.7～0-154.7）、盲洞段（0-154.7～0-009.7）、闸井段（0-009.7～0+000）、洞身段（0+000～0+215）、后闸井段（0+215～0+230.9）、消力池段（0+230.9～0+ 297.5）（见图1）。

图1 导流兼泄洪洞剖面图

导流兼泄洪洞通过的地层岩性主要有第四系松散堆积层，古近系渐新统泥岩、泥质砂岩，下二叠统乌郎群安山岩。洞线穿过多条断裂构造，主要穿过F4断层，产状63°～70°SE∠63°～70°，宽约30m；节理裂隙较发育，主要有4组：第一组为63°NW∠42°第二组为80° NW∠88°第三组为63°～70°SE∠63°～70°，第四组为70° NW∠80°。从钻孔揭露水位情况来看，洞身大部位于地下水位以上，主要为基岩裂隙水。沿断层及节理裂隙面有少量渗水现象。

4 导流兼泄洪洞工程地质条件及评价

进口引渠段：地形平缓，上覆第四系冲积砂卵砾石，厚2～5m，结构松散。下伏古近系渐新统泥岩、泥质砂岩。渠基础置于砂卵砾石上。砂砾石作为渠底基础，承载力满足设计要求。

埋涵段：位于左岸前坡一冲沟内，地形起伏，上覆坡洪积含块、碎石的砂砾石，厚2～5m，结构较松散，工程地质条件较差。下伏古近系渐新统红褐色泥岩、泥质砂岩，岩体强风化层厚3～4m，弱风化层厚5～9m。埋涵段主要位于泥岩弱风化层。埋涵主要避免施工过程中冲沟上游的洪积物遇洪水造成对导流兼泄洪洞的阻塞、掩埋。

盲洞段：位于左岸前坡，地形起伏，上覆崩坡积碎石土，厚2～12m，结构松散，工程地质条件较差。下伏古近系渐新统红褐色泥岩、泥质砂岩，岩体强风化层厚3～4m，弱风化层厚5～9m。盲洞段大部位于泥岩弱风化～微风化地层。桩号0-058.8～0-154.7m段，洞室围岩泥岩段为Ⅳ类。桩号0-009.7～0-058.8m段为F4断层出露，断层破碎带以碎裂岩，糜棱岩、断层泥为主，该断层为古近系渐新统泥岩、泥质砂岩与下二叠统乌郎群安山岩的岩性界线，受F4断裂影响，岩体完整性差，洞室围岩为Ⅴ类。

鉴于泥岩抗风化能力弱，遇水易软化，失水易崩解的特性，施工要短进尺，早支护，快封闭同时施工中尽量避免施工用水对地层造成的破坏。不良地质段加固处理，对过断层段施工要短进尺，尽快全封闭衬砌，加强支护，上覆岩体不足30m处，应预防发生冒顶。虽无地下水干扰，但需注意地表水沿断层下渗水对工程的影响，可采用开挖基坑使用水泵排水。断层影响带亦可能会产生掉块和塌方,需及时支护。

闸井段：位于F4断层影响带内，岩体破碎，断裂、裂隙发育。断层多充填碎裂岩及断层泥。闸井基础挖深约65m，但受F4断裂影响，岩体完整性差，洞室围岩为Ⅳ类。

闸基础最大挖深68m,局部受不利结构面组合切割的影响，存在掉块、塌方。施工时需及时喷锚处理。建议开挖边坡：基岩弱风化（1∶0.5）～（1∶0.75），微风化—新鲜岩体（1∶0.5）～（1∶0.75）。允许承载力为1.5～2.0MPa。

洞身段：埋深40～110m，位于新鲜岩体内，岩性为下二叠统乌郎群安山岩，岩体呈碎石状镶嵌结构，断层、裂隙发育，破碎带宽4～30cm，主要由糜棱岩组成，夹断层泥，发育的断裂与轴线夹角较大，对边坡稳定影响较大。洞室围岩以Ⅳ类为主，仅桩号0+108～0+ 167m段洞室围岩为Ⅲ类。

该段主要问题为断层发育处，沿断层及节理裂隙面有渗水现象，应做好排水处理。断层及其影响带处可能会产生掉块和塌方,需及时支护，建议基础开挖边坡：基岩弱风化（1∶0.5）～（1∶0.75），微风化—新鲜岩1∶0.5。

后闸井段：位于左岸一顺河床的山梁，地形起伏，自然边坡50°～60°。山梁高出河床37～80m，地表可见不稳定体，卸荷裂隙发育。上覆崩坡积碎石土,厚18～30m，自顶至底，大至可分为2层，上部为含碎石粉砂土，下部为块石堆积体，结构松散，具架空结构，工程地质条件差，可挖除。下伏下二叠统乌郎群安山岩，闸基础挖深50～55m，大部位于弱风化岩体。

未开挖前的自然边坡处于基本稳定状态，开挖后对边坡稳定和后续施工安全存在不利影响，高度大于30m边坡应分组设平台，对不稳定边坡需要进行处理，如削坡、喷锚等，同时需注意崩坡积碎石土开挖的塌垮，不稳定体进行清除或削坡处理，建议开挖边坡：基岩（1∶0.5）～（1∶0.75），覆盖层（1∶1.75）～（1∶2.0）。

消力池段：位于左岸后坡坡脚，坡度50°～60°。上覆崩坡积碎石土，厚4～12m。现代河床上覆第四系冲积含漂石砂砾石，厚8～11m，下伏下二叠统乌郎群安山岩，强风化层厚2m，弱风化层厚26m。基础挖深11～28m，大部位于安山岩弱风化岩体，少量基础位于河床松散砂砾石上。

安山岩岩体破碎，裂隙发育，需喷锚处理。同时挖除砂砾石层，回填砼补强处理。位于地下水位以下，需加强排水。建议基础开挖边坡：覆盖层（1∶1.75）～（1∶2.0），基岩（1∶0.5）～（1∶0.75）。