藏木水电站坝址选择及地质条件分析

2017-03-23任华江杜潇翔

水电站设计 2017年1期

关键词：坝址卸荷基岩

任华江，杜潇翔

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

藏木水电站坝址选择及地质条件分析

任华江，杜潇翔

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

由于西藏地区复杂的地质条件和构造环境，水电站坝址的选择存在一定难度。本文通过对藏木水电站坝址区地质条件的分析，从工程地质角度论证了该电站所选坝址的合理性。

水电站坝址选择;地质条件；构造环境

1 工程概况

藏木水电站是雅鲁藏布江干流上建设的第一座水电站。电站位于西藏自治区山南地区加查县境内，雅鲁藏布江中游沃卡～加查峡谷段出口处。坝址区位于加查县藏木乡上游5 km，距下游加查县城约15 km，距山南到林芝的省道约7 km，除藏木乡有乡村机耕道与省道相通外，至坝址尚需新修施工道路，交通不甚方便。

藏木水电站为二等大(2)型工程，电站装机容量为510 MW，正常蓄水位3 310.00 m，采用混凝土重力坝，坝顶高程3 314.00 m，相应的最大坝高110 m，总库容为0.866亿m3，调节库容为0.131亿m3，具日调节性能。

2 基本地质条件

2.1 区域地质概况

工程区位于青藏高原中段之东南部，总体地势北西高南东低，自西向东呈阶梯式递降，自南而北波状起伏。山顶平均海拔5 000 m以上，山脉延伸方向、雅鲁藏布江流向受构造格架控制，总体近东西向。沃卡河河口～藏木峡谷段谷坡陡峻，河谷深切，为典型的高山深切峡谷地貌，两岸冲沟较发育，阶地不发育。藏木～朗县段为宽谷段，两岸冲沟深切，发育四级阶地。

区内主要出露地层为三叠系、白垩系、第三系、第四系及燕山晚期～喜山期二长花岗岩、花岗斑岩、花岗闪长岩及超基性岩。三叠系、白垩系多以海相沉积为主，第三系以陆相碎屑岩—泥质岩为主。见有少量元古界念青唐古拉岩群及雅鲁藏布结合带蛇绿混杂岩，缺失古生界地层。第四系覆盖层主要有坡残积、崩积、冲洪积、冰水积等，主要分布在河谷、沟谷及斜坡坡脚地带。

藏木水电站位处特提斯造山系(带)东段，大地构造背景复杂，工程区位于冈底斯-腾冲微陆块南缘，紧邻雅鲁藏布江缝合带。区域褶皱不发育，以单斜地层为主。断裂构造较发育，主要为近东西向，其次为近南北向、北北东—北东向和北西向。其中雅鲁藏布江断裂带全长约2 000 km，规模巨大，从坝址下游5 km附近斜穿雅鲁藏布江。该断裂带米林以东活动性较强，为全新世活动断裂；米林以西断裂活动性较弱，最新活动时代主要为中-晚更新世。藏木水电站位于活动性相对较弱的西段。

电站位于青藏高原中南部，是新构造运动、地震、地热活动和新生代岩浆作用最强烈地区。区域新构造活动呈多次间歇性的整体强烈抬升特征，断裂、断块的活动具有继承性、新生性和差异性。

电站工程场地50年超越概率10%的基岩水平动峰值加速度为140.8 cm/s2，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。区域构造稳定性较差。

2.2 库区地质条件及评价

库区长约12.4 km，两岸山体雄厚，无低邻谷分布，库盆基岩为花岗岩，岩体透水性较弱，且无区域性断裂等大的导水结构面通过，库盆完整，沟水均向库内排泄,故不存在渗漏问题。库区河谷狭窄，谷坡陡峻，阶地不发育，无居民点、矿产、耕地、草场分布，不存在水库浸没问题。

库区两岸大多基岩裸露，岩质坚硬，岩体较完整，库岸整体稳定性较好，局部地段为覆盖层岸坡，大多被库水淹没，存在局部小规模岸坡再造、塌岸等问题。位于坝轴线上游0.8 km的1号滑坡可能存在覆盖层的牵引式塌岸，但规模小、速度不快，对水库正常运行影响不大；位于坝轴线上游1 km的坝前拉裂体处于整体较稳定状态；位于库尾的街需古滑坡、街需拉裂体现状整体稳定，蓄水后对其影响较小，对水库正常运行影响不大。

库区主要发育有8条沟，各沟具有发生小规模稀性泥石流的可能性，但均处于衰退期，由于物源较少，降雨不丰沛，发生频率较低，水库淤积问题不突出。

库区属河道型水库，库容不大。水库库盆基底主要由二长花岗岩组成，岩体相对较完整，岩体透水性较弱。库内未见较大断层切割，库区天然地震活动性微弱。综合考虑水库规模、岩性条件、构造条件和库区地震地质背景等因素，预测发生水库诱发地震的可能性较小。

3 坝区地质条件评价

3.1 坝区基本地质条件

雅鲁藏布江以S40°E流经坝址区，河道顺直，正常蓄水位3 310 m,高程对应谷宽320～360 m。坝址两岸山体雄厚，地形较完整，河谷深切呈“V”字型，谷坡陡峻，坡度约35°～70°，临江坡高大于1 000 m。两岸大多基岩裸露，河边分布少量漫滩，下游坡脚及局部斜坡地带分布少量崩坡积块碎石土，阶地不发育。坝址区发育四条冲沟，右岸有熊玛沟及白沟，左岸有白助沟及一号沟。

坝区无区域断层分布，次级断层主要有即近SN向和近EW向两组，断层破碎带宽多在0.1～1m之间，由角砾岩、碎裂岩等组成，规模较小。岸坡基岩裂隙较发育，存在3～4组优势裂隙，河床下覆基岩主要发育中～陡倾角裂隙，局部发育缓倾角裂隙。

坝区无连续分布的强风化岩体，主要为弱风化及微～新岩体。左岸弱风化水平深度23～42.3 m，强卸荷水平深度8.2～20.9 m，弱卸荷水平深度23～42.3 m；右岸弱风化水平深度37.6～50.7 m，强卸荷水平深度2.1～14.8 m，弱卸荷水平深度37.6～50.7 m；河床弱风化垂直深度8.85～49.9 m，强卸荷垂直深度0.2～15.4 m，弱卸荷垂直深度8.85～49.9 m。坝址区未见大型冲沟发育，有四条小型冲沟，除熊玛沟外均位于坝址区下游。熊玛沟在坝轴线上游约500 m处，属于衰退期泥石流，致灾能力弱，除了能够增加库区河床少量泥沙外，对工程建筑物影响小。坝址区无滑坡、变形拉裂等大的不稳定岩体分布。

坝区地下水基本类型可分为基岩裂隙水和第四系松散堆积层孔隙水两类，受大气降水补给向河床及下游排泄。水质分析试验成果表明雅鲁藏布江水、冲沟水对混凝土无腐蚀性。岩体透水率q≤3Lu界限在河床垂直埋深20～30 m(基岩面以下)，两岸水平埋深一般为30～50 m。

3.2 坝址工程地质条件评价

(1)坝基变形稳定。河床坝基覆盖层一般厚20～40 m，无连续分布的砂层。覆盖层结构较密实，具一定的承载抗变形能力，但对于高100余米的混凝土重力坝，不能满足混凝土重力坝基础条件，应予挖除。下伏基岩为二长花岗岩，岩质坚硬。强卸荷、弱风化岩体完整性差，裂隙发育，锈染明显，岩体较松弛，岩体强度较低，不能满足建坝承载力要求，应挖除。弱卸荷、弱风化岩体完整性较好，强度较高，经适当处理后是良好坝基。

(2)坝基抗滑稳定。从上述地质条件分析，抗滑稳定的有利条件为地形较对称完整，山体雄厚，抗力体岩体为坚硬、较完整的花岗岩，具有较高的整体强度。钻孔及平硐未见有较大的控制性缓倾角连续软弱结构面，坝基抗滑稳定主要受随机分布的缓倾角裂隙及不利组合控制。鉴于中、缓倾角裂隙的分布及其产状随机性较大，在施工过程中，应视开挖的实际情况，进行抗滑稳定性复核。

(3)坝基防渗。河床坝基基岩以弱透水为主，透水率q≤3Lu的相对抗水层岩体顶板垂直埋深(基岩面以下)一般为20～30 m。两岸坝基基岩以弱透水为主，相对抗水层岩体顶板水平埋深一般为30～50 m。可见两岸及河床弱偏微透水带(q≤3Lu)底板均较浅，可形成稳定的相对隔水层。防渗帷幕至少应深入至弱偏微透水带中。大坝基坑无大的集中渗漏通道，但可能沿断裂、裂隙密集带出现渗水或涌水。

(4)工程边坡。坝址区两岸基岩裸露，自然边坡高陡。二长花岗岩岩质坚硬，未见明显的变形岩体，自然边坡整体稳定，但由于小断层和节理裂隙切割，且广泛分布于卸荷岩体上，故边坡内出现局部岩体破坏的可能性是存在的。岸坡下部覆盖崩积块碎石层，结构松散，架空显著，稳定条件较差。

(5)岩体成洞条件评价。坝区花岗岩体致密坚硬，裂隙较发育但间距较大。小断层总体不甚发育，弱风化弱卸荷岩体以镶嵌～次块状结构为主，围岩类别为Ⅲ类，微新岩体以次块状～块状结构Ⅱ类围岩为主,成洞条件较好。进出口洞段及断层破碎带以Ⅳ类围岩为主，经相应支护处理后，具成洞条件。