觀音閣水庫隧洞工程地質(zhì)分段與評(píng)價(jià)

(遼寧省盤錦水文局，遼寧 盤錦 124010)

觀音閣水庫工程取水頭部起點(diǎn)位于本溪觀音閣水庫壩址上游左岸，終點(diǎn)位于本溪市北臺(tái)鎮(zhèn)橋頭村，全長(zhǎng)約60 km，其中隧洞段具體可分為五部分，即取水口頭部隧洞段、主輸水隧洞、北臺(tái)分洞、大峪分洞、新嶺隧洞，隧洞沿線穿越遼東典型低山區(qū)，其中最高峰位于主隧洞前部的三架嶺一帶，山頂高程657.22 m，一般山體高程均在300～500 m間，洞室埋深多在100 m以上，可占洞室長(zhǎng)度的90%以上。

1 取水洞工程地質(zhì)分段與評(píng)價(jià)

(1)樁號(hào)0-156.45～0+329.2，段長(zhǎng)485.63 m，隧洞進(jìn)口位于觀音閣水庫壩址上游左岸山坡腳下，地形坡度較大，約50°。進(jìn)口底高程202 m，與水庫修建時(shí)預(yù)留取水洞相接。洞室穿越地層巖性為寒武系上統(tǒng)崮山組灰?guī)r與中統(tǒng)張夏組結(jié)晶灰?guī)r，巖體多呈互層狀結(jié)構(gòu)～中厚層狀結(jié)構(gòu)，中硬，本段巖層倒轉(zhuǎn)，產(chǎn)狀NW330°SW∠59°，與洞走向夾角拐點(diǎn)前為73°，拐點(diǎn)后為59°，最大埋深140 m。據(jù)觀音閣水庫初步設(shè)計(jì)勘察報(bào)告，壩址區(qū)左岸巖溶不發(fā)育，溶蝕裂隙及孔洞貫通性不強(qiáng)，樁號(hào)0-022.92～0-156.45洞室內(nèi)呈滴水～線流狀，樁號(hào)0-022.92～0+329.2洞室呈滴水狀，局部線流。本段圍巖類別主要為Ⅲ類，約占91%，隧洞進(jìn)口段上覆巖體較薄，小于30 m，且處于強(qiáng)弱風(fēng)化巖體過渡帶中，圍巖類別為Ⅳ類～Ⅴ類，各占7%和2%。

(2)樁號(hào)0+329.2～0+764.71，段長(zhǎng)435.51 m，洞室穿越地層巖性為寒武系中統(tǒng)徐莊組頁巖夾灰?guī)r、毛莊組頁巖夾灰?guī)r及下統(tǒng)饅頭組頁巖夾灰?guī)r，強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化，較軟巖～中硬巖，巖體呈薄層狀結(jié)構(gòu)～互層狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)風(fēng)化段巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，洞室最大埋深70 m，其中穿越一小型支溝，溝寬約28 m，谷底洞室埋深近40 m，地下水位埋深13.2 m，巖性為灰?guī)r，無溶蝕現(xiàn)象，弱風(fēng)化。本段洞室地下水呈滴水狀，局部線流。本段圍巖類別主要為Ⅲ～Ⅳ類，其中Ⅲ類圍巖主要分布在洞室埋深相對(duì)較大段，約占21%，Ⅳ類圍巖則主要分布于洞室埋深相對(duì)較淺段，約占56%，主要為弱風(fēng)化與強(qiáng)風(fēng)化接觸帶。Ⅴ類圍巖主要分布于隧洞出口強(qiáng)風(fēng)化頁巖部位及河谷段第四系覆蓋層部位，約占22%。第四系砂卵礫石層成洞條件差，且隧洞開挖于地下水位以下，建議進(jìn)行明挖，洞臉開挖邊坡建議值1：1，且應(yīng)及時(shí)進(jìn)行邊坡支護(hù)，滲透系數(shù)按100～120 m/d考慮。

2 主輸水洞工程地質(zhì)分段與評(píng)價(jià)

(1)樁號(hào)8+075.00～12+782.6，段長(zhǎng)4 707.6 m，洞室穿越地層巖性主要為南芬組頁巖及泥灰?guī)r，中硬為主，多為微風(fēng)化巖，巖體呈薄層狀結(jié)構(gòu)～互層狀結(jié)構(gòu)。本段巖層大體走向NW290°～NE50°，傾角23°～25°，與洞軸線方向夾角在20°～40°，隧洞開挖于洞室一側(cè)有偏壓，易于傾向洞室的一側(cè)巖體發(fā)生滑塌，對(duì)圍巖穩(wěn)定不利。本段洞室埋深多在100 m以上，其中最大埋深近300 m，位于棋盤山一帶。本段圍巖類別以Ⅲ類為主，約占55%，Ⅳ類圍巖約占40%，主要分布于過小湯河溝谷段及向背斜的軸部，Ⅴ類圍巖約占5%，主要為斷裂構(gòu)造帶。

(2)樁號(hào)12+782.6～17+874.4，段長(zhǎng)5 001.8 m，洞室穿越地層巖性主要為釣魚臺(tái)組石英砂巖，硬質(zhì)巖，多微風(fēng)化，巖體呈互層狀～中厚層狀結(jié)構(gòu)，有F105、 F80及F100斷層通過。其中以F100構(gòu)造斷層與Qnn分界，地層分布穩(wěn)定，走向與洞軸線方向近平行，傾角20°，由于層間所夾薄層頁巖，存在硬度上的差別，在高角度豎向節(jié)理切割下，易發(fā)生掉落現(xiàn)象。穿越本段的F105、 F80及F100斷層間距較近，斷層帶巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)。由于本段洞室埋深較大，多在300 m以上，三架嶺為本隧洞區(qū)最高山峰，山頂高程657.22 m。本段地下水多呈滴水狀，局部構(gòu)造帶及影響帶內(nèi)呈線流狀。本段洞室圍巖以Ⅲ類為主，占70%，Ⅳ類圍巖占25%，Ⅴ類圍巖占5%，Ⅳ、Ⅴ類圍巖主要分布于各斷層及影響帶中。

(3)樁號(hào)17+874.4～21+800.6，段長(zhǎng)3 926.2 m，洞室穿越地層巖性有南芬組頁巖、泥灰?guī)r、橋頭組石英砂巖夾頁巖、康家組頁巖夾泥灰?guī)r等，其中以南芬組頁巖及泥灰?guī)r居多，并有F102及F97斷層通過。南芬組與橋頭組呈斷層接觸，巖層大體走向?yàn)镹E3°～35°，傾向NW，傾角24°～30°，與洞線方向夾角56°～88°，由巖層傾角較緩，不利于洞室穩(wěn)定。本段圍巖類別以Ⅲ類為主，占70%，Ⅳ類圍巖占25%，主要分布于南芬組頁巖段，Ⅴ類圍巖占5%，主要分布于各斷層帶及影響帶中。

(4)樁號(hào)21+800.6～22+881.6，段長(zhǎng)1 081.0 m，洞室埋深多在300以上，穿越地層巖性有寒武系中統(tǒng)徐組頁巖夾灰?guī)r、毛莊組頁巖夾灰?guī)r及下統(tǒng)饅頭組頁巖夾灰?guī)r、泥灰?guī)r與堿廠組灰?guī)r、泥灰?guī)r，在剖面圖上呈對(duì)稱出現(xiàn)。本段為主隧洞所穿越的唯一一段寒武系地層，并存在巖溶現(xiàn)象。據(jù)ZK6鉆孔揭露，本段洞室上部及F95斷層上盤處發(fā)現(xiàn)兩處溶洞，沿頁巖所夾灰?guī)r段發(fā)生溶蝕，洞內(nèi)充填黃色粘土，全充填狀態(tài)，下部堿長(zhǎng)組灰?guī)r以溶孔或溶蝕裂隙為主，壓水試驗(yàn)成果表明，兩處溶洞透水率分別為4.91 Lu與5.51 Lu，屬弱透水性，說明溶洞充填密實(shí)。本段地下水及溶洞對(duì)洞室圍巖穩(wěn)定影響較大，洞室以Ⅳ類及Ⅴ類圍巖為主，主要分布于F95斷層及其附近巖溶段，Ⅳ、Ⅴ類圍分別約占34%與40%，Ⅲ類圍巖主要分布于頁巖中，約占26%。

(5)樁號(hào)22+881.6～24+903.5，段長(zhǎng)2 021.6 m，本段洞室穿越地層巖性有釣魚臺(tái)組石英砂巖、南芬組頁巖及泥灰?guī)r、橋頭組石英砂巖夾頁巖、康家組頁巖夾泥灰?guī)r，其中以釣魚臺(tái)組石英砂巖、南芬組頁巖及泥灰?guī)r居多。本段地層傾角較大，走向與洞軸線交角大于40°，有利于洞室圍巖的穩(wěn)定。本段洞室埋深多在100 m以上，本段地下水呈滴水狀，局部線流。圍巖類別以Ⅲ為主，占88%，Ⅳ類圍巖占10%，Ⅴ類圍巖占2%。

(6)樁號(hào)24+903.5～32+909.7，段長(zhǎng)8 006.2 m，本段洞室穿越地層巖性為太古代變質(zhì)巖系，主要有早太古代混合巖、混合花崗巖及茨溝組斜長(zhǎng)角閃巖系與大峪溝組變粒巖系，其中穿越硤砬子溝與達(dá)營(yíng)子溝段洞室埋深最淺，洞底埋深小于20 m。本段圍巖類別以Ⅱ類與Ⅲ類為主，分別約占30%與50%，其中Ⅳ類及Ⅴ類圍巖主要分布于斷層帶及其影響帶內(nèi)，各占15%與5%。

3 北臺(tái)分洞工程地質(zhì)分段與評(píng)價(jià)

(1)樁號(hào)32+909.7～34+067.6，段長(zhǎng)1 157.9 m，本段洞室穿越巖性為太古界混合花崗巖，洞室埋深多大于80 m，微風(fēng)化，巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，塊狀結(jié)構(gòu)，洞室圍巖穩(wěn)定，洞室內(nèi)以潮濕狀或滴水為主，局部可見線性流水，其中Ⅱ類圍巖約占60%，Ⅲ類圍巖約占30%，Ⅳ類圍巖約占10%。分洞進(jìn)口與主輸水洞末端對(duì)接，交角大于150°，銜接段洞室?guī)r性為太古界混合花崗巖，節(jié)理不發(fā)育，巖體較完整，有利于成洞。

(2)樁號(hào)34+067.6～37+408.1，段長(zhǎng)3 340.5 m，洞室穿越地層巖性為釣魚臺(tái)組石英砂巖，屬硬質(zhì)巖，微風(fēng)化，巖體呈互層狀～中厚層狀結(jié)構(gòu)。F10斷層是太古界混合花崗巖與釣魚臺(tái)組(Qnd)石英砂巖的分界。該段巖石強(qiáng)度較高，巖層傾角較大，走向與洞線方向近垂直，對(duì)洞室圍巖穩(wěn)定有利。由于本段地層傾角較小，影響圍巖穩(wěn)定。本段洞室圍巖以Ⅲ類為主，約占57%，其中Ⅱ類圍巖約占8.5%，Ⅳ類圍巖約占28%，Ⅴ類圍巖占6.5%，Ⅳ、Ⅴ類圍巖主要分布于斷層帶及兩側(cè)。

(3)樁號(hào)37+408.1～41+263.3，段長(zhǎng)3 855.2 m，洞室穿越地層巖性為南芬組頁巖及泥灰?guī)r，弱風(fēng)化～微風(fēng)化為主，出口段為強(qiáng)風(fēng)化。巖體呈互層狀結(jié)構(gòu)，局部為碎裂結(jié)構(gòu)。除嶺西沖溝段以外，洞室埋深多在80m以上，最大埋深位于平頂山一帶，達(dá)300 m以上。本段地下水以滴水為主，局部為線流狀。出口豎井段巖性為南芬組泥灰?guī)r、頁巖為弱風(fēng)化，局部為微風(fēng)化，外側(cè)基巖厚度大于90 m，傾向山體，傾角較緩，巖體呈薄層狀結(jié)構(gòu)。本段圍巖類別以Ⅲ類為主，局部及出口段分布有Ⅳ、Ⅴ類圍巖，其中Ⅱ類圍巖約占21%，Ⅲ類圍巖約占52.4%，Ⅳ類圍巖約占25.3%，Ⅴ類圍巖約占1.3%。)

4 大峪分洞工程地質(zhì)分段與評(píng)價(jià)

(1)樁號(hào)XCA32+895.97～ XCA36+368.2，段長(zhǎng)3 472.23 m，洞室穿越地層巖性為太古代混合花崗巖與大峪溝組變粒巖，以穿越大峪溝為最淺，洞底埋深小于50 m，其它部位多在100 m以上，隧洞起始段穿越花崗巖段洞底埋深多在300 m以上。鉆孔壓水試驗(yàn)成果表明，巖體透水率0.9～2.46 Lu，為微透水～弱透水，本段地下水以滲水～滴水為主，局部斷層部位可達(dá)線流。本段圍巖類別以Ⅱ類與Ⅲ類為主，各占53%與41%，其中Ⅱ類圍巖主要分布于隧洞起始段混合花崗巖段，Ⅳ類及Ⅴ類圍巖主要分布于斷層帶及其影響帶內(nèi)，各占3%。

(2)樁號(hào)XCA36+368.2～ XCA39+172.4，段長(zhǎng)2 804.2 m，洞室穿越地層巖性為大峪組頁巖與紫色礫巖，屬較軟～中硬，巖體呈薄層狀～互層狀結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化為主，其中出口段巖體為強(qiáng)風(fēng)化，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)～薄層狀結(jié)構(gòu)。洞底埋深多在50 m左右，巖層產(chǎn)狀NW290°NE∠68°，與洞軸線夾角18°，交角較小，隧洞開挖于洞室一側(cè)有偏壓，易于傾向洞室的一側(cè)巖體發(fā)生滑塌，對(duì)圍巖穩(wěn)定不利。本段地下水呈滴水狀～線流狀。本段圍巖類別以Ⅲ類為主，約占50%，Ⅳ類圍巖約占30%，Ⅴ類圍巖約占20%。

5 嶺隧洞工程地質(zhì)分段與評(píng)價(jià)

樁號(hào)XCA51+919.4～ XCA53+934.1，段長(zhǎng)2 014.7 m，隧洞進(jìn)口位于一溝谷谷底，地面高程173.5 m，進(jìn)口底高程164 m，第四系沖洪積砂卵礫石層厚約4 m；出口位于一溝谷右側(cè)I級(jí)階地上，地面高程163 m，出口底高程162 m，第四系坡積土夾石塊厚2 m左右。洞室埋深多在50 m以上，最大埋深近100 m，其中隧洞穿越兩溝谷，此兩溝谷為一較大溝谷的兩支岔，洞底埋深小于30 m，為淺埋段。壓水試驗(yàn)成果表明弱風(fēng)化巖體透水率4.7 Lu，屬弱透水，本段地下水以滴水為主。本段圍巖類別以Ⅲ類為主，占70%，Ⅳ類及Ⅴ類圍巖各占23%及7%，Ⅴ類圍巖主要分布于隧洞進(jìn)出口全風(fēng)化巖體中，Ⅳ類圍巖主要分布于溝谷淺埋段、隧洞進(jìn)出口強(qiáng)風(fēng)化巖體及強(qiáng)弱風(fēng)化接觸帶巖體中。

6 結(jié)語

本工程隧洞工程包括輸水主隧洞、大峪分洞及北臺(tái)分洞，本溪新城段新嶺隧洞。按《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB 50287—99附錄P“圍巖工程地質(zhì)分類”方法對(duì)洞室圍巖進(jìn)行初步分類，同時(shí)考慮到未發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的其它構(gòu)造及節(jié)理密集帶，在初步分類的基礎(chǔ)上，按不同工程地質(zhì)性質(zhì)將隧洞圍巖進(jìn)行工程地質(zhì)分段，在每一工程地質(zhì)分段中，根據(jù)巖體自身特性及構(gòu)造環(huán)境綜合評(píng)定圍巖類別。圍巖初步分類Ⅱ類圍巖占16.1%，Ⅲ類圍巖占62.6%，Ⅳ類圍巖占17.5%，Ⅴ類圍巖占3.8%，成洞條件較好。

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