某水電站壩址的工程地質(zhì)條件淺析

朱明輝

(安徽省大地建設(shè)工程施工圖審查有限公司，安徽 合肥 230001)

1 工程背景

某境外梯級(jí)水電站擬選擇3處壩址，3個(gè)擬建大壩位于相同地理區(qū)域內(nèi)，區(qū)域地質(zhì)背景相似。由于地形地貌和地層變化不大，預(yù)計(jì)各個(gè)場(chǎng)地的覆蓋層之間沒(méi)有較大差異。但考慮到各自的特殊性，仍需要比較和分析工程地質(zhì)條件，以便后期妥善設(shè)計(jì)和處治。

2 具體工況

2.1 A壩址工況

A壩址的地理位置位于河流域的下游，先前的研究表明，河右岸為盧里奧序列的Neoce-Terpere地層巖石。這些巖石主要為紫蘇輝石麻粒巖和片麻巖(紫蘇花崗巖相)且?jiàn)A有石榴石巖脈。左岸是Chiure序列的地層巖石，其為片麻巖相和migmaticic相。通過(guò)工程區(qū)地質(zhì)圖表明，左岸有出露盧里奧序列巖石，而Chiure序列巖石在右岸有出露。這兩個(gè)序列都是沿河流向呈斷層接觸的關(guān)系。

壩址區(qū)的基巖表面裂隙較發(fā)育，其發(fā)育深度最大可能達(dá)到數(shù)十米，具有高滲透性。這些裂隙與基巖的構(gòu)造相關(guān)，是地表地下水滲入的主要通道。選擇代表性的鉆孔進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，通過(guò)結(jié)果可知，上部15 m試驗(yàn)段的P-Q曲線類型為沖蝕型，透水率q為40.43～21.64 Lu。

所在河谷相對(duì)寬而平坦，河系呈辮支狀，河谷底部覆蓋有大量沖積物。估計(jì)該壩址區(qū)的峰值地面加速度為0.6～0.8 m/s2，壩址區(qū)暫未沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大斷裂，但區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)圖顯示該壩址位于盧里奧帶的南向逆沖斷層之上，該斷層發(fā)生年代久遠(yuǎn)，可能已與周圍地層固化合并，其巖土工程意義甚微。

通過(guò)踏勘可知A壩址的主要料場(chǎng)來(lái)源為碎石土，經(jīng)過(guò)采樣顆粒分析試驗(yàn)，沉積物主要由漂石和卵石組成。后期需要鉆探明確沉積層厚度和具體儲(chǔ)量。壩址附近的裸露基巖能否作為建筑骨料，還需要在詳細(xì)勘察階段進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)測(cè)試而決定?，F(xiàn)場(chǎng)代表性照片如圖1所示。

圖1 A壩址代表性照片(枯水期河道及兩岸料源)

2.2 B壩址工況

B壩址位于A壩址上游約47 km。根據(jù)現(xiàn)有資料表明，構(gòu)成壩址區(qū)瀑布的基巖巖性為石英長(zhǎng)石片巖。預(yù)計(jì)，B壩址區(qū)的基巖與A壩址區(qū)的類似，右岸為盧里奧序列的Neoce-Terpere地層巖石。這些巖石主要為片麻巖和紫蘇輝石麻粒巖(紫蘇花崗巖相)且可能夾有石榴石巖脈。左岸是Chiure序列的Chiure地層巖石。這些巖石為片麻巖相和混合巖相。這兩個(gè)序列受到呈正斷層影響，呈不整合接觸關(guān)系。

由前期相關(guān)單位調(diào)查顯示，巖石發(fā)育有與構(gòu)造片理相關(guān)的裂隙。該裂隙特征與A壩址區(qū)發(fā)現(xiàn)的相類似，裂隙深度可能達(dá)數(shù)米，且具有高滲透性。選擇代表性的鉆孔進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，通過(guò)結(jié)果可知，上部15 m試驗(yàn)段的P-Q曲線類型為沖蝕型，透水率q為30.65～17.37 Lu。

同時(shí)由于瀑布的存在，暗示上部巖層是相對(duì)隔水，密封良好的。

B壩址區(qū)的河道較寬而平坦，河流沿著與構(gòu)造片理相關(guān)的節(jié)理裂隙面自南流向北，直達(dá)瀑布。而后水流從懸崖處(由退化斷層形成的)下泄到一個(gè)峽谷中，并繼續(xù)向下游流去。此外，壩址區(qū)域內(nèi)還存在走向?yàn)槟衔?北東向的島狀山脈，高程高出谷底幾百米。

估計(jì)該壩址工程區(qū)的峰值地面加速度為0.4～0.6 m/s2。壩址區(qū)暫未沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大斷裂。區(qū)域資料中沒(méi)有提到過(guò)峽谷形成的原因，但其很可能與A壩址區(qū)的逆沖斷層有關(guān)。后期有條件時(shí)再做研究闡述。

該壩址地區(qū)可用的料場(chǎng)很少。該地區(qū)可用于混凝土的巖石，為石英長(zhǎng)石片巖，由于其質(zhì)地較差，故不建議將其作為骨料。其他可作為混凝土原料的來(lái)源是壩址區(qū)發(fā)現(xiàn)的那些島山。這些露頭若可開采，其運(yùn)輸距離為7～10 km。壩址區(qū)河道中的砂質(zhì)沉積物很少。前期外單位報(bào)告指出，在瀑布上游的洪水平原上可能有粗砂沉積物?，F(xiàn)場(chǎng)代表性照片如圖2所示。

圖2 B壩址代表性照片(圍巖體及片麻巖巖芯)

2.3 C壩址工況

C壩址位于B壩址上游約49 km，距橫跨河流的Namapa-Chiure公路橋約11 km。該壩址工程區(qū)的基巖屬于盧里奧群。這些巖石主要為片麻巖，夾有較多石榴石巖脈。壩址區(qū)的巖體滲透性主要取決于構(gòu)造節(jié)理裂隙的發(fā)育程度。裂隙的主要走向是沿著葉理面走向。裂隙的發(fā)育深度尚未確定，據(jù)周邊資料推測(cè)其深度一般較淺，僅有部分可能達(dá)到較深深度。選擇代表性的鉆孔進(jìn)行了壓水試驗(yàn)，通過(guò)結(jié)果可知，上部15 m試驗(yàn)段的P-Q曲線類型為沖蝕型及擴(kuò)張型，透水率q為22.13～12.91 Lu。

河道中有大量中細(xì)砂沉積物，夾一些粗粒狀透鏡體。 踏勘期間，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的黏土或淤泥沉積。河道比較寬闊，呈辮狀且廣泛分布砂質(zhì)沉積物。壩址區(qū)的水流方向?yàn)槲髂?東北向。壩址區(qū)南部的島山高度從谷底計(jì)算達(dá)幾百米以上，其山勢(shì)走向?yàn)镾W-NE。

壩址區(qū)域的峰值地面加速度為0.2～0.4 m/s2。在建議壩址區(qū)暫未沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大斷裂。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖表明，該壩址靠近盧里奧帶南部的逆沖斷層邊緣區(qū)域。預(yù)測(cè)該斷層對(duì)工程影響不大。

該壩址工程區(qū)內(nèi)有著充足的天然建筑材料物源。河谷下游廣泛分布著大量中細(xì)砂并含有粗粒狀透鏡體。該地區(qū)的巖石呈塊狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)地堅(jiān)硬，能夠生產(chǎn)出品位良好的堆石料和混凝土骨料。可將砂土和基巖進(jìn)行土工試驗(yàn)，來(lái)進(jìn)一步判斷它們的工程性能。其它可作為混凝土原料的來(lái)源是壩址區(qū)發(fā)現(xiàn)的那些島山?，F(xiàn)場(chǎng)代表性照片如圖3所示。

圖3 C壩址代表性照片(下游充足的天然建筑料源)

3 結(jié)論與建議

通過(guò)對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，C壩址區(qū)峰值地面加速度最小，壓水試驗(yàn)數(shù)值也最小，同時(shí)建筑材料物源豐富，故工程地質(zhì)條件總體相對(duì)較好。后期條件若允許，可適當(dāng)考慮A及B壩址的布局和位置。

同時(shí)建議進(jìn)行詳細(xì)的巖土工程勘察，以查明壩址及其他主要設(shè)施(如廠房﹑水渠及壓力管道等)的詳細(xì)工程地質(zhì)條件，并根據(jù)壩基和壩肩的條件進(jìn)一步確定大壩的推薦類型。

強(qiáng)烈建議進(jìn)行詳細(xì)的地震工況研究并結(jié)合可用的現(xiàn)有資料，以評(píng)估每個(gè)壩址的地震危險(xiǎn)性。同時(shí)應(yīng)根據(jù)研究出的預(yù)期地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)，來(lái)進(jìn)行施工圖階段的設(shè)計(jì)和計(jì)算。

本文的研究思路和方法可為國(guó)內(nèi)外類似工程提供借鑒參考。