摘要:介紹水井水電站勘察成果的分析研判，該工程主要存在右岸壩肩受泥石流的潛在影響:壩基存在管涌性滲透變形以及繞壩滲漏的發(fā)育條件;引水明渠開挖可能遭遇岸坡穩(wěn)定性問題;弓|水隧洞施工開挖可能遭遇各種洞內(nèi)地質災害及地下水環(huán)境等方面的問題。因此，采取施I地質超前預測預報措施，提前做好施工預案，以保證工程的順利實施及運行期的工程質量安全。
關鍵詞:泥石流;滲透變形，岸坡穩(wěn)定;圍巖穩(wěn)定
1 工程概述
水井水電站采用引水式開發(fā)方式，建筑物主要為漿砌石重力壩、引水渠、引水隧洞、岸邊地面式廠房等。
水井水電站位于金沙江左岸一級支流五郎河中游（碧源河）上，地處云南省麗江市寧蒗、永勝兩縣境內(nèi)。電站采用引水式開發(fā)方式，壅水建筑物采用漿砌石重力壩，最大壩高 7.0m,引水渠采用矩形斷面，長約 4.9km,無壓引水隧洞采用城門洞形斷面，長約 3.4km,岸邊地面式廠房，電站裝機容量為 19MW（2×9.5MW），工程為四等小（1）型電站。建筑布置見圖 1.
2 基本地質條件
工程區(qū)大地構造處于揚子準地臺麗江臺緣褶皺帶的永寧 - 永勝（鹽源）臺褶束，區(qū)內(nèi)構造變形以北東向和北西向兩組斷裂的共軛活動為特征。工程區(qū)地處橫斷山脈與云貴高原的結合部位，屬橫斷山系的高山峽谷區(qū)，流域地貌特征以中、高山侵蝕地形為主，河谷多呈“V”字型。地層主要為三疊系上統(tǒng)的中窩組灰?guī)r、泥灰?guī)r與松桂組的砂巖、頁巖地層。場區(qū)緊靠小金河 - 麗江斷裂、程海斷裂，新構造運動活躍，屬區(qū)域構造穩(wěn)定性較差地區(qū)。根據(jù) GB18306-2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，工程場地地震動峰值加速度為 0.2g,反應譜特征周期為 0.4s,相應的地震基本烈度為Ⅷ度。
工程首部樞紐區(qū)出露的地層為松桂組 （T3sn）砂頁巖以及第四系沖洪積（Q4al+pl）松散堆積物，河床覆蓋層厚度 4 ~ 7m.松桂組地層巖性以砂巖、頁巖為主，巖層總體產(chǎn)狀 N15°~ 25°E,SE ∠ 45°~ 85°，與壩軸線大角度相交�？碧匠晒砻鲙r體強風化帶厚度 2 ~ 5m,弱風化帶厚度10 ~ 30m,兩岸強卸荷帶厚度 2 ~ 5m.壩基覆蓋層主要為混合土卵石，呈中密~密實狀態(tài)。弱風化砂頁巖巖體呈中等~弱透水性，微風化巖體呈弱~微透水性，第四系松散層滲透性強，具強透水性。
引水明渠布置在碧源河左岸山坡上，長約4.6km,采用矩形斷面，尺寸 3.3m×3.3m.渠道主要置于岸坡表部的殘坡積層上，少量渠道置于裸露的強風化的砂巖、頁巖地層上，在渠道進口段以及通過沖溝段時渠道基礎置于卵石混合土層上。引水隧洞進水口位于碧源河左岸的賀家村后西南側山坡沖溝內(nèi)的山坡上，引水隧洞為無壓洞，長約 3.5km,隧洞進口軸線方向為 SW244°，于火燒橋村位置轉為 SW224°，城門洞形斷面，尺寸 3.3m×4m.隧洞段平均埋深約 230m,最大埋深 460m.隧洞進出口邊坡表部覆蓋碎石混合土，洞身段基巖地層為三疊系上統(tǒng)的中窩組、松桂組，圍巖巖性以砂巖、頁巖、灰?guī)r、泥巖、泥灰?guī)r為主，巖體工程地質條件變化較大，工程地質性狀差異明顯，同時兩條規(guī)模較大的斷裂與隧洞大角度相交。
壓力前池位于引水隧洞出口處，岸坡表部有近 5m 厚碎石混合土，基巖巖性為松桂組的弱風化薄層狀砂巖夾頁巖。壓力管道長 240m,為兩條平行的明管沿 NE65°方向布置，管道所在岸坡坡度較平順，表層分布 0.5 ~ 4m 厚的碎石混合土，下伏基巖亦為松桂組的砂巖夾頁巖，岸坡屬橫 ~ 斜向坡。鎮(zhèn)墩基礎置于強風化~弱風化巖體上，支墩基礎置于強風化巖體上。廠房布置在碧源河左岸岸坡坡腳，為地面式廠房，長 29.7m,寬 13m.
廠房后邊坡薄層~中厚層狀砂巖夾頁巖裸露，河床和漫灘則分布沖洪積成因的卵石混合土，厚2 ~ 10m,呈中密~密實狀態(tài)。鉆孔壓水試驗成果表明，弱風化巖體呈弱~中等透水性，河床內(nèi)分布的卵石混合土具強透水性，地下水及河水對混凝土無腐蝕性。廠房基礎置于弱風化基巖上，巖體的物理力學參數(shù)均能滿足廠房承載及變形的要求。
3 主要工程地質問題
3.1 右岸壩肩受泥石流威脅
推薦的壩址右岸緊靠下馬田沖溝上游側溝口，下馬田沖溝主溝總長約 3.6km,溝心總體坡度達14°，總匯水面積約 3.2km2.該泥石流沖溝的形成區(qū)、流通區(qū)、堆積體邊界清晰，為一典型的啞鈴狀泥石流沖溝形態(tài)。見圖 2.
基巖為松桂組的砂巖夾頁巖地層，沖溝內(nèi)岸坡上基巖裸露，植被較少，巖體風化程度深，溝蝕作用強烈，松散破碎巖體形成了該泥石流沖溝的物源。溝口主要堆積松散的碎塊石夾少量漂石，且?guī)r塊表面干凈無泥漿殘留，因此判斷其屬稀性泥石流。另從其主溝及支溝的侵蝕速度以及溝口扇形堆積的萎縮特征判斷該泥石流沖溝應處于衰退期。分析認為誘發(fā)該沖溝泥石流頻發(fā)的主因是大氣降雨的持續(xù)時間和雨量，當其遭受充分的前期降雨或單點暴雨作用時，該沖溝就會發(fā)生泥石流。現(xiàn)場調(diào)查該沖溝每年雨季均有泥石流發(fā)生，雖規(guī)模不大，但因推薦壩址右壩肩距離沖溝溝口較近，故其活動性仍對大壩的安全存在威脅，應引起足夠重視，做好泥石流沖溝的排導防護設計以及壩體的安全防護設計工作。
3.2 壩基滲透變形及繞壩滲漏問題
壩址區(qū)出露的地層為松桂組砂巖、頁巖以及第四系沖洪積松散堆積物，其中河床覆蓋層總厚度 4 ~ 7m.河床覆蓋層可分為①砂質粉土層，礫石含量約 10%,砂含量約 25%,細粒含量約65%,呈稍密狀態(tài)，層厚 1 ~ 4m;②混合土碎石層，塊石含量 20%,碎石含量 50%,粉土含量30%,呈稍密~中密狀態(tài)，層厚 2 ~ 5m;③混合土卵石層，漂石含量 22.1%,卵石含量 36.7%,礫石含量 22.9%,砂含量 16.3%,細粒含量 2.0%,該層呈中密~密實狀態(tài)，層厚 2 ~ 8m.壩基主要坐落于混合土卵石層上，其物理力學參數(shù)可以滿足承載變形及壩坡穩(wěn)定的要求，但顆分試驗表明，該層的不均勻系數(shù) Cu=833.3,粒徑級配的顆粒含量存在小于 3% 的平緩段，粗細顆粒的區(qū)分粒徑為1.1mm,細粒含量為 17%,因此判定壩基覆蓋層存在管涌的可能。壩址覆蓋層為強透水層，初步計算壩基可能的滲漏量在 5000m3/d ~ 10000m3/d 左右，因此需要對覆蓋層壩基進行妥善的防滲處理，壩基以及壩體兩側防滲范圍均需延伸至岸坡基巖內(nèi)。
3.3 引水渠道岸坡穩(wěn)定問題
引水渠道樁號 1+128 ~ 1+965m 段，岸坡基巖裸露，坡度 40°~ 70°，表部為弱風化的砂巖、頁巖。巖層產(chǎn)狀 N48°W,SW ∠ 62°，主要發(fā)育兩組節(jié)理：① N35°~ 60°W,SW（NE） ∠ 45°~70 ° 間 距 10 ~ 50cm, ② N40 °~ 60 °E,NW ∠ 45°~ 80°，間距 50 ~ 80cm.采用赤平投影分析，見圖 3,可知層理與節(jié)理相互組合形成緩傾坡外的楔形體，致使該段邊坡的自然穩(wěn)定性較低，易發(fā)生岸坡變形現(xiàn)象。其中樁號1+830 ~ 1+850m、樁號 1+920m 附近分布有兩處崩塌堆積體，均是受上述節(jié)理組合切割作用影響。
引水渠道樁號2+450~2+576m段，岸坡基巖裸露，坡度30°~40°，岸坡表部為強風化的砂巖、頁巖，巖層產(chǎn)狀 N60°~ 80° W,NE ∠ 70°~ 88°。發(fā)育兩組節(jié)理：① N30° E,SE ∠ 35°；② N40°~60°W,SW（NE）∠55°~ 75°，間距10~50cm.赤平投影分析，圖 4 表明由于上述節(jié)理組的不利組合，在邊坡開挖時可能局部形成不穩(wěn)定塊體。通過以上分析可知，渠道在以上段落施工開挖時，可能誘發(fā)基巖邊坡的變形失穩(wěn)，威脅施工安全，同時危及渠道高處、低處居民的生命財產(chǎn)安全。
3.4 引水隧洞圍巖穩(wěn)定問題
隧洞揭露圍巖主要為上三疊系松桂組（T3sn）、中窩組 （T3z） 地層，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，隧洞段松桂組巖性主要表現(xiàn)為薄~互層狀的石英砂巖、頁巖，約占洞段長度的 66.5% 左右，該組中發(fā)育的頁巖巖體強度低，且存在遇水軟化的特性，隧洞在穿越這類地層時自穩(wěn)能力差。隧洞段中窩組巖性主要為的泥灰?guī)r、泥質灰?guī)r、灰?guī)r，約占洞段長度的 33.5% 左右，該組中灰?guī)r中的泥質成分較高，巖體強度偏低。且隧洞段區(qū)域性的斷裂、褶皺發(fā)育，地層產(chǎn)狀變化較大，巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，隧洞圍巖的完整性差。其中斷層F95、F95-1斷層破碎帶寬度分別約為 50 ~ 100m、10 ~ 20m,兩者的破碎帶組成物質一致，主要為碎裂巖、糜棱巖、構造片狀巖、角礫巖，且膠結程度低，因此當隧洞揭露上述斷層時隧洞圍巖穩(wěn)定問題極為突出。且兩條斷層均發(fā)育于可溶巖與砂頁巖的接觸帶位置，加之，相應位置的地下水水頭較高，因此隧洞開挖遭遇洞內(nèi)突水、突泥的可能性較大。見圖 5.
結合五郎河流域其他在建工程的施工經(jīng)驗，隧洞穿越可溶巖地層時產(chǎn)生突水、突泥現(xiàn)象的可能性較大，直接影響隧洞圍巖穩(wěn)定及施工安全。同時隧洞施工降低了地下水水頭，造成地表泉水流量減少或干涸，誘發(fā)地下水環(huán)境問題。因此綜合判斷引水隧洞圍巖類別應以Ⅳ、Ⅴ類巖體為主，占比約在 65%,部分Ⅲ類，占比約 27%,極少Ⅱ類，占比約 8%.
4 結語
文中總結的該項目的主要工程地質問題可能成為制約工程進度或工程質量安全的重大問題，因此應充分認識到泥石流對大壩的潛在影響，壩基滲透變形以及繞壩滲漏的發(fā)育影響程度，準確判斷引水明渠開挖可能遭遇的各種施工地質問題，預判引水隧洞施工開挖可能遭遇的各種洞內(nèi)地質災害及可能誘發(fā)地下水環(huán)境等方面的問題。在此基礎上采取施工地質超前預測預報措施，提前做好施工預案，以保證工程的順利實施及運行期的工程質量安全。
