思林水電站壩區(qū)巖溶水文地質(zhì)特點及其對工程建設(shè)之影響(1)(精)

思林水電站壩區(qū)巖溶水文地質(zhì)特點及其對工程建設(shè)之影響(1)

摘要：思林水電站壩址區(qū)巖溶劇烈發(fā)育，大壩、地下廠房、導(dǎo)流洞等主要建筑物均遭受巖溶。巖溶對工程建設(shè)帶來了諸多不利影響，如巖溶涌水、河水倒灌、圍巖穩(wěn)定等。本文通過對其巖溶發(fā)育特征的介紹，便于針對各建筑物特點，實行不同的工程處理措施。關(guān)鍵詞：思林水電站巖溶水文地質(zhì)工程影響工程處理前言

思林水電站位于貴州烏江中游河段，距下游的思南縣城23km。是一個以發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)、防洪和澆灌綜合效益的水利樞紐。水庫設(shè)計正常蓄水位440m，上游接構(gòu)皮灘水電站廠房尾水，總庫容16.54億m3。最大壩高117m，裝機(jī)容量1000mw。經(jīng)1995年可研論證，思林水電站的原舉薦方案樞紐布置為：玉龍山壩線、碾壓混凝土重力壩、右岸地下廠房、左岸垂直升船機(jī)，施工導(dǎo)流方案為左岸2條導(dǎo)流洞。該電站壩址區(qū)以可溶巖為主，巖溶發(fā)育，規(guī)模較大，特殊是左岸發(fā)育多個大規(guī)模的巖溶管道系統(tǒng)，為工程建設(shè)的主要不利因素之一。本文將對其巖溶水文地質(zhì)特點及對工程建設(shè)的不利影響作簡要介紹。1基本地質(zhì)條件1.1地形地貌壩址位于思林糧站至f4斷層間的兩扇巖旁邊。自思林糧站起河流走向由n45°e轉(zhuǎn)至s65°e，至下游4km烏江與龍底江匯合后轉(zhuǎn)向北，形成河間及河灣地塊。壩址區(qū)河段山體雄厚，除500-525m為烏江寬谷期巖溶臺面緩坡地形較開闊外，上下均為45-70°陡坡，基本呈對稱“v”型，枯水期河面高程364m左右，水面寬70-120m，水深20-30m，汛期漲幅可達(dá)25m，440m高程時谷寬265m。1.2地層巖性從上游至下游，涉及的地層主要為二疊系下統(tǒng)至三疊系下統(tǒng)之灰?guī)r和泥頁巖，第四系積累物分布零星。各層簡述如下：二疊系下統(tǒng)（p1）棲霞、茅口組（p1q、p1m）：為厚、巨厚層灰?guī)r，含燧石結(jié)核。吳家坪組（p2w）：分p2w1、p2w2、p2w3、p2w4、p2w5共5段。其總體為含燧石結(jié)核灰?guī)r、硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r夾泥頁巖、炭質(zhì)頁巖、煤層等。其中p2w1夾劣質(zhì)煤層、p2w3、p2w5泥頁巖與硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r呈互層狀。長興組（p2c）：深灰色中厚-厚層含燧石結(jié)核生物碎屑灰?guī)r。三疊系下統(tǒng)夜郎組（t1y），分三段：第一段（t1y1），為薄-極薄層粘土巖夾泥質(zhì)灰?guī)r。其次段（t1y2），分三層：第一層（t1y2-1）為薄-極薄層泥晶灰?guī)r。其次層（t1y2-2）為中厚-厚層泥晶灰?guī)r、白云巖等。第三層（t1y2-3）為極薄-中厚層泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等。第三段（t1y3），為紫紅色薄-中厚層粘土巖夾灰?guī)r。永寧鎮(zhèn)組（t1yn），分兩段：第一段（t1yn1），上部極薄-中厚層粉晶灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖，下部中厚-厚層。其次段（t1yn2），分為兩層：第一層（t1yn2-1）角礫狀白云巖夾灰色極薄層白云巖，其次層（t1yn2-2）薄、中厚層白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r夾多層角礫狀白云巖透鏡體。第四系主要有分布于兩岸階地及河床的沖積（qal）亞粘土和卵礫石層，分布于山腳的多為崩積（qcol）塊碎石夾粘土，分布于較平緩岸坡的多為殘坡積（qedl）粘土夾碎塊石。1.3地質(zhì)構(gòu)造主要地質(zhì)構(gòu)造有塘頭向斜、f4斷層。塘頭向斜軸在f4斷層下游120m橫穿烏江兩岸。壩址主要位于塘頭向斜nw翼，該翼在f4上游地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，巖層產(chǎn)狀n40oe，nw∠70o；f4斷層為一區(qū)域性斷層，產(chǎn)狀n43oe，nw∠60o。裂隙發(fā)育多組。1.4物理地質(zhì)現(xiàn)象主要物理地質(zhì)現(xiàn)象主要有卸荷、倒塌、巖石（體）風(fēng)化及夾層夾泥。卸荷多見于岸坡，主要沿nw向裂隙擴(kuò)展，平行河流。倒塌見于陡壁岸坡，下多有倒塌積累物。泥頁巖、粉砂巖含量較多的地層如p2w1、、p2w3、p2w5、t1y1、、t1y3層，物理風(fēng)化劇烈，分級明顯，可分為強(qiáng)、弱、微三級；灰?guī)r以化學(xué)風(fēng)化為主，分級不明顯，大致分為弱、微二級。2巖溶、水文地質(zhì)特點2.1概況壩址區(qū)兩岸巖溶泉點發(fā)育，鉆孔地下水位長觀高于河水位，烏江屬地下水補(bǔ)給河水類型。地下水橫向徑流帶發(fā)育，兩岸300m范圍內(nèi)屬地下水低平帶，水力坡降約0.5%。依據(jù)地表調(diào)查、平硐、鉆孔等揭示，壩址區(qū)對建筑物區(qū)有較大影響的巖溶系統(tǒng)或管道共有10余個。如圖2-1所示。

左岸：p1q中有k-12暗河，p1m中有k-11（s66）巖溶泉、sj-5季節(jié)性巖溶泉；p2c內(nèi)有k-30巖溶管道系統(tǒng)；t1y2內(nèi)有k-31巖溶管道系統(tǒng)，t1yn1中有sj-3、sj-20季節(jié)性巖泉溶。發(fā)育規(guī)模較大的有：k-12暗河：發(fā)育于p1q灰?guī)r內(nèi)，沿層面發(fā)育，常年有水，為一暗河通道，流量改變大，汛期可達(dá)13m3/s。源頭在符家溝盲谷，總長1.5km，出口高程高于枯期河面10m左右，洞內(nèi)有砂卵礫石分布。k-11（s66）巖溶管道（泉）：發(fā)育于p1m灰?guī)r內(nèi)，沿層間褶曲順層發(fā)育水平溶洞，洞口分布高程高于河面10余m，可見洞長14m，寬13m，高8m，枯期流量為2-3l/s，有冷風(fēng)吹出，推想內(nèi)部有較大溶洞。k-30巖溶管道（泉）：發(fā)育于左岸p2c灰?guī)r中部，沿層面發(fā)育，常年有水流。其匯水面積1.98km2,一般流量9~140l/s，汛期洪峰流量大。有分支溶洞與s2連通，內(nèi)有多層巖溶管道及倒虹吸管道。k-31巖溶管道（泉）：發(fā)育于t1y2-2，沿層面及nw向橫張裂隙發(fā)育。出口高程高于河面10余m，由洞口向山內(nèi)呈階梯狀下降至366m高程后順層發(fā)育水平溶洞，據(jù)平硐揭露其在深部形成多個巖溶潭，在河水面以下尚有出口。其匯水面積2.0km2,多年平均流量51l/s，汛期洪峰流量大，見由pd-23平硐內(nèi)溢流。右岸：p1m中有k-28巖溶管道，p2c內(nèi)有s-65巖溶管道系統(tǒng)；t1y2內(nèi)有k-29落水洞系統(tǒng)、s-64巖溶泉、sj-2、sj-4巖溶泉等。發(fā)育規(guī)模較大的有：k29落水洞系統(tǒng)：位于右岸地下廠房地表500m巖溶臺面上，發(fā)育于t1y2-2中厚-厚層灰?guī)r中，深大于7m，下為溶蝕裂隙，洞口上方為一順層發(fā)育的溶蝕溝槽，距k29約432m處為k90落水洞，其后尚有k91落水洞。該溝槽平常干枯，大雨時匯聚谷坡地表水注入落水洞，后排向烏江。其與河邊s64連通。s-64：出口發(fā)育于右岸t1y2-2灰?guī)r河邊，一般流量0.5~80l/s，其與k29連通，河水面下尚有出口。汛期洪峰流量大。sj-2巖溶管道：出口發(fā)育于右岸兩扇巖下游t1y2-3-2灰?guī)r中，一般流量5-20l/s，河水面下尚有出口，平硐內(nèi)揭示長>80m，寬高3-5m。汛期洪峰流量較大。2.2巖溶、水文地質(zhì)特點對地表調(diào)查的凹地、落水洞、巖溶泉及鉆孔、平硐揭示的溶洞等進(jìn)行分析，思林壩址區(qū)巖溶發(fā)育有如下特點：（1）地層的巖性、構(gòu)造對巖溶作用限制明顯。p1q、p1m、p2c、t1y2-2地層，灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，質(zhì)地純，巖性均一，發(fā)育大型溶洞、暗河，如k-12、k-30、k-31、k-29、s-64等，屬強(qiáng)巖溶、強(qiáng)透水層，；t1y2-1-2、t1y2-3、t1yn地層為薄-中厚層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，夾較多薄層泥頁巖，巖溶化較弱，主要發(fā)育中小型溶洞、裂隙型管道，如sj-2、sj-3、sj-4、sj-20等，屬中等巖溶層，中等透水巖組；t1y2-1-1、p2w為極薄層灰?guī)r或富含硅質(zhì)，并有較多的泥頁巖夾層，巖溶化微弱，僅有少量小型巖溶發(fā)育，屬弱透水巖組，可作為相對隔水層；t1y1、t1y3等泥頁巖地層，為裂隙水，屬隔水巖組。巖溶在深部多沿層面發(fā)育，近岸邊沿層面及裂隙發(fā)育。（2）巖溶層與非巖溶層相間呈帶狀分布，各巖溶層的溶洞互不連通，地下水相互獨立，無水力聯(lián)系。如p1q+m、p2c、t1y2、t1yn各巖溶層之間分別有p2w，t1y1、t1y3等隔水層或相對隔水層。水化學(xué)分析各層間地下水差異較大。（3）受喜山期間歇性隆升運(yùn)動的限制，在鉛直剖面上各巖溶層溶洞成層發(fā)育。依據(jù)統(tǒng)計，在鉛直方向上此區(qū)帶的溶洞大致可分為四層，高程分別為450、425、400、380m，下三層與河流三級階地有較好的對應(yīng)關(guān)系；水平方向上從分水嶺至河邊，溶洞的發(fā)育有隨高程呈階梯狀下降、巖溶發(fā)育程度漸漸增加之特點。（4）左岸巖溶的發(fā)育強(qiáng)度和規(guī)模大于右岸。如左岸發(fā)育有k-12（p1q內(nèi)）暗河、k-30（p2c）、k-31（t1y2）等，形成暗河或巖溶潭，長年有水，最大流量達(dá)10余m3/s。而右岸發(fā)育的s-64、sj-2（t1y2）及平內(nèi)揭露的溶洞流量均較小。緣由主要受構(gòu)造、地形限制，左岸補(bǔ)給區(qū)面積大于右岸。左岸從地形分水嶺到河邊，未受斷層影響，巖層連續(xù)；而右岸在麻坨

圖2-1

思林水電站壩址區(qū)地質(zhì)略圖

一帶受f9、f4切割，隔水層受到切錯，使銅鼓坨-麻坨一帶的地表水下滲后沿構(gòu)造缺口向龍清灣一帶排泄，削減了向壩址河側(cè)的匯水。（5）河床深部巖溶發(fā)育微弱。因受多層非可溶巖或微弱透水層的阻隔，及河流岸坡卸荷裂隙發(fā)育，地下水向河床深部的循環(huán)條件差，河床深部巖溶發(fā)育微弱。依據(jù)地下水化學(xué)成份分析，大致以330m高程為界，330m高程以上為地下水循環(huán)相對較強(qiáng)地帶，以下為地下水位弱循環(huán)帶，其