蔡斌

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

大崗山水電站右岸壩基巖體質(zhì)量評價及地質(zhì)缺陷處理建議

蔡斌

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

大崗山水電站拱壩壩基巖體質(zhì)量總體較完整，但壩基發(fā)育大量輝綠巖脈，巖體質(zhì)量差，特別是右岸壩基發(fā)育有β40、β43、β8等巖脈、f231等斷層及低波速巖帶、裂隙密集帶等，這些軟弱巖帶對壩體受力狀態(tài)和變形穩(wěn)定等均會產(chǎn)生較大影響。為此，根據(jù)開挖揭露的地質(zhì)條件和相關(guān)測試資料對該水電站右岸壩基巖體質(zhì)量進(jìn)行綜合評價，并針對地質(zhì)缺陷提出了相應(yīng)的地質(zhì)處理建議。

大崗山水電站；壩基；巖體質(zhì)量；地質(zhì)缺陷

1 工程概況

大崗山水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂高程1 135.00 m，建基面高程925.00 m，最大壩高210.00 m。本文主要對拱壩右岸壩基（1 135～940 m高程）巖體質(zhì)量進(jìn)行評價，并對地質(zhì)缺陷提出處理措施建議。

2 壩基基本地質(zhì)條件

（1）地層巖性。壩基巖性主要為澄江期灰白色、微紅色中粒黑云二長花崗巖（γ24－1），有β62、β68、β71、β85、β16、β43、β8、β40等35條脈巖穿插發(fā)育于花崗巖中，巖脈出露寬度一般0.5～3 m，個別達(dá)8～10 m，主要為陡傾角。巖脈與圍巖接觸關(guān)系有焊接式、裂隙式和斷層式三種接觸類型。

（2）地質(zhì)構(gòu)造。壩基主要有f19、f90、f77、f231、f6、f7、f71等43條斷層發(fā)育，多沿輝綠巖巖脈發(fā)育，斷層破碎帶寬一般0.1～3.0 m，由片狀巖、碎粉巖、角礫巖等組成，多屬Ⅲ～Ⅳ級結(jié)構(gòu)面。

壩基主要發(fā)育6組節(jié)理裂隙，①N5°～20°E／SE∠80°～85°；②N10°～30°W／SW∠65°～75°；③N15°～30°E／NW∠60°～70°；④近EW／N（或S）∠70°～85°；⑤N0°～35°E／SE∠35°～50°；⑥N0°～40°E／SE∠6°～25°、N45°～76°W／SW∠2°～5°。裂隙以陡傾角裂隙為主導(dǎo)優(yōu)勢，緩傾角裂隙局部密集發(fā)育。裂面多平直粗糙，卸荷帶以內(nèi)嵌合緊密，無充填，隙壁巖體較新鮮，強(qiáng)度高；卸荷帶裂隙多松弛或微張。

（3）巖體風(fēng)化卸荷。建基面巖體主要為微新無卸荷巖體，其中1 135～1 120 m高程壩基下游有弱風(fēng)化上段、弱卸荷巖體出露，1 200～1 120 m高程及1 025～1 015 m高程壩基下游有弱風(fēng)化下段、弱卸荷巖體出露，1 120～1 115 m高程、980～952 m高程壩基下游及950～945 m高程壩基上游有弱風(fēng)化下段、無卸荷巖體出露。巖體以次塊狀－塊狀結(jié)構(gòu)為主，嵌合較緊密，裂面新鮮，閉合。

（4）水文地質(zhì)條件。壩基面干燥，未見地下水出露。

3 壩基巖體質(zhì)量分類及評價

3.1 壩基巖體質(zhì)量基本指標(biāo)

根據(jù)大崗山拱壩建基面開挖后對建基巖體段的現(xiàn)場調(diào)查及地質(zhì)定性判斷，確定建基巖體質(zhì)量分類的主要地質(zhì)指標(biāo)有：巖石特性（巖性、蝕變和強(qiáng)度）、風(fēng)化卸荷、巖體結(jié)構(gòu)和地下水狀況等，壩基巖體分類指標(biāo)見表1。

3.2 壩基巖體聲波檢測

建基面開展了對爆破檢測孔、對穿聲波檢測孔、鉆孔變模檢測孔、一般聲波孔、長觀孔聲波檢測工作。聲波檢測綜合統(tǒng)計(jì)成果（見圖1、表2）表明：

表1 壩基巖體質(zhì)量分類指標(biāo)特征

（1）壩基巖體表層卸荷松弛帶（低波速帶）普遍存在，如圖1聲波測試曲線，可以方便地確定出表層低波速帶的深度，低波速帶巖體聲波均值一般為2 300～2 600 m／s。低波速帶深（垂直建基面）一般0.5～3.0 m，局部達(dá)4.0～14.6 m。壩基個別段低波速帶深、較深，主要由于巖體中巖脈、斷層及中傾角裂隙較發(fā)育，有利于應(yīng)力釋放和開裂，屬開挖施工帶來的巖體松弛。其中1 010～990 m高程段低波速帶普遍較深，達(dá)7～14.6 m，由于此區(qū)域處于f231中緩傾角斷層下盤，巖體第⑤、⑥組中緩傾角裂隙較發(fā)育，有利于應(yīng)力釋放和開裂，且1 000～990 m高程建基面開挖后鉆孔聲波測試滯后時間較長，巖體卸荷松弛。

（2）從聲波檢測綜合統(tǒng)計(jì)成果可以看出，壩基各類巖體聲波基本滿足建基巖體聲波驗(yàn)收要求。

3.3 壩基巖體質(zhì)量分類

結(jié)合《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB50287－2006）中有關(guān)壩基巖體工程地質(zhì)分類的基本原則，壩基巖體分類見圖2、表3。

圖1 典型聲波測試曲線表層低波速帶深度劃分

表2 右岸建基面巖體質(zhì)量聲波速度綜合統(tǒng)計(jì)

圖2 右岸壩基巖體分布示意

表3 右岸壩基巖類統(tǒng)計(jì)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，壩基巖體質(zhì)量分類如下：

Ⅱ類巖體：出露于1 120～940 m高程，面積約10 434.3 m2，占開挖建基面面積的61.8%。巖性為灰白色－微紅色黑云二長花崗巖。巖體結(jié)構(gòu)以塊狀結(jié)構(gòu)－次塊狀結(jié)構(gòu)為主，嵌合總體較緊密。

Ⅲ1類巖體：出露于1 125～940 m高程，面積約3 943.5 m2，占開挖建基面面積的23.4%。巖性主要為鑲嵌－次塊狀結(jié)構(gòu)的花崗巖及弱風(fēng)化下段、無卸荷花崗巖體，其中輝綠巖脈占1.7%。巖體結(jié)構(gòu)以次塊狀結(jié)構(gòu)、鑲嵌結(jié)構(gòu)為主，嵌合總體較緊密。

Ⅲ2類巖體：主要為β62、β110、β142、β73等輝綠巖脈以及局部發(fā)育裂隙密集帶，面積約1 310.5 m2，占開挖建基面面積的7.8%，其中輝綠巖脈占3.1%。

Ⅳ類巖體：主要為弱風(fēng)化上段、弱卸荷花崗巖體及β40等輝綠巖脈，面積約572.2 m2，占開挖建基面面積的3.3%，其中輝綠巖脈占0.7%。

Ⅴ1類巖體：主要為β43、β8等輝綠巖脈斷層破碎帶及f231等斷層及其影響帶，面積約621.5 m2，占開挖建基面面積的3.7%，其中輝綠巖脈占3.1%。

3.4 壩基巖體質(zhì)量評價

（1）壩基開挖后，建基巖體普遍存在不同程度的卸荷松弛現(xiàn)象，巖體質(zhì)量顯著降低，直接體現(xiàn)在巖體物理力學(xué)參數(shù)下降，低波速帶和低彈模區(qū)分布面積明顯增加。影響深度大多小于5 m，僅有少部分區(qū)域大于5 m，極少的零星區(qū)域超過10 m。非斷層和巖脈發(fā)育區(qū)巖體的影響變化深度絕大多數(shù)小于5 m，主要是由于風(fēng)化、卸荷及由應(yīng)力調(diào)整導(dǎo)致應(yīng)變?nèi)趸瘞r體產(chǎn)生的裂隙密集帶等影響巖體質(zhì)量的因素隨埋深而快速消失所致。

（2）壩基以Ⅱ、Ⅲ1類巖體為主，共占開挖建基面的87.2%，滿足建基要求。在建基巖體表層（深度小于5 m）及部分?jǐn)鄬印⑵扑閹r脈發(fā)育區(qū)域，巖體物理力學(xué)參數(shù)較低，抗變形及抗滑能力不足，需進(jìn)行相應(yīng)的工程處理。

4 地質(zhì)缺陷及其處理措施建議

4.1 地質(zhì)缺陷

由前述巖體質(zhì)量評價，根據(jù)建基巖體的風(fēng)化卸荷狀況、巖體結(jié)構(gòu)特征以及聲波檢測資料，右岸壩基巖體地質(zhì)缺陷主要有：

（1）斷層破碎帶及其影響帶，Ⅴ1類巖體；

（2）Ⅲ2、Ⅳ類花崗巖體；

（3）Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ1類輝綠巖脈；

（4）Ⅲ2裂隙密集帶（Lm）：為微新、無卸荷花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，間距一般小于10 cm，巖體較破碎，呈裂密鑲嵌結(jié)構(gòu)。

右岸建基面巖體質(zhì)量整體較好，地質(zhì)缺陷主要有32處（見表4），其中相對集中的、規(guī)模較大的地質(zhì)缺陷出露3處，主要為較大巖脈斷層集中發(fā)育部位，如977～961 m高程的QR23號、QR25號、QR32號和953～945 m高程QR29號、QR31號地質(zhì)缺陷。

表4 右岸壩基地質(zhì)缺陷匯總

4.2 地質(zhì)缺陷處理建議

（1）根據(jù)1 080 m高程以上拱壩建基巖體可局部利用Ⅲ2類巖體的原則，建議對1 080 m高程以上Ⅲ2類βj624輝綠巖脈進(jìn)行加密固結(jié)灌漿處理。

（2）建議對977～961m高程QR23號、QR25號地質(zhì)缺陷、953～945m高程QR29號地質(zhì)缺陷采取置換回填混凝土等措施進(jìn)行處理。

（3）建議對1 080～940 m高程Ⅲ2～Ⅴ1類β62、β68、β71、β110、β83、β142等輝綠巖脈、f231等斷層破碎帶及其影響帶、弱風(fēng)化下段Ⅲ2類花崗巖體、Ⅲ2類裂隙密集帶等地質(zhì)缺陷和其它缺陷在混凝土澆注前進(jìn)行清基、機(jī)械刻槽、固結(jié)灌漿等處理措施。

（4）對開挖置換處理部位的壩基巖體應(yīng)做好鎖口支護(hù)、控制爆破、減少擾動。

（5）鑲嵌－碎裂結(jié)構(gòu)的輝綠巖脈，受裂隙發(fā)育影響，顆粒組成以角礫為主，屬強(qiáng)透水性；巖屑夾泥型的斷層破碎帶主要由片狀巖、碎粉巖組成，易軟化泥化，屬中等透水性。建議對貫穿上下游的輝綠巖脈、斷層破碎帶進(jìn)行相應(yīng)的工程處理措施。

5 結(jié) 語

大崗山水電站大壩基礎(chǔ)開挖后，壩基巖體質(zhì)量總體較好，但仍存在表層卸荷松弛帶、巖脈斷層破碎帶、裂隙密集帶等承載力及抗變形能力較低的地質(zhì)缺陷，為此，地質(zhì)人員加強(qiáng)了基礎(chǔ)資料的收集、分析和整理工作，根據(jù)基礎(chǔ)開挖揭露的地質(zhì)條件及相關(guān)測試成果，對壩基巖體進(jìn)行了全面綜合的工程地質(zhì)評價，針對地質(zhì)缺陷提出了相應(yīng)的地質(zhì)處理措施和建議并已通過了建基面驗(yàn)收。經(jīng)處理后的壩基巖體質(zhì)量完全可滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范GB50287－2006［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2008.

［2］伍法權(quán)，劉彤，湯獻(xiàn)良，等.壩基巖體開挖卸荷與分帶研究——以小灣水電站壩基巖體開挖為例［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28（6）：1091～1098.

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1003－9805（2015）01－0028－05

2012－09－13

蔡 斌（1980－），男，四川巴中人，碩士研究生，高級工程師，從事工程地質(zhì)勘察工作。