譚朝爽 杜華冬 陳金龍 楊志川 劉沖 鐘華

摘要：旭龍水電站為混凝土雙曲拱壩，壩基巖體質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工程具有重要意義，施工前應(yīng)對(duì)壩基巖體質(zhì)量驗(yàn)收控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究。在前期勘察過程中，通過力學(xué)試驗(yàn)、巖體縱波波速值測(cè)定等方法確定了壩基巖體質(zhì)量；類比同類工程，提出了一套適合旭龍水電站壩基ⅡA、Ⅲ1A、Ⅲ2A巖體質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果表明：ⅡA類壩基巖體Vp均值>5 000 m/s，波速值<4 500 m/s的占比不超過15%，且不集中；Ⅲ1A類壩基巖體Vp均值>4 500 m/s，波速值<4 200 m/s的占比不超過15%，且不集中；Ⅲ2A類壩基巖體Vp均值>4 500 m/s，波速值<4 000 m/s的占比不超過10%，且不集中。研究成果可為確定旭龍水電站壩基巖體質(zhì)量驗(yàn)收定量標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)，并供類似工程參考。

關(guān)鍵詞：巖體質(zhì)量； 巖體卸荷； 巖體縱波波速值； 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)； 旭龍水電站

中圖法分類號(hào)：TV223.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.05.004

文章編號(hào)：1006-0081（2024）05-0020-06

0 引言

旭龍水電站位于金沙江上游干流河段，擬建壩型為混凝土雙曲拱壩，壩基巖體質(zhì)量驗(yàn)收控制標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于工程有重要意義［1-2］。以前，在國(guó)內(nèi)大壩施工過程中，大部分對(duì)壩基巖體質(zhì)量控制基于宏觀定性的判斷，如在貴州省魚簡(jiǎn)河水庫(kù)大壩壩基施工過程中，主要以宏觀判斷為依據(jù)［3］。部分工程針對(duì)工程特點(diǎn)確定壩基巖體質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)量化指標(biāo)，但在實(shí)施過程中均存在一定不足［4-6］，如四川大渡河大崗山水電站［7-8］和云南瀾滄江小灣電站［9］。因此，旭龍水電站針對(duì)工程特點(diǎn)及巖體特性，在前期勘察階段對(duì)壩基巖體進(jìn)行了大量的物理力學(xué)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)巖體縱波波速值測(cè)試，通過對(duì)壩基巖體質(zhì)量和縱波波速值分析，綜合確定壩基巖體的巖體質(zhì)量［1-2］，并結(jié)合同類工程進(jìn)行類比，提出了一套施工期結(jié)合工程特點(diǎn)的壩基巖體質(zhì)量控制指標(biāo)，作為施工期開挖、驗(yàn)收的指導(dǎo)和依據(jù)。

1 工程概況

旭龍水電站壩基巖體主要為三疊紀(jì)印支期侵入花崗巖（γ51），局部夾混合巖與斜長(zhǎng)角閃片巖（圖1）。巖石強(qiáng)度高，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，飽和單軸抗壓強(qiáng)度大于60 MPa，屬于堅(jiān)硬巖。巖體結(jié)構(gòu)以塊狀結(jié)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)為主，根據(jù)GB 50287-2016《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，對(duì)壩基巖石強(qiáng)度及巖體特征進(jìn)行綜合分析判定：左岸壩基巖體大部分屬ⅡA～Ⅲ1A類，Sc3斜長(zhǎng)角閃片巖條帶屬Ⅲ2A類巖體；右岸及河床壩基巖體大部分屬于ⅡA類，部分屬于Ⅲ1A類。

（1） ⅡA類。巖體呈塊狀及次塊狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面輕度～中等發(fā)育，軟弱結(jié)構(gòu)面不發(fā)育。巖體較完整～完整，強(qiáng)度高，軟弱結(jié)構(gòu)面不控制巖體穩(wěn)定，抗滑、抗變形性能強(qiáng)，為良好的高混凝土壩壩基。

（2） Ⅲ1A類。巖體主要為次塊狀～鑲嵌及互層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面中等發(fā)育。巖體較完整～完整性差，強(qiáng)度高，抗變形性能總體較強(qiáng)。

（3） Ⅲ2A類。巖體主要為鑲嵌結(jié)構(gòu)、薄層狀，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。巖體完整性差，不適宜直接作壩基巖體，經(jīng)工程處理后可局部利用［1-2］。

2 壩基巖體縱波波速值分析

2.1 巖體縱波波速值測(cè)試與分析

（1） 壩址各類巖性鉆孔縱波波速值總體特征。

為了解壩址巖體在垂直方向上的縱波波速特性，鉆孔中巖體縱波波速值統(tǒng)計(jì)見圖2。從圖2可以看出：壩區(qū)鉆孔巖體縱波波速值總體較高，呈正態(tài)分布，其中花崗巖縱波波速值Vp分布區(qū)間4 750～6 250 m/s，均值5 520 m/s。混合巖縱波波速值Vp分布區(qū)間5 000～6 250 m/s，均值5 430 m/s，斜長(zhǎng)角閃巖縱波波速值Vp分布區(qū)間4 000～6 000 m/s，均值5 170 m/s。

（2） 大壩壩基鉆孔縱波波速值特征。在壩基范圍布置了大量鉆孔，均進(jìn)行了縱波波速測(cè)試，選取XZK43、XZK44、XZK45、XZK49、XZK50、XZK52這6個(gè)鉆孔的縱波波速值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。鉆孔縱波波速測(cè)試基本在微新巖體中完成，由圖3可以看出，縱波波速值大于5 000 m/s的完整巖體占67.82%，小于4 500m/s的占11.9%。通過結(jié)合鉆孔電視分析，縱波波速值降低多數(shù)是在相應(yīng)孔深出現(xiàn)裂隙或小斷層。

2.2 鉆孔縱波波速值與RQD及透水率對(duì)比分析

巖體質(zhì)量可用縱波波速值、巖芯RQD值、透水率等指標(biāo)等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)［3-4］，且這些指標(biāo)有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在旭龍水電站壩址7個(gè)鉆孔（兩岸各選取3個(gè)鉆孔、河床選取1個(gè)鉆孔）建基面高程上、下各10 m范圍對(duì)上述3項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，見表1。

由表1可以看出，透水率小于3 Lu，RQD＞50%，壩基巖體縱波波速值一般大于4 800 m/s，巖體質(zhì)量較好。當(dāng)透水率較大（>10 Lu）或不起壓，同時(shí)RQD＜50%，縱波波速值小于4 500 m/s或測(cè)試不成功，巖體質(zhì)量較差。當(dāng)RQD值很大，但壓水試驗(yàn)不起壓，縱波波速測(cè)試不成功時(shí)，巖體質(zhì)量一般較好，出現(xiàn)這種情況的主要原因是該段下部可能發(fā)育有張性裂隙，漏水嚴(yán)重，但大部分巖體完整。

3 旭龍水電站壩基巖體質(zhì)量判別地質(zhì)建議

（1） 旭龍水電站壩基巖體主要為花崗巖，左岸夾有Sc3斜長(zhǎng)角閃片巖條帶，兩岸高處利用部分弱卸荷巖體作為壩基，其余均為微新巖體作為壩基。通過對(duì)旭龍水電站壩址多年的勘察試驗(yàn)研究，微新花崗巖基本為ⅡA類巖體，微新斜長(zhǎng)角閃片巖為Ⅲ2A類巖體，弱卸荷花崗巖為Ⅲ1A類巖體，可作為施工驗(yàn)收過程中定性判斷壩基巖體質(zhì)量的基本思路。

（2） 一般通過縱波波速值、RQD、透水率、彈性模量等指標(biāo)進(jìn)行巖體質(zhì)量定量判斷，這些指標(biāo)有一定相關(guān)性。多年工程經(jīng)驗(yàn)表明，用RQD、透水率、彈性模量等指標(biāo)判斷巖體質(zhì)量，在全面性、客觀性及工作效率上都有較大局限，而縱波波速測(cè)試是一種較為客觀且易操作的判斷方法。

（3） 通過對(duì)旭龍水電站壩基巖體縱波波速值統(tǒng)計(jì)分析可以看出，較完整、微新的花崗巖縱波波速值一般為4 800～6 200 m/s，卸荷、風(fēng)化、斷層、裂隙、爆破松動(dòng)均會(huì)使縱波波速值不同程度降低。結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)，花崗巖中當(dāng)縱波波速值大于4 800 m/s時(shí)，可直接作為壩基利用；4 500～4 800 m/s可考慮固結(jié)灌漿后作為壩基；小于4 500 m/s建議進(jìn)行置換處理；對(duì)Sc3斜長(zhǎng)角閃片巖條帶建議加強(qiáng)灌漿。

（4） 平洞內(nèi)縱波波速測(cè)試顯示松動(dòng)圈為1.2～1.6 m，壩基開挖時(shí)松動(dòng)層可能更厚，建議在施工過程中根據(jù)縱波波速測(cè)試結(jié)果，加強(qiáng)松動(dòng)層的固結(jié)灌漿。同時(shí)，在壩基開挖后利用鉆孔進(jìn)行鉆孔電視，以了解壩基巖體回彈程度。

4? 同類工程建基面驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)類比

為確定旭龍水電站壩基巖體施工期驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)烏東德水電站、楊房溝水電站、大崗山水電站、小灣水電站等同類型工程巖體質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行類比。

（1） 烏東德水電站壩基巖體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［5］見表2。

（2） 楊房溝水電站壩基巖體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［6］見表3。

（3） 大崗山水電站壩基巖體驗(yàn)收［7-8］標(biāo)準(zhǔn)見表4。

（4） 小灣水電站壩基巖體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［9］見表5。

5 旭龍水電站壩基巖體質(zhì)量控制及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)旭龍水電站壩址區(qū)兩岸、河床壩基按照巖體工程地質(zhì)分類進(jìn)行縱波波速值統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：

（1） 壩址區(qū)鉆孔ⅡA類巖體。對(duì)壩址區(qū)XZK59、XZK104、XZK106、XZK107、XZK108、XZK109、XZK110、XZK43等鉆孔設(shè)計(jì)建基面以下10 m范圍ⅡA類巖體縱波波速值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（圖4），均值為5 322 m/s。其中，縱波波速值Vp≤4 000 m/s的占比3.19%；4 000 m/s≤Vp≤4 400 m/s的占比1.23%；4 400 m/s＜Vp≤5 000 m/s的占比15.21%；5 000 m/s＜Vp≤6 200 m/s的占比80.4%。

（2） 拱端平洞ⅡA類巖體。對(duì)拱端平洞ⅡA類巖體縱波波速值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖5），縱波波速均值為5 243 m/s。Vp≤4 000 m/s的占比3.26%；4 000 m/s＜Vp≤4 400 m/s的占比3.26%；4 400 m/s＜Vp≤5 000 m/s的占比27.18%；5 000 m/s＜Vp≤6 200 m/s的占比66.32%。

（3） Ⅲ1A類巖體。對(duì)兩岸建基面附近平洞Ⅲ1A類弱風(fēng)化卸荷巖體進(jìn)行縱波波速值統(tǒng)計(jì)（圖6），均值4 400 m/s?？v波波速值Vp≤4000 m/s的占比23.41%；4 000 m/s＜Vp≤4 400 m/s的占比21.27%；4 400 m/s＜Vp≤4 800 m/s的占比34.04%；4 800 m/s＜Vp≤5 200 m/s的占比21.28%。

（4） Ⅲ2A類巖體。左岸壩基Ⅲ2A類巖體主要為Sc3斜長(zhǎng)角閃片巖條帶，其特征見表6。順洞軸線方向片巖寬度30～40 m，斜長(zhǎng)角閃片巖寬度7.0～20.7 m，片巖占比24.5%～55%，花崗巖占比45%～75.5%，片巖與花崗巖相間分布。

對(duì)左岸平洞內(nèi)Sc3斜長(zhǎng)角閃片巖條帶縱波速值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖7），均值為4 985 m/s。其中，縱波波速值低于4 000 m/s占比為3.51%；4 000 m/s≤Vp≤4 400 m/s占比為10.52%；4 400 m/s＜Vp≤5 000 m/s占比為29.83%；5 000 m/s＜Vp≤6 000 m/s占比為56.14%。根據(jù)資料分析，受花崗巖與斜長(zhǎng)角閃片巖相間分布影響，縱波波速值偏大。

通過對(duì)旭龍水電站壩基及兩岸巖體質(zhì)量、縱波波速值統(tǒng)計(jì)分析，類比烏東德水電站、楊房溝水電站、大崗山水電站、小灣水電站，提出一套適用于旭龍水電站的壩基巖體質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，為確定電站壩基巖體質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)［10-11］，見表7。

6 結(jié)語(yǔ)

旭龍水電站壩基巖體主要為三疊紀(jì)印支期侵入花崗巖（γ15），局部夾混合巖與斜長(zhǎng)角閃片巖。壩基巖體類別主要為ⅡA、Ⅲ1A類巖體，僅左岸Sc3斜長(zhǎng)角閃片巖條帶為Ⅲ2A類巖體。Ⅲ1A類巖體主要分布在兩岸拱端下游弱卸荷部位。前期勘察現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了大量巖體物理力學(xué)試驗(yàn)，結(jié)合壩基巖體縱波波速值統(tǒng)計(jì)分析，類比烏東德、楊房溝、大崗山、小灣等電站在施工期壩基巖體縱波波速值控制標(biāo)準(zhǔn)，提出了旭龍水電站大壩建基巖體質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，為工程施工提供依據(jù)。

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編輯：李慧

Study on quality acceptance control standard of dam foundation rock mass of Xulong Hydropower Station

TAN Chaoshuang1，DU Huadong2，CHEN Jinlong1，YANG Zhichuan1，LIU Chongping1，ZHONG Hua1

（1.Three Gorges Geotechnical Consultants Co.，Ltd.，（Wuhan），Wuhan 430074，China；2.Changjiang Survey，Planning，Design and Research Co.，Ltd.，Wuhan 430010，China）

Abstract：

Xulong Hydropower Station is a concrete hyperbolic arch dam，and the quality control standards for the dam foundation rock mass are of great significance to the project.Before the construction，the quality acceptance control standards for the dam foundation rock mass should be studied.In the preliminary survey，the quality of the dam foundation rock mass was determined through mechanical tests and measurement of longitudinal wave velocity of the rock mass，etc.A set of rock mass quality control standards suitable for the foundation ⅡA，Ⅲ1A，and Ⅲ2A of Xulong Hydropower Station was proposed by analogy with similar projects.The results showed that the average Vp of the ⅡA dam foundation rock mass was above 5 000 m/s，and the proportion of wave velocity values smaller than 4 500 m/s did not exceed 15%，which was not concentrated；the average Vp of Class Ⅲ1A dam foundation rock mass was above 4 500 m/s，and the proportion of wave velocity values smaller than 4 200 m/s did not exceed 15%，which was not concentrated.The average Vp of Class Ⅲ2A dam foundation rock mass was above 4 500 m/s，and the proportion of wave velocity values smaller than 4 000 m/s did not exceed 10%，which was not concentrated.The research results can provide a quantitative standard for the quality acceptance of the rock mass of the Xulong Hydropower Station dam foundation and serves as a reference for similar projects.

Key words：

rock mass quality； rock unloading； longitudinal wave velocity of rock mass； quality control standards； Xulong Hydropower Station

收稿日期：2023-12-11

作者簡(jiǎn)介：譚朝爽，男，高級(jí)工程師，主要從事水電工程勘察工作。E-mail：79984593@qq.com