煙崗水電站長引水發電電洞工程地質勘察方法淺析

孫云博

(水利部陜西省水利電力勘測設計研究院勘察分院，陜西咸陽 712000)

1 工程概況

煙崗水電站是鴨嘴河水電開發工程“一庫一閘三級開發”的第二級，位于四川涼山州木里縣境內雅礱江支流鴨嘴河下游煙崗～河口峽谷段。木里縣城距離西昌市約254 km，煙崗水電站距木里縣城約76 km。煙崗水電站屬中型Ⅲ等工程，工程由煙崗低壩樞紐、引水發電洞、調壓井、壓力管道及電站廠房等組成。電站總裝機容量120MW，引水式開發，總庫容139萬m3，調節庫容38萬 m3。設計引水流量Q=24.6 m3/s，水頭最大約40 m，裝機25.2萬千瓦。屬中型Ⅲ等工程。屬長引水線路。

初設選定可研階段的左線方案，引水隧洞全長5.93 km，自煙崗閘址進口(C點)到調壓井(H點)，中間共有4個轉折點，各段走向分別為:C～D走向43°、D～E走向68°、E～F走向 42°、F～G 走向 63°。進口高程:3126m，出口高程3097.35m。比降:3‰。在此線以南再選一條比較線進行地勘工作，兩線的設計參數如下表1:

表1 比選線路主要參數表

2 區域地質、地震

(1)工程區位于川西高原高山峽谷地貌區。出露地層為志留系石英巖及少量二云片巖，在大地構造部位上，屬松潘—甘孜地槽褶皺系之雅江冒地槽褶皺帶。錦屏山—小金河斷裂帶是甘孜地槽與揚子準臺地的分界線。工程區位于該斷裂北側約35 km處。近場區北側有理塘—德巫斷裂之前波斷裂，距工程區12 km，其最新活動年令約1.5萬年;其次為木里弧形構造帶，其由博瓦斷層、木里斷層、小金斷層等多條斷層組成，它們最晚活動時代距今約2萬年，距工程區最近距離為16 km。近場區構造對工程無大影響。

(2)依據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306—2001)確定引水線路地震動峰值加速度為0.15 g，地震動反應譜特征周期為0.45s，相應的地震基本烈度為Ⅶ度。四川省地震局工程地震研究院對工程進行了“地震安全性評價”，工程場地主要受外圍強震和場地附近中強地震的影響，首部樞紐和廠區未來50年超越概率10%的基巖動峰值加速度分別為0.148 g和0.152 g，相應地震基本烈度為Ⅶ度。

3 地質概況

引水發電洞自煙崗低閘引水至調壓井全長近5.931 km，兩條比較線沿鴨嘴河下游左岸的山梁布置。地貌屬侵蝕高山區，海撥高程3 100～3 750 m，溝谷深切，一般幾十～幾百米，地面坡度50°～70°。沿線巖性主要為志留系變質石英巖及石英砂巖，屬堅硬耐風化巖石層，山高坡陡。引水隧洞進口位煙崗低崗閘，底板高程3 116 m，洞徑3 m，出口底板高程3 099.8 m，平均比降1/1000。據可研資料巖性前段為 D1－2W1絹云石英千枚巖及ST2—①質石英砂巖，中后部為ST2—②石英巖。沿線主要的構造為西別梁子背斜，斷層為泥盆系與自留系統地層間的滑脫斷層、燒香梁子斷層等。洞線右側緊鄰的核桃坪滑坡對隧洞影響小。石英砂巖、石英石強度高，完整性好，成洞條件好。地下水為基巖裂隙水，以泉的形式向溝谷排泄。在核桃坪滑坡北部山頂以帶(背斜軸部)出露5處泉水，分部高程 3 320 ～3 386 m，Q=0.2 ～0.82 l/s，可能存在涌水。

4 地質勘察方法

初步分析認為引水線路存在的主要工程地質問題有:①進口段的穩定問題，②淺埋段、斷層及其影響帶的圍巖穩定問題，③斷層帶及裂隙帶的涌水問題，④深埋段250～630 m可能存在巖爆及高地溫問題，⑤洞室可能存在有害氣體問題。針對線路工作條件和存在的主要工程地質問題，確定以地質測繪為主，在進口、調壓井及淺埋段布置一定量的重型勘探點相結合的方法。并采用先進的衛星遙感技術，對線路的巖性、構造、水文條件進行解釋，對可能存在的巖爆、涌水、高地溫災害作出預測。

由于引水線路位于鴨嘴河下游左岸山脊部位，因河谷深切及核桃坪滑坡體發育，使沿線基巖裸露，高陡險峻，人跡難至。其北側山高林密，露頭稀少，使地質測繪工作遇到巨大困難和限制。只能沿著現有的3條小路采用1:1精度，采用穿越法工作，以推測引水線路的主要巖性界線和構造線，沿較大支溝進行主要界線的追索，同時了解支洞的地質條件。第一條線路大約沿已成的進埸道路前段和核桃坪滑坡體后緣陡壁下行進，分部高程大約3 140～3 000m。引水洞的前段(2#交通洞以前)人跡可以到達，除實測1:1萬帶狀圖外，還編錄1#交通洞，中部編錄2#、3#交通洞并在洞內進行巖體彈性波速測試，以了解不洞巖性段的巖體風化特征、構造裂隙發育特征、地下水的活動性、巖體的結構特征及動參數特征，類比推測線路相同地質條件下的成洞條件，地下水的活性，為線路圍巖分類提供可靠的依據，為施工可能遇到的巖爆、涌水、高地溫等災害預測和處理積累經驗。第二條沿核桃坪滑坡體中部已開出的交通路中段進行，由于該線路位于滑坡體的上部，巖體原有結構已破壞，只能從滑體出露的巖性段大致推測有關界線。第三條沿鴨嘴河下游河邊小路(2#吊橋～跑馬坪段)行進，該線路位于核桃坪滑坡體剪出口高程以下，地層、構造出露條件好。通過以上3條線路穿越找出巖性分界點、構造線等重要地質界線的出露及延伸狀態，結合線路前段實測1:1萬帶狀圖、線路中部局部地段支溝的追索、調壓井山梁段實測1:1千帶狀圖完成線路1:1萬帶狀填圖。在地質填圖過程中長委科研所完了線路遙感地質解釋工作，現埸調對工作就是沿著上述1、3線路進行的。

5 勘察結論

通過精心組織，采用地質工程測繪，在地質測繪過程中重點對引路遙感資料中反映的構造進行了復核，經過有效的工作基本查清了引路的工程地質條件，為線路的比選提供了可靠資料。引水線路位于鴨嘴河左岸，山梁南側呈北東走向分布;主要發育有泥盆系地層與志留系地層間的滑脫帶(F1)、燒香梁子斷層(F2)、志留系地層中變質石英砂巖與石英巖間的滑脫斷層(F6)、核桃坪滑坡體西邊界斷層帶(F4)、核桃坪滑坡體北邊界近東西向斷層帶(F7)等9條斷層，其中F1破碎帶寬度3～6 m，其余額0.5～1.5 m。圍巖以石英砂巖、石英巖兩種硬質巖為主，依據《水利水電工程地質勘察規范》(GB50487—2008)分類標準，圍巖以Ⅱ、Ⅲ類為主。

5.1 引水線路比選意見

引水洞線推薦線與比選線方案比較如表2，由表2可知，比選線方案支洞長度大，與主要斷層及巖層走向交角小于推薦線，因此，地質意見推薦線方案可作為選定引水隧洞方案。

表2 引水洞線推薦線與比選線方案比較表

5.2 隧洞主要工程地質問題評價

5.2.1 斷層對洞室穩定性的影響

斷層對洞室穩定性的影響程度主要受斷層規模及斷層與洞線夾角所控制。根據對本工程區斷層的統計資料可見，各斷層中規模較大的斷層主要有 F1、F2、F4、F5，其中 F1、F2與洞線夾角34°、25°，F4與洞線夾角 53°，F5與洞線夾角僅16°，各破碎帶巖體呈碎裂結構，且為地下水的集中出露點，對洞室圍巖影響較大。特別是F1、F2斷層破碎帶寬度較大，易在洞頂形成連續的頂拱坍塌破壞，對施工安全造成威脅，應特別引起重視。F5斷層與洞線交角小，在洞室出露長度大，易造成局部洞室邊墻失穩。另外F6和F7的交匯段接近西別梁子背斜軸部，巖體較破碎，圍巖帶體穩定性差，對施工安全有較大威脅，施工時應及時進行噴錨加固處理。

5.2.2 淺埋段及深卸荷帶對洞室穩定性的影響

洞線5+438～5+733 m段，洞頂圍巖厚度僅13～29.5 m，洞室處于強風化～弱風化石英巖中。受風化及卸荷作用影響，圍巖整體性差，較破碎，地表呈獨立塊體分布，架空現象嚴重。該段圍巖成洞條件差，施工中局部可能出現冒頂。建議施工應及時支護與襯砌。

5+733～5+931 m段，洞室圍巖呈弱～微風化，但根據野外調查及CPD2平硐、CZK5鉆孔資料顯示，該段圍巖卸荷強烈，裂隙發育深度大，間距小，且大部分裂隙張開寬度大，連通性強，地表呈獨立巖塊相互疊加。該段洞室在施工中易發生塌方、掉塊，應采取針對性的施工方法和及時支護，并加強該洞段施工地質工作。

5.2.3 地下水對洞室穩定及開挖施工的影響

1)根據閘址及電站鉆孔各類巖石的壓水試驗可知，微風化石英巖，千枚巖及片巖，均呈弱透水性，一般透水率 q=1～7Lu，圍巖整體性良好，地下水出露主要以滴水，滲水形式為主，開挖過程中不會出現較大的涌水，地下水對圍巖穩定性影響小。進口段弱風化，千枚巖，呈中等到透水性，透水率q=11～13Lu。根據1#交通洞編錄資料分析，進口段千枚巖中，層間裂隙較為發育，引水洞進口段洞室位于地下水位以下，開挖過程中易形成地下水的集中出露，但水量不會太大，建議施工中加強排水。調壓井出口段強風化～弱風化石英巖，雖然裂隙發育，完整性差，但根據調壓井CZK5鉆孔資料分析，該段洞室基本上全部位于地下水位以上，故可不考慮地下水對施工的影響。F1、F2等各斷層破碎帶，巖石破碎，裂隙連通性好，易形成集中涌水通道，根據工程區內泉水的分布特征，可見沿洞線的地下水位具有山高水高的特點，所以在埋深較大的破碎帶段易形成較大的滲透壓力，形成集中涌水，建議在施工中應作好提前預報，做好排水工作，注重施工地質工作。

6 結論和建議

依據可研階段的資料及線路遙感地質測繪成果，通過線路平面1∶1萬帶狀地質填圖，引水洞線1∶5千縱剖面測繪，調壓井山梁段實測1∶1千帶狀地質填圖等地質測繪工作的完成，基本查明了線路的巖性界線、主要構造、斷層分部位置及產狀、沿線的地下水出露情況，并校核已有的遙感影相資料。最終結合已施工的1#，2#、3#交通洞編錄資料及調壓井的1∶1千帶狀圖、鉆孔、平洞和有巖石的 物理力學試驗資料，進行了引水線路的工程地質分段說明，對巖爆、涌水、高地溫等地質問題進行了評價。為設計提供了可靠的參數，并對施工提出了針對斷層破碎帶及洞室淺埋段、深卸荷段、巖爆、涌水處理建議。

隨著水利水電行業的發展，水利水電工程的規模和難度越來越大，特別是在西南高山峽谷區的水利水電工程勘察難度更大。本文采用的高山區引水線路勘察的方法，可供同類工程勘察參考。

［1］四川省涼山州木里縣鴨嘴河煙崗跑馬坪水電站工程地質勘察報告(初步設計階段).陜西省水利水電勘測設計研究院地勘分院.

［2］水利水電工程地質勘察規范(GB50487—2008).

［3］中小型水利水電工程地質勘察規范(SL55—2005).