大崗山水電站右岸壩基巖體質量評價及地質缺陷處理建議

蔡斌

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

大崗山水電站右岸壩基巖體質量評價及地質缺陷處理建議

蔡斌

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072）

大崗山水電站拱壩壩基巖體質量總體較完整，但壩基發育大量輝綠巖脈，巖體質量差，特別是右岸壩基發育有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和變形穩定等均會產生較大影響。為此，根據開挖揭露的地質條件和相關測試資料對該水電站右岸壩基巖體質量進行綜合評價，并針對地質缺陷提出了相應的地質處理建議。

大崗山水電站；壩基；巖體質量；地質缺陷

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）巖體質量進行評價，并對地質缺陷提出處理措施建議。

2 壩基基本地質條件

（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條脈巖穿插發育于花崗巖中，巖脈出露寬度一般0.5～3 m，個別達8～10 m，主要為陡傾角。巖脈與圍巖接觸關系有焊接式、裂隙式和斷層式三種接觸類型。

（2）地質構造。壩基主要有f19、f90、f77、f231、f6、f7、f71等43條斷層發育，多沿輝綠巖巖脈發育，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級結構面。

壩基主要發育6組節理裂隙，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優勢，緩傾角裂隙局部密集發育。裂面多平直粗糙，卸荷帶以內嵌合緊密，無充填，隙壁巖體較新鮮，強度高；卸荷帶裂隙多松弛或微張。

（3）巖體風化卸荷。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化下段、無卸荷巖體出露。巖體以次塊狀－塊狀結構為主，嵌合較緊密，裂面新鮮，閉合。

（4）水文地質條件。壩基面干燥，未見地下水出露。

3 壩基巖體質量分類及評價

3.1 壩基巖體質量基本指標

根據大崗山拱壩建基面開挖后對建基巖體段的現場調查及地質定性判斷，確定建基巖體質量分類的主要地質指標有：巖石特性（巖性、蝕變和強度）、風化卸荷、巖體結構和地下水狀況等，壩基巖體分類指標見表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。聲波檢測綜合統計成果（見圖1、表2）表明：

表1 壩基巖體質量分類指標特征

（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育，有利于應力釋放和開裂，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7～14.6 m，由于此區域處于f231中緩傾角斷層下盤，巖體第⑤、⑥組中緩傾角裂隙較發育，有利于應力釋放和開裂，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）從聲波檢測綜合統計成果可以看出，壩基各類巖體聲波基本滿足建基巖體聲波驗收要求。

3.3 壩基巖體質量分類

結合《水力發電工程地質勘查規范》（GB50287－2006）中有關壩基巖體工程地質分類的基本原則，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 右岸建基面巖體質量聲波速度綜合統計

圖2 右岸壩基巖體分布示意

表3 右岸壩基巖類統計

經統計分析，壩基巖體質量分類如下：

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。巖體結構以塊狀結構－次塊狀結構為主，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－次塊狀結構的花崗巖及弱風化下段、無卸荷花崗巖體，其中輝綠巖脈占1.7%。巖體結構以次塊狀結構、鑲嵌結構為主，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象，巖體質量顯著降低，直接體現在巖體物理力學參數下降，低波速帶和低彈模區分布面積明顯增加。影響深度大多小于5 m，僅有少部分區域大于5 m，極少的零星區域超過10 m。非斷層和巖脈發育區巖體的影響變化深度絕大多數小于5 m，主要是由于風化、卸荷及由應力調整導致應變弱化巖體產生的裂隙密集帶等影響巖體質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）及部分斷層、破碎巖脈發育區域，巖體物理力學參數較低，抗變形及抗滑能力不足，需進行相應的工程處理。

4 地質缺陷及其處理措施建議

4.1 地質缺陷

由前述巖體質量評價，根據建基巖體的風化卸荷狀況、巖體結構特征以及聲波檢測資料，右岸壩基巖體地質缺陷主要有：

（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，節理裂隙發育，間距一般小于10 cm，巖體較破碎，呈裂密鑲嵌結構。

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

表4 右岸壩基地質缺陷匯總

4.2 地質缺陷處理建議

（1）根據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輝綠巖脈進行加密固結灌漿處理。

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

（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、弱風化下段Ⅲ2類花崗巖體、Ⅲ2類裂隙密集帶等地質缺陷和其它缺陷在混凝土澆注前進行清基、機械刻槽、固結灌漿等處理措施。

（4）對開挖置換處理部位的壩基巖體應做好鎖口支護、控制爆破、減少擾動。

（5）鑲嵌－碎裂結構的輝綠巖脈，受裂隙發育影響，顆粒組成以角礫為主，屬強透水性；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、斷層破碎帶進行相應的工程處理措施。

5 結 語

大崗山水電站大壩基礎開挖后，壩基巖體質量總體較好，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缺陷，為此，地質人員加強了基礎資料的收集、分析和整理工作，根據基礎開挖揭露的地質條件及相關測試成果，對壩基巖體進行了全面綜合的工程地質評價，針對地質缺陷提出了相應的地質處理措施和建議并已通過了建基面驗收。經處理后的壩基巖體質量完全可滿足設計要求。

［1］水力發電工程地質勘察規范GB50287－2006［S］.北京：中國計劃出版社，2008.

［2］伍法權，劉彤，湯獻良，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］.巖石力學與工程學報，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，從事工程地質勘察工作。