水電站巖體透水性分析

宋立國

摘要：在水利工程建設過程中，有效的水文地質勘察是十分必要的，它可以保障水利工程建設的有序進行。其中鉆孔壓水試驗是評價巖體滲透性的最常用的方法，其主要指標為透水率、滲透系數。巴基斯坦某水電站壩址地區以輝長巖為主，通過綜合考慮該地區的壓水試驗呂榮值和各種地質資料，來對巖體透水性和完整程度進行分析。結果顯示，巴基斯坦某水電站鉆孔壓水試驗中，鉆孔MHL-3呂榮值主要位于0.08-0.25Lu之間，鉆孔MHR-1呂榮值主要位于0.04-1.36Lu之間，綜合分析得出該水電站壩址地區巖石滲透性極低，巖體裂隙發育較少。

關鍵詞：水利水電工程、鉆孔壓水試驗、呂榮值、透水率

0前言

水文地質試驗是水利地質勘察中的一個重要環節。通過水文地質試驗，獲得巖土層的水文地質參數，評價巖層的透水性。其中壓水試驗是評價巖體滲透性的最常用的方法，該實驗是通過灌漿塞把鉆孔隔離出一定的長度孔段，然后以一定的壓力向該孔段壓水，測定相應壓力下的壓入流量，是根據巖體的吸水量判斷巖體裂隙發育程度和透水性的一種原位試驗[1]。工程實踐表明，壓水試驗是確定巖石完整程度及滲透性強弱的良好方法，可以被廣泛應用[2，3]。

1研究區概況

1.1地形地貌

巴基斯坦全境五分之三為山區和丘陵，南部沿海一帶為沙漠，向北伸展則是連綿的高原牧場和肥田沃土。某水電站位于巴基斯坦北部高地，屬中低山地貌，山體渾厚，溝谷發育，印度河呈“幾”字穿越壩區，河谷呈“V”型谷，兩岸坡角30°～40°，兩岸谷坡基本對稱。

1.2工程地質概況

某水電站兩岸基巖裸露，以白堊系輝長-蘇長巖為主，少量出露超基性侵入巖，風化不強烈，基巖巖體完整性較好。河谷兩岸分布有第四系堆積層，河床堆積主要為砂卵礫石，最厚可達40m～50m。兩岸谷坡腳多以崩坡積、沖洪積和冰水堆積為主，一般厚度較小。

根據勘察資料、地表露頭，某水電站內分布的地層主要有：第四系沖、洪積（Qal+pl）層，第三系輝長巖和第三系蘇長巖。現分述如下：

1.2.1第四系沖、洪積（Qal+pl）層

由黑灰、綠灰、淺黃等雜色含砂礫粘土、砂礫（巖塊）粘土等組成，結構松散。其中礫石巖塊成分以輝長巖、蘇長巖為主，礫徑一般3～10cm，少量達20～30cm。與下覆地層呈不整合接觸，呈稍濕、稍密狀態。

1.2.2第四系殘、坡積（Qal+pl）層和冰磧物

由黑灰、綠灰、淺黃等雜色含砂礫粘土、含粘土砂礫（巖塊）等組成，結構松散。其中礫石卵石塊石巖塊成分以輝長巖、蘇長巖為主，礫徑一般5～15cm，少量達20～30cm。與下覆地層呈不整合接觸，呈稍濕、稍密狀態。

1.2.3第三系輝長巖

主要由火山巖及火山集塊巖等組成。集塊巖中伴有次生的安山巖熔巖，同時，火山巖與頁巖和砂巖互層。局部地段伴有安山巖熔巖，與下覆蘇長巖呈整合接觸。

1.2.4第三系蘇長巖

淺灰、青灰色，斑狀結構，基質具顯微粒變晶結構，塊狀構造。巖石強烈蝕變，具典型的斑巖型礦床蝕變分帶。未風化巖石強度一般。均以石膏充填，局部見綠泥石及褐黃色鐵質渲染;巖體呈塊狀結構，局部碎裂結構，延展性差，結合度好，巖體風化后力學強度較低。

1.3氣候條件

巴基斯坦屬于熱帶氣候，氣溫普遍較高，降水比較稀少，年降水量少于250毫米的地區占全國總面積的四分之三以上。巴基斯坦除南部屬熱帶氣候外，其余屬亞熱帶氣候。南部濕熱，受季風影響，雨季較長;某水電站位于巴基斯坦北部地區，干燥寒冷，有的地方終年積雪，年平均氣溫27℃。

1.4水文條件

印度河是巴基斯坦主要河流，印度河干流源于中國西藏境內喜馬拉雅山系凱拉斯峰的東北部，山峰平均海拔約5500米，終年冰雪覆蓋。印度河上游為獅泉河，河流在印度境內基本上向西北流。河流穿過喜馬拉雅山脈和喀喇昆侖山脈之間，接納眾多冰川，進入巴基斯坦境內后，在布恩吉（bungi）附近與吉爾吉特（gilgit）河相匯，然后轉向西南流，轉向西南貫穿巴基斯坦全境，在卡拉奇附近注入阿拉伯海。某水電站地區大氣降水較為稀少，地表水來源主要為印度河河水。

2鉆孔壓水試驗

2.1壓水試驗設備

本次壓水試驗所用設備主要包括：記錄儀、壓力計、流量計、壓力表、灌漿塞、手壓泵、高壓水泵、地面注水脹塞系統等。

2.2壓水試驗的方法

本次壓水試驗采用國際標準，每5m進行一次壓水試驗。壓水試驗的設定壓力隨深度的不同有所變化：（1）深度小于15m，壓力為0.1-0.2-0.3-0.2-0.1 MPa;（2）深度15-30m，壓力為0.2-0.3-0.5-0.3-0.2 MPa;（3）深度30-60m，壓力為0.3-0.4-0.7-0.4-0.3 MPa;（4）深度60-100m，壓力為0.3-0.6-1.0-0.6-0.3 MPa;（5）深度大于100m，壓力為0.5-1.0-1.5-1.0-0.5 MPa。

3試驗成果及其分析

該項目每5m做一次壓水試驗，本文共選取2個鉆孔，每個鉆孔選取5組試驗數據進行分析。壓水試驗數據如表1所示。

由表1可知，MHL-3呂榮值主要位于0.08-0.25Lu之間，MHR-1呂榮值主要位于0.04-1.36Lu之間，可以判斷巴基斯坦某水電站壩址地區巖石滲透性極低，巖體裂隙發育較少。

4結論

1）巴基斯坦某水電站壩址地區壓水試驗呂榮值較小，巖石滲透性極低。

2）鉆孔壓水試驗為該項目的巖體完整性提供了重要依據，并為后續的注漿設計工作提供基本的地質資料。

參考文獻：

[1]常士驃，張蘇民.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2007.

[2]王大純，張人權，史毅虹等.水文地質學基礎[M].北京：地質出版社，1998.

[3]GB50021-2001.巖土工程勘察規范（2009年版）[S].