付長明，于順山，王春江，孫莉萍

（中國水電顧問集團北京勘測設(shè)計研究院，北京 100024）

1 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

天花板水電站地處牛欄江與清水河交口上游1.2～1.7 km處的天花板峽谷進口段，河流方向基本上為NW300°，為典型的峽谷河段，河谷整體斷面為 “U” 形。

壩址區(qū)揭露地層為震旦系地層，地層巖性主要有：東龍?zhí)督M灰黑色含藻粉晶白云巖 （Z2dl1-1）、深灰～淺灰色粉晶白云巖 （Z2dl1-2）、灰黑色富藻粉晶白云巖 （Z2dl2）、 灰白色粉晶白云巖 （Z2dl3）。

壩址位于謂姑背斜中段東翼與大腦包向斜南段之間，白云巖巖層傾斜平緩，傾向上游，為一傾向SE 的單斜構(gòu)造。 兩岸巖層產(chǎn)狀 NE25°～60°SE∠11°～16°，巖相較穩(wěn)定，無區(qū)域性斷裂。河流流向為NW300°，同巖層走向近正交。發(fā)育節(jié)理裂隙主要以順層向為主，延伸數(shù)10～100 m，裂隙面平直光滑。此外，還發(fā)育有傾向下游的中等傾角裂隙，裂面延伸不長，斷續(xù)延伸。兩壩局部斷層較發(fā)育。

壩址巖體風(fēng)化相對較弱，開挖后大部分為弱風(fēng)化～微新巖體，局部受構(gòu)造作用影響，為強風(fēng)化巖體。岸坡為近陡立邊坡，兩岸巖體為緩傾角分布的層狀巖層。岸坡卸荷裂隙較發(fā)育，兩岸陡壁上均有分布，且卸荷裂隙的水平切割深度隨岸坡的高度增加而增大。

壩址區(qū)地下水類型主要為巖溶裂隙水和孔隙潛水。巖溶裂隙水主要分布于厚約50 m的含屑粉晶白云巖 （Z2dl1-1）巖層中，具有承壓性。承壓水層在壩址區(qū)河床及左、右岸鉆孔中均被揭露，且層內(nèi)的連通性較好，承壓水主要受清水河地表徑流及層間越流補給。白云巖的巖體透水率為2.60～31.30 Lu，且在垂直方向上有隨深度增加而變小的趨勢。在勘探深度范圍內(nèi)，一般為中等～弱透水巖體。巖體近水平向?qū)永?、層間裂隙及溶隙較發(fā)育，有一定的透水性，但鉛直向透水性較弱，可視為隔水層。

2 壩基工程地質(zhì)條件

2.1 基本地質(zhì)條件

壩基開挖揭露的地層為震旦系地層，巖性主要為東龍?zhí)督M灰黑色富藻粉晶白云巖 （Z2dl2）、灰白色粉晶白云巖 （Z2dl3）。 左岸巖層產(chǎn)狀為 NE55°～60°SE∠16°； 右岸巖層產(chǎn)狀為 NE25°～30°SE∠11°～15°，巖相較穩(wěn)定，順江無區(qū)域性斷裂。河流流向為NW300°，同巖層走向近正交，屬橫向谷。發(fā)育斷層主要有f15、f11、fb。其中，f15產(chǎn)狀變化較大，整體產(chǎn)狀為NW345°SW （NE）∠87°， 斷層面起伏差較大，寬度一般為10～20 cm，局部達50 cm，最小寬度3 cm，為壓扭性。主要由白色碎裂巖和角礫巖組成，斷層帶內(nèi)物質(zhì)性狀差，風(fēng)化明顯，斷層面平直光滑，附有泥膜，見有與斷層走向近平行的擦痕，并發(fā)育2條次一級斷層。f11產(chǎn)狀NW335°SW∠83°～86°，斷層面起伏粗糙，帶寬40～50 cm，主要由白色碎裂巖、斷層泥組成，性狀較差，并見有明顯擦痕。 fb產(chǎn)狀 NW343°SW∠39°， 寬 8～10 cm， 斷層面平直粗糙，主要由白色碎裂巖組成，性狀一般。

壩基巖體巖性組成較簡單，主要為粉晶白云巖和富藻粉晶白云巖。單軸飽和抗強度40～60 MPa，屬中硬巖，大部分巖體完整或較完整。壩基巖體基本質(zhì)量級別確定為Ⅱ～Ⅳ類。

2.2 壩基的抗滑、變形穩(wěn)定分析

兩岸壩肩巖體均為東龍?zhí)督M中厚～厚層富藻粉晶白云巖，厚層狀結(jié)構(gòu)，弱～微風(fēng)化，層間結(jié)構(gòu)面閉合，層理不發(fā)育，巖質(zhì)較堅硬，巖體較完整。巖層傾向上游，傾角約16°。左壩肩高程1 017～1 023 m發(fā)育裂隙密集帶J1，右壩肩發(fā)育的斷層主要有規(guī)模較大的f15及次生結(jié)構(gòu)面。建基面巖體主要為Ⅱ、Ⅲ1類巖體，在f15及影響帶有少量的Ⅲ2、Ⅳ類巖體。在兩壩肩附近均未見形成側(cè)向滑移面、底滑面、橫向切割面的結(jié)構(gòu)面組合，不存在抗滑穩(wěn)定問題。對裂隙密集帶J1、斷層f15及兩壩肩的弱卸荷帶進行有效的工程處理后提高了巖體的抗變形能力，不存在變形穩(wěn)定問題。

壩基建基面巖性為白云巖，厚層狀結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化， 層理產(chǎn)狀 NE40°～60°SE∠10°～18°， 屬中硬巖。受f15、f11、fb及其他結(jié)構(gòu)面切割，壩基巖體存在差異。建基面大部分為Ⅲ1類巖體，斷層帶附近為少量的Ⅳ類巖體。f15、f11通過壩基，且f15在集水井上游側(cè)與f11相交，沿層面有巖溶發(fā)育。因f15、f11為陡傾角斷層，且f15與壩軸線近平行；f11與壩軸線近正交；fb為中等傾角，但規(guī)模較小。3條斷層對壩基巖體的抗滑穩(wěn)定影響較小，施工過程中對斷層及其斷層影響帶進行有效的置換和固結(jié)灌漿等處理后，可以滿足抗滑穩(wěn)定要求。

2.3 壩基滲透穩(wěn)定分析

壩基巖體均為富藻粉晶白云巖，巖層傾向上游，傾角16°左右，厚層狀結(jié)構(gòu)，弱～微風(fēng)化，層間結(jié)構(gòu)面閉合，巖體較完整?；鶐r主要為弱～中等透水巖體，巖體近水平向?qū)永?、層間裂隙及溶隙較發(fā)育，有一定的透水性，但不存在滲透破壞問題。

壩基巖體分布的f11、f15等斷層，沿結(jié)構(gòu)面有溶隙或溶孔發(fā)育，結(jié)構(gòu)面在壩基處形成以水平方向為主的裂隙網(wǎng)絡(luò)狀滲漏的通道。水庫蓄水后，斷層內(nèi)的泥質(zhì)充填物在水壓力作用下細顆粒易被沖蝕產(chǎn)生滲透穩(wěn)定問題。

壩肩為陡立邊坡，兩岸斷層和張性構(gòu)造裂隙可能將白云巖層間發(fā)育的溶蝕孔洞串聯(lián)起來，形成地下水滲透的途徑。水庫蓄水后，壩肩沿裂隙和溶隙存在繞壩滲漏問題。裂隙和溶隙中的泥質(zhì)填充物在水壓力作用下細顆粒易被沖蝕而產(chǎn)生滲透穩(wěn)定問題。

針對上述問題，采取了系統(tǒng)帷幕灌漿處理措施，有效解決了滲漏和局部的滲透穩(wěn)定問題。

3 兩岸邊坡穩(wěn)定分析

3.1 壩頂以上邊坡

兩岸邊坡場地開口線高程為1 076.8～1 150.0 m，坡面整體成不規(guī)則的矩形。邊坡共設(shè)置了3層馬道，每層20 m，坡比為1∶0.3。

兩岸巖體均為東龍?zhí)督M中厚～厚層富藻粉晶白云巖，巖層傾向上游，傾角16°左右。規(guī)模較大的主要斷層有f15、f11，巖體受其影響比較破碎。左、右岸長大貫通的陡傾角裂隙較為發(fā)育，沿層面巖溶較發(fā)育。

左岸主要發(fā)育 3 組裂隙： ①NE30°～50°SE∠15°～20°； ②NW290°～310°SW∠75°～80°， 間距 5～10 cm；③NW330°～350°NE∠65°～75°。 上述裂隙以①組最為發(fā)育，其他2組次之。赤平投影分析表明，3組結(jié)構(gòu)面與邊坡組合未形成不利組合，邊坡基本穩(wěn)定。受結(jié)構(gòu)面切割及其影響，局部穩(wěn)定性差。

右岸主要發(fā)育 3組裂隙： ①NE30°～50°SE∠15°～20°； ②NW290°～310°SW∠75°～80°； ③NW330°～350°NE∠65°～75°。 上述裂隙以①組最為發(fā)育， 其他2組次之。赤平投影分析顯示，①、③組結(jié)構(gòu)面與邊坡形成了不利組合，對邊坡穩(wěn)定不利。受結(jié)構(gòu)面切割及其影響，整體穩(wěn)定性差。

采取混凝土掛網(wǎng)噴護、系統(tǒng)錨桿及錨索等施工處理措施后，兩岸邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 消能區(qū)兩岸邊坡

兩岸巖性由河床至壩頂高程1 076.8 m均為弱風(fēng)化白云巖，層理發(fā)育。層理整體產(chǎn)狀為NE30°～50°SE∠15°～20°， 層理面平直粗糙。 邊坡大部分為直立邊坡，總體穩(wěn)定性較好，但泄洪過程中水流的沖刷和霧化作用對兩岸的巖體會起到一定的軟化作用，尤其受斷層和長大裂隙的影響的部位易產(chǎn)生局部坍塌。

左岸在1 007～979 m高程間發(fā)育一條長大裂隙L26， 產(chǎn)狀為 NW290°NE∠77°,面起伏粗糙， 寬 2～5 cm，局部張開10～15 cm，無充填。裂隙較發(fā)育，主要有3 組： ①NE30°～50°SE∠15°～20°； ②NW290°～310°SW∠75°～80°； ③NW330°～350°NE∠60°～75°。 上述裂隙以①組最為發(fā)育，其他2組次之。赤平投影分析表明，3組結(jié)構(gòu)面與邊坡均未形成不利組合，邊坡基本穩(wěn)定。圍巖整體較完整，穩(wěn)定性較好，局部存在穩(wěn)定性差的巖石塊體。

右岸發(fā)育有兩條斷層f11、f26。主要發(fā)育3組裂隙： ①NE30°～50°SE∠15°～20°； ②NW290°～310°SW∠75°～80°； ③NW330°～350°NE∠60°～75°。 上述裂隙以①組最為發(fā)育，其他2組次之。赤平投影分析的結(jié)果是①、③組結(jié)構(gòu)面和f26、①組結(jié)構(gòu)面與邊坡均形成了楔形不利組合，對邊坡穩(wěn)定性不利，圍巖整體完整性差。

采取系統(tǒng)錨桿、貼坡混凝土、錨索等工程措施后，兩岸邊坡均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

天花板水電站壩址區(qū)巖體巖性組成較為簡單，為中厚～厚層的粉晶白云巖和富藻粉晶白云巖，大部分巖體完整或較完整。壩基局部的斷層及其影響帶對抗滑穩(wěn)定略有影響，右岸邊坡局部的結(jié)構(gòu)面不利組合對邊坡穩(wěn)定影響較大。針對主要工程地質(zhì)問題，采取了一些工程處理措施，在保證安全的前提下，結(jié)合大量的地質(zhì)成果分析，大壩建基面抬高6 m，工程地質(zhì)技術(shù)上取得了突破。