劉俊生，王藝凝，常 狄

（1.吉林省水利科學研究院，吉林 長春130022；2.吉林省銀河水利水電新技術設計有限公司，吉林 長春130022）

長引水隧洞勘察中是水利水電勘察的一部分，是圍繞圍巖分類等展開的以工程地質測繪、勘探為主，結合現(xiàn)場或室內試驗及工程類比等方法，獲取地質資料及巖土體物理力學參數(shù)，并將成果繪制成圖件交付使用的過程。較其它建筑物勘察，有其自身的特點和施工難點。

1 水洞勘察的方法和步驟

1）水隧洞勘察應充分搜集、熟悉和工程相關的地質資料，對工作區(qū)地形地貌、巖性條件、地質構造、水文地條件等做到充分了解和掌握，根據(jù)勘察任務書及工作大綱的要求，確定適合該設計階段的測繪比例尺和測繪范圍。

2）掌握該工程引水隧洞勘察的目的和任務，以便在野外工程地質測繪中做到有的放矢。引水隧洞勘察的目的：①了解或查明隧洞測繪區(qū)域的地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件及特殊工程地質現(xiàn)象，如喀斯特、滑坡等；②了解或查明特別是進出口和淺埋段的覆蓋層厚度、風化深度，確定進出口巖體有無巖體卸荷、卸荷深度及進出口邊坡的穩(wěn)定性等；③了解或查明巖土體的物理力學性質和滲透性；④進行圍巖工程地質分類；⑤其他工程地質問題，如地熱、有害氣體等。

3）工程地質測繪，主要是利用地質點、山地開挖結合鉆探、物探、硐探等方法，針對具體工程地質問題展開勘察。在野外測繪的同時，應及時分析整理資料，以便下工作的開展。

4）內業(yè)資料的整理和圖件的繪制。

2 域資料的利用

區(qū)域資料的合理利用對內業(yè)分析整理和有效指導外業(yè)工作帶來很大幫助。例如，重慶市酉陽縣金家壩水電站工程引水隧洞，老寨正斷層從袁家大陀附近通過洞身。該斷層在地形地貌表現(xiàn)為地表成槽，可見長度延伸幾公里，但其識別特征很模糊。結合區(qū)域資料，在其特征相對明顯的位置反復量測產狀，研究性狀，以地質點控制，問題就迎刃而解。

3 工建筑物部位工程地質勘察

由于水工建筑物的布置，進出口、調壓井、廠房等建筑物位置勘察顯得格外重要，要求精度亦較高。因為要查明覆蓋層的厚度及其組成、巖性及風化狀態(tài)、地下水位及巖體的透水率、構造等。所以布置勘探鉆孔是十分必要的。再配合地表工程地質測繪（地質點、山地工作），以查明巖性分布、地質構造。對進出口附近巖石的節(jié)理裂隙應詳細地量測，分析是否存在不利組合,最終繪制成裂隙玫瑰花圖。存在巖體卸荷的，應對卸荷范圍、深度充分的調查，再根據(jù)勘察成果繪制成果圖件。

4 埋段工程地質調查

引水隧洞淺埋段較其它部位有著自己的特殊性，其上覆巖體薄到什么程度、巖石風化狀態(tài)如何、巖體完整性及透水性如何、溝谷的形成是否與構造有關、覆蓋層有多厚等等，所以布置勘探鉆孔是十分必要的，鉆孔對淺埋段的勘察提供了最可靠的幫助。另外地表工作應充分調查節(jié)理裂隙的發(fā)育情況，結合鉆孔巖心，統(tǒng)計有代表性的節(jié)理、裂隙，繪制玫瑰花圖，分析不利組合形式，為圍巖分類及后期施工做好準備。

5 文地質問題

引水隧洞勘察遇到的水文地質問題基本是巖溶和地下水位問題。

5.1 巖溶問題

金家壩水利樞紐工程，二疊系、三疊系灰?guī)r類巖石中，巖溶問題十分突出。當時對落水洞和溶洞分布范圍、高程作了詳細的測量與調查，分析了引水隧洞穿越溶洞的可能性。這只是理論上的分析、探討，缺少必要的試驗手段，施工過程中可能存在一定差異，應進一步加強分析和預報。由于暗河溶洞等巖溶發(fā)育自成系統(tǒng)，有不可預見性，在引水洞的相關部位易發(fā)生涌水或者突泥的情況，掌握巖溶發(fā)育規(guī)律，對正確評價圍巖的穩(wěn)定性還是有幫助的。結合重慶市酉陽縣金家壩引水洞勘察、重慶市云陽縣蓋下壩水電站庫區(qū)巖溶調查、以及參考其他文獻資料，發(fā)現(xiàn)巖溶發(fā)育主要特點如下。

1）的發(fā)育對巖性有選擇性，即巖石可溶成分含量越高（CaCO3含量越高，溶解度就越高），巖溶就越發(fā)育。金家壩引水隧洞中，二疊系石灰?guī)r地區(qū)巖溶就比三疊系石灰?guī)r地區(qū)發(fā)育。

2）發(fā)育對地質構造有依賴性，即在地質構造發(fā)育方向上巖溶尤其發(fā)育。地質構造對巖溶的發(fā)育有一定的控制作用，巖溶形態(tài)的發(fā)育方向，都與構造發(fā)育密切相關的。比如蓋下壩水電工程庫區(qū)位于齊耀山背斜區(qū)，其核部及兩翼巖層走向均為N35°～E 45°，經(jīng)實際測量和調查，庫區(qū)大魚泉等暗河整體走向與其一致，可以看出蓋下壩庫區(qū)嘉陵江組第三段中的巖溶發(fā)育方向主要是受層面方向控制的。

3）地下水、地表水的補排關系和溶蝕作用的下限受地殼的升降和侵蝕基準面變化的控制，不同時期的侵蝕基準面的變化導致了相應時期的地下水、地表水的補排關系的變化。所以巖溶發(fā)育在垂向方向上與區(qū)域夷平面有對應性，且有一定的分帶性。蓋下壩水電站工程巖溶分期見表1。從表中可以看出巖溶發(fā)育在垂向上與區(qū)域夷平面有對應性。

表1 下壩水電站巖溶分期表

4）巖溶在空間分布上有不均一性。主要原因也是由巖溶對巖石的選擇性、對構造的依賴性和巖體透水性的不均一性造成的。巖溶的發(fā)育，只能在可溶巖體的巖性、地質構造、水動力條件組合最有利的部位發(fā)育。

5.2 地下水水位問題

引水隧洞地下水位通過量測鉆孔水位、地表水及泉水的出露，一般可以控制，但由于地層巖性的不同，往往存在這樣的問題。

就蓋下壩水電站工程來說，三迭系上統(tǒng)須家河組（T3xj）石英砂巖上覆于三迭系中統(tǒng)巴東組（T2b3）泥巖等軟巖之上，這種地層結構，上覆巖體節(jié)理裂隙的張開性和連通性相對較好，形成相對含水層，下伏巖體因其塑性，節(jié)理裂隙相對細、密，含水性和導水性均相對較差，形成相對的隔水層。由于兩種巖石的成層性，使得地下水具有承壓性質。如果地下水位較高，將導致引水隧洞開挖時，在這樣的部位有可能出現(xiàn)涌水或者突泥,施工時就應該加強預報工作。

6 圍巖工程地質分類

圍巖分類是評價圍巖穩(wěn)定和隧洞設計的重要依據(jù)，在圍巖分類中首先應分析巖石強度、結構面狀態(tài)、地下水、和主要結構面產狀等5個方面的因素。也就是是通常所說的地質因素。其次是工程本身的因素，包括洞軸線方位、隧洞幾何尺寸等和結構面方位。

在GB 50487-2008《水利水電工程地質勘察規(guī)范》中，圍巖分類的地質因素有詳細的評分標準，但計算值一般偏低，實際工作中應該結合不連續(xù)面的不同組合，以及巖體的穩(wěn)定分析，針對特殊地質問題，對圍巖分類給予正確的評價。

7 幾點體會

1）引水隧洞勘察過程中，充分利用實測斷面的指導作用：①實測地層斷面能充分認識標志層和巖性特征，以此指導野外引水隧洞測繪，具有針對性和實用性；②內業(yè)工作分析整理時能指導地質剖面圖的繪制和圍巖工程地質分類，更直觀、更科學。

2）引水隧洞地下水調查，除了地下水位調查外，應注意硬巖（導水性、富水性好）和軟巖（導水性、富水性差）接觸部位可能存在承壓水，以及可能造成開挖過程出現(xiàn)涌水或者突泥的情況。

3）喀斯特勘察一方面應該通過了解溶洞的分布范圍和高程，與建筑物布置高程進行對比分析，評價巖溶對圍巖穩(wěn)定的影響。同時應研究本工程區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律，以指導施工過程中的巖溶分析和超前預報工作。

4）對不同巖石，圍巖分類主要考慮以下幾方面的情況。完整巖石即堅硬、節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖石，主要考慮建筑物的布置和巖石的初始應力狀態(tài)；塊狀巖石，節(jié)理裂隙較發(fā)育，有軟弱結構面，應對典型地段（如：淺埋段、進出口）進行節(jié)理裂隙統(tǒng)計，確定有代表性的產狀，分析可能的組合形式和不利組合出現(xiàn)的部位；軟巖工作重點應分析節(jié)理裂隙的不利組合外，還應調查物理力學參數(shù)、膨脹性和風化崩解等；層狀圍巖工作重點是調查了解巖石層面性質，其它重要的物理現(xiàn)象的調查，如：巖溶、滑坡等。

5）圍巖穩(wěn)定分析應該注意的問題。引水隧洞邊墻的穩(wěn)定，應該注意與建筑物軸線平行或者小角度相交的陡傾角的傾向洞內的貫穿性結構面；引水隧洞頂拱的穩(wěn)定，應注意是否有緩傾角結構面及其與其它結構面組成的不穩(wěn)定塊體。

［1］水利水電工程地質手冊［M］.水利電力出版社，1985，4：481—488.

［2］水利水電工程地質勘察規(guī)范［S］.中國計劃出版社，1999.

［3］GB50487—2008中國水利百科全書水利工程勘測分冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2004，11.