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        江坪河水電站水文地質(zhì)特點及滲控對策研究

        2020-09-11 09:51:16劉惟軼殷彥高
        水力發(fā)電 2020年6期
        關鍵詞:趾板厚層帷幕

        劉惟軼,殷彥高,彭 凱

        (中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司,湖南 長沙 410014)

        1 壩址區(qū)水文地質(zhì)特點

        江坪河水電站壩區(qū)喀斯特地層廣布,地層由下游至上游為龍王廟組∈1l1-2粉砂巖、板巖,龍王廟組∈1l2-1厚層條帶狀灰?guī)r,龍王廟組∈1l2-2層泥質(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖,高臺組∈2g層泥灰?guī)r夾厚層泥質(zhì)灰?guī)r、少量白云質(zhì)灰?guī)r,孔王溪組∈2k1-1~∈2k1- 6層薄層泥質(zhì)、白云質(zhì)灰?guī)r、中厚層灰?guī)r夾泥灰?guī)r,白云巖,巖層傾向上游偏右岸。

        壩址區(qū)內(nèi)可溶巖和非可溶巖相間分布,屬多層含水結構類型,水文地質(zhì)結構及水動力與可溶巖地層的厚度、產(chǎn)狀、斷層發(fā)育程度關系密切?!?l2-1層為強富水地層,∈1l2-2、∈2g、∈2k1-1、∈2k1-3、∈2k1-5層為強~中等富水地層,∈2k1-2、∈2k1- 4、∈2k1- 6層為弱富水地層,∈1l1-2層為相對隔水層。

        1.1 巖溶

        壩址區(qū)巖溶發(fā)育,存在巖溶洞穴37處,泉點25個。巖溶發(fā)育具有以下特征:

        (1)所有泉點均向溇水排泄,主要的巖溶泉分布在壩址左岸,左岸∈1l2-1厚層灰?guī)r中的斷層F71為典型的巖溶管道滲流,滲徑遠,補給量大,向溇水排泄。

        (2)∈1l2-2、∈2g、∈2k1-2、∈2k1- 4等以白云巖、泥質(zhì)及白云質(zhì)灰?guī)r為主的地層中順層巖溶發(fā)育強烈,表現(xiàn)為順層溶洞、孔洞,屬巖溶裂隙性滲流,一般流量小,規(guī)律性差,出露位置分散,右岸比左岸相對發(fā)育,且常受相對弱巖溶地層制約。

        (3)在∈1l2-1厚層灰?guī)r中,左岸順斷層F71發(fā)育巖溶管道系統(tǒng),順斷層F11發(fā)育溶蝕縫。

        1.2 地下水系統(tǒng)

        地下水系統(tǒng)復雜,主要為巖溶地下水,根據(jù)含水層性質(zhì)及地下水埋藏條件,壩址區(qū)地下水分為孔隙-裂隙水、巖溶裂隙地下水、左岸∈1l2-1厚層灰?guī)rF71巖溶管道地下水等3類地下水系統(tǒng)。

        (1)兩岸谷坡中下部為∈1l2-2、∈2g層泥灰?guī)r、泥質(zhì)及白云質(zhì)灰?guī)r夾灰?guī)r,其上分布有強烈風化的∈2k1-2、∈2k1- 4、∈2k1- 6等部分已風化成白云巖巖粉的地層,這些地層透水性相對較差,具有一定的隔水性能,進而造成∈1l2-2以上地層中存在多層地下水位,層位較高的含水層水位普遍高于層位較低者。巖體中發(fā)育斷層或節(jié)理裂隙,各層之間受構造破壞,∈1l2-2以上地層地下水以順層流動為主,次為沿切層構造裂隙越流。

        圖1 右岸河灣地塊簡要水文地質(zhì)

        (2)厚層灰?guī)r∈1l2-1層無巖溶管道發(fā)育時,巖石致密、完整,抗風化能力強,一般為弱~微風化或新鮮巖體,弱~極微透水。無巖溶管道發(fā)育時,∈1l2-1厚層灰?guī)r地下水為巖溶裂隙水。在∈1l2-1厚層灰?guī)r中,除左岸順斷層F71發(fā)育巖溶管道,該管道地下水為巖溶管道地下水外,其他部位地下水為巖溶裂隙水。

        (3)右岸河灣地塊與庫水直接接觸的龍王廟含層由于局部深巖溶裂隙發(fā)育,壩址到下游河灣黑洞泉之間存在1條地下水位低槽帶,其地下分水嶺水位低于350 m,庫水可通過該低槽帶向河灣下游黑洞泉排泄。

        右岸河灣地塊簡要水文地質(zhì)見圖1。

        1.3 順層風化巖層

        大壩趾板基礎存在順層風化巖層。右岸趾板基礎高程383~402 m發(fā)育的∈2k1-2層為中厚泥質(zhì)及白云質(zhì)灰?guī)r,夾層發(fā)育,順層風化嚴重,局部白云巖粉化[1],為強風化巖體,巖層允許滲透坡降較低,巖體為4.4,軟弱夾層為1.56。右岸趾板基礎附近孔洞建筑物較多,包括泄洪放空洞、豎井、交通洞、灌漿平洞和長排水孔等,空間關系極為復雜,滲透路徑較短,風化和人工活動進一步破壞了巖體的完整性,滲控安全問題突出。

        圖2 防滲帷幕路線布置

        2 防滲線路總體布置

        防滲系統(tǒng)由左岸防滲帷幕、趾板區(qū)防滲帷幕及右岸防滲帷幕組成,左、右岸防滲帷幕分別包括310、365、425、476 m高程等4層灌漿平洞。左岸穿發(fā)電引水洞后轉(zhuǎn)向垂直巖層走向方向延伸,右岸穿導流洞、泄洪放空洞后延伸接溢洪道,過溢洪道后向山里延伸。防滲帷幕路線布置見圖2。

        3 防滲設計對策

        3.1 左岸F71巖溶管道系統(tǒng)封堵設計

        左岸F71巖溶管道系統(tǒng)位于392~455 m高程,寬5~10 m,有水流痕跡。F71巖溶管道系統(tǒng)橫穿左岸防滲帷幕,對防滲帷幕封閉性影響較大,其封堵處理對策如下:

        (1)410 m高程以上巖溶寬度大于2 m時,根據(jù)巖溶形狀,將巖溶壁開挖成上游寬下游窄的楔形斷面,至少應保證上層帷幕線的下游側開挖成上游寬下游窄的楔形,在上下游段開挖鍵槽。

        (2)410 m高程以下巖溶變窄,寬度小于2 m時,巖溶充填密實,可不清挖巖溶充填物,但上下游豎井應開挖至巖溶尖滅處;巖溶寬度大于2 m時,應將巖溶充填物清除并將巖面清挖至新鮮面。開挖后,采用微膨脹混凝土C25對巖溶管道進行回填。封堵結構見圖3。

        3.2 多層地下水防滲設計

        壩基下部∈1l1-2層粉砂巖可作為隔水地層,左岸及河床部位的帷幕接入該層5~10 m后形成封閉帷幕[2]。因巖層傾向上游偏右岸,若利用∈1l1-2粉砂巖作為右岸隔水地層,帷幕線需向下游延伸很長,工程量巨大,且右岸河灣地塊存在1條地下水位低槽帶,山體內(nèi)存在多層地下水。右岸帷幕路線只能向山里延伸至地下水位高于470 m高程處,再從∈2k層中高于470 m高程地下水位處將防滲線路往上游轉(zhuǎn)彎,垂直巖層走向方向延伸以封閉∈1l2-1層中厚層灰?guī)r,往南西方向防滲帷幕端點按170 m高程控制延伸至∈1l2與∈2g分層處。因此,右岸防滲只能采用懸掛式帷幕。防滲帷幕展開見圖4。

        3.3 右岸趾板基礎順層風化巖層滲控設計

        大壩右岸趾板基礎∈2k1-2層順層風化嚴重,允許滲透坡降較低。為滿足趾板基礎穩(wěn)定要求,對該段趾板結構及基巖進行了加固處理設計:趾板最大寬度19 m,厚2.0 m,表面布置1 500 kN預應力錨索,間排距4.0 m×4.8 m,并進行趾板基礎加強固結灌漿,間排距2 m×2 m,穿過∈2k1-2層深3~5 m。

        圖3 封堵結構(單位:mm)

        圖4 防滲帷幕展開

        為增強該巖層帷幕可靠性及趾板基礎滲透穩(wěn)定性,增設4道輔助防滲帷幕。其中,主、副帷幕之間設置的防滲帷幕采用化學灌漿,輔助防滲帷幕穿過∈2k1-2層并深入下部∈2k1-1層5~10 m。

        4 結 語

        江坪河水電站于2019年11月下閘蓄水,庫水位已上升至373 m高程。通過安全監(jiān)測成果和三維滲流計算成果的對照分析[3],初步表明滲控系統(tǒng)布置比較合理,防滲帷幕壅高了帷幕上游側水位,延長了繞壩滲流的滲徑,滲漏量得到一定控制?!?k1-2層整體滲透坡降較小,局部區(qū)域滲透坡降大,保證防滲帷幕的施工質(zhì)量及完整性,對關鍵性的排水孔采取必要的反濾保護,可有效避免地層的滲漏破壞。在此基礎上,工程滲控安全是有保障的。

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