思林水电站坝区岩溶水文地质特点及其对工程建设之影响.docx
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1、思林水电站坝区岩溶水文地质特点及其对工程建设之影响摘要思林水电站坝址区岩溶强烈发育,大坝、地下厂房、导流洞等主要建筑物均遭遇岩溶。岩溶对工程建设带来了诸多不利影响,如岩溶涌水、河水倒灌、围岩稳定等。本文通过对其岩溶发育特征的介绍,便于针对各建筑物特点,采取不同的工程处理措施。关键词思林水电站 岩溶水文地质 工程影响 工程处理前言 思林水电站位于贵州乌江中游河段,距下游的思南县城23km。是一个以发电为主,兼顾航运、防洪和灌溉综合效益的水利枢纽。水库设计正常蓄水位440m,上游接构皮滩水电站厂房尾水,总库容亿m3。最大坝高117m,装机容量1000MW。经1995年可研论证,思林水电站的原推荐方
2、案枢纽布置为:玉龙山坝线、碾压混凝土重力坝、右岸地下厂房、左岸垂直升船机,施工导流方案为左岸2条导流洞。该电站坝址区以可溶岩为主,岩溶发育,规模较大,特别是左岸发育多个大规模的岩溶管道系统,为工程建设的主要不利因素之一。本文将对其岩溶水文地质特点及对工程建设的不利影响作简要介绍。 1基本地质条件地形地貌坝址位于思林粮站至F4断层间的两扇岩附近。自思林粮站起河流走向由N45E转至S65E,至下游4km乌江与龙底江汇合后转向北,形成河间及河湾地块。坝址区河段山体雄厚,除500-525m为乌江宽谷期岩溶台面缓坡地形较开阔外,上下均为45-70陡坡,基本呈对称“V”型,枯水期河面高程364m左右,水面
3、宽70-120m,水深20-30m,汛期涨幅可达25m,440m高程时谷宽265m。地层岩性从上游至下游,涉及的地层主要为二叠系下统至三叠系下统之灰岩和泥页岩,第四系堆积物分布零星。各层简述二叠系下统栖霞、茅口组:为厚、巨厚层灰岩,含燧石结核。吴家坪组:分P2w1、P2w2、P2w3、P2w4、P2w5共5段。其总体为含燧石结核灰岩、硅质岩、硅质灰岩夹泥页岩、炭质页岩、煤层等。其中P2w1夹劣质煤层、P2w3、P2w5泥页岩与硅质岩、硅质灰岩呈互层状。长兴组:深灰色中厚-厚层含燧石结核生物碎屑灰岩。三叠系下统夜郎组,分三段第一段,为薄-极薄层粘土岩夹泥质灰岩。第二段,分三层:第一层为薄-极薄层
4、泥晶灰岩。第二层为中厚-厚层泥晶灰岩、白云岩等。第三层为极薄-中厚层泥质灰岩、泥晶灰岩等。第三段,为紫红色薄-中厚层粘土岩夹灰岩。永宁镇组,分两段第一段,上部极薄-中厚层粉晶灰岩、灰质白云岩,下部中厚-厚层。第二段,分为两层:第一层角砾状白云岩夹灰色极薄层白云岩,第二层薄、中厚层白云质灰岩、灰岩夹多层角砾状白云岩透镜体。第四系主要有分布于两岸阶地及河床的冲积亚粘土和卵砾石层,分布于山脚的多为崩积块碎石夹粘土,分布于较平缓岸坡的多为残坡积粘土夹碎块石。地质构造主要地质构造有塘头向斜、F4断层。塘头向斜轴在F4断层下游120m横穿乌江两岸。坝址主要位于塘头向斜NW翼,该翼在F4上游地层发生倒转,岩
5、层产状N40E,NW70;F4断层为一区域性断层,产状N43 E,NW60。裂隙发育多组。物理地质现象主要物理地质现象主要有卸荷、崩塌、岩石风化及夹层夹泥。卸荷多见于岸坡,主要沿NW向裂隙扩展,平行河流。崩塌见于陡壁岸坡,下多有崩塌堆积物。泥页岩、粉砂岩含量较多的地层如P2w1、P2w3、P2w5、T1y1、T1y3层,物理风化强烈,分级明显,可分为强、弱、微三级;灰岩以化学风化为主,分级不明显,大致分为弱、微二级。2岩溶、水文地质特点概况坝址区两岸岩溶泉点发育,钻孔地下水位长观高于河水位,乌江属地下水补给河水类型。地下水横向径流带发育,两岸300m范围内属地下水低平带,水力坡降约%。根据地表
6、调查、平硐、钻孔等揭示,坝址区对建筑物区有较大影响的岩溶系统或管道共有10余个。如图2-1所示。左岸P1q中有K-12暗河,P1m中有K-11岩溶泉、Sj-5季节性岩溶泉;P2c内有K-30岩溶管道系统;T1y2内有K-31岩溶管道系统,T1yn1中有Sj-3、Sj-20季节性岩泉溶。发育规模较大的有K-12暗河:发育于P1q灰岩内,沿层面发育,常年有水,为一暗河通道,流量变化大,汛期可达13m3/s。源头在符家沟盲谷,总长,出口高程高于枯期河面10m左右,洞内有砂卵砾石分布。K-11岩溶管道:发育于P1m灰岩内,沿层间褶曲顺层发育水平溶洞,洞口分布高程高于河面10余m,可见洞长14m,宽13
7、m,高8m,枯期流量为2-3L/s,有冷风吹出,推测内部有较大溶洞。K-30岩溶管道:发育于左岸P2c灰岩中部,沿层面发育,常年有水流。其汇水面积,一般流量9140L/s,汛期洪峰流量大。有分支溶洞与S2连通,内有多层岩溶管道及倒虹吸管道。K-31岩溶管道:发育于T1y2-2,沿层面及NW向横张裂隙发育。出口高程高于河面10余m,由洞口向山内呈阶梯状下降至366m高程后顺层发育水平溶洞,据平硐揭露其在深部形成多个岩溶潭,在河水面以下尚有出口。其汇水面积,多年平均流量51L/s,汛期洪峰流量大,见由PD-23平硐内溢流。右岸P1m中有K-28岩溶管道,P2c内有S-65岩溶管道系统;T1y2内有
8、K-29落水洞系统、S-64岩溶泉、Sj-2、Sj-4岩溶泉等。发育规模较大的有K29落水洞系统:位于右岸地下厂房地表500m岩溶台面上,发育于T1y2-2中厚-厚层灰岩中,深大于7m,下为溶蚀裂隙,洞口上方为一顺层发育的溶蚀沟槽,距K29约432m处为K90落水洞,其后尚有K91落水洞。该沟槽平时干涸,大雨时汇聚谷坡地表水注入落水洞,后排向乌江。其与河边S64连通。S-64:出口发育于右岸T1y2-2灰岩河边,一般流量80L/s,其与K29连通,河水面下尚有出口。汛期洪峰流量大。Sj-2岩溶管道:出口发育于右岸两扇岩下游T1y2-3-2灰岩中,一般流量5-20L/s,河水面下尚有出口,平硐内
9、揭示长80m,宽高3-5m。汛期洪峰流量较大。岩溶、水文地质特点对地表调查的洼地、落水洞、岩溶泉及钻孔、平硐揭示的溶洞等进行分析,思林坝址区岩溶发育有如下特点地层的岩性、构造对岩溶作用控制明显。P1q、P1m、P2c、T1y2-2地层,灰岩、白云质灰岩,质地纯,岩性均一,发育大型溶洞、暗河,如K-12、K-30、K-31、K-29、S-64等,属强岩溶、强透水层,;T1y2-1-2、T1y2-3、T1yn地层为薄-中厚层灰岩、白云质灰岩,夹较多薄层泥页岩,岩溶化较弱,主要发育中小型溶洞、裂隙型管道,如Sj-2、Sj-3、Sj-4、Sj-20等,属中等岩溶层,中等透水岩组;T1y2-1-1、P2
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