水井水电站地质条件与地质问题探析
水井水电站采用引水式开发方式，建筑物主要为浆砌石重力坝、引水渠、引水隧洞、岸边地面式厂房等，下面是小编搜集整理的一篇探究水井水电站地质条件的论文范文，供大家阅读查看。
1、工程概述
水井水电站位于金沙江左岸一级支流五郎河中游(碧源河)上，地处云南省丽江市宁蒗、永胜两县境内。电站采用引水式开发方式，壅水建筑物采用浆砌石重力坝，最大坝高7.0m,引水渠采用矩形断面，长约4.9km,无压引水隧洞采用城门洞形断面，长约3.4km,岸边地面式厂房，电站装机容量为19MW(2×9.5MW)，工程为四等小(1)型电站。建筑布置见图1.
2、基本地质条件
工程区大地构造处于扬子准地台丽江台缘褶皱带的永宁-永胜(盐源)台褶束，区内构造变形以北东向和北西向两组断裂的共轭活动为特征。工程区地处横断山脉与云贵高原的结合部位，属横断山系的高山峡谷区，流域地貌特征以中、高山侵蚀地形为主，河谷多呈“V”字型。地层主要为三叠系上统的中窝组灰岩、泥灰岩与松桂组的砂岩、页岩地层。场区紧靠小金河-丽江断裂、程海断裂，新构造运动活跃，属区域构造稳定性较差地区。根据GB18306-2001《中国地震动参数区划图》，工程场地地震动峰值加速度为0.2g,反应谱特征周期为0.4s,相应的地震基本烈度为Ⅷ度。
工程首部枢纽区出露的地层为松桂组(T3sn)砂页岩以及第四系冲洪积(Q4al+pl)松散堆积物，河床覆盖层厚度4~7m.松桂组地层岩性以砂岩、页岩为主，岩层总体产状N15°~25°E,SE∠45°~85°，与坝轴线大角度相交。勘探成果表明岩体强风化带厚度2~5m,弱风化带厚度10~30m,两岸强卸荷带厚度2~5m.坝基覆盖层主要为混合土卵石，呈中密~密实状态。弱风化砂页岩岩体呈中等~弱透水性，微风化岩体呈弱~微透水性，第四系松散层渗透性强，具强透水性。
引水明渠布置在碧源河左岸山坡上，长约4.6km,采用矩形断面，尺寸3.3m×3.3m.渠道主要置于岸坡表部的残坡积层上，少量渠道置于裸露的强风化的砂岩、页岩地层上，在渠道进口段以及通过冲沟段时渠道基础置于卵石混合土层上。引水隧洞进水口位于碧源河左岸的贺家村后西南侧山坡冲沟内的山坡上，引水隧洞为无压洞，长约3.5km,隧洞进口轴线方向为SW244°，于火烧桥村位置转为SW224°，城门洞形断面，尺寸3.3m×4m.隧洞段平均埋深约230m,最大埋深460m.隧洞进出口边坡表部覆盖碎石混合土，洞身段基岩地层为三叠系上统的中窝组、松桂组，围岩岩性以砂岩、页岩、灰岩、泥岩、泥灰岩为主，岩体工程地质条件变化较大，工程地质性状差异明显，同时两条规模较大的断裂与隧洞大角度相交。
压力前池位于引水隧洞出口处，岸坡表部有近5m厚碎石混合土，基岩岩性为松桂组的弱风化薄层状砂岩夹页岩。压力管道长240m,为两条平行的明管沿NE65°方向布置，管道所在岸坡坡度较平顺，表层分布0.5~4m厚的碎石混合土，下伏基岩亦为松桂组的砂岩夹页岩，岸坡属横~斜向坡。镇墩基础置于强风化~弱风化岩体上，支墩基础置于强风化岩体上。厂房布置在碧源河左岸岸坡坡脚，为地面式厂房，长29.7m,宽13m.
厂房后边坡薄层~中厚层状砂岩夹页岩裸露，河床和漫滩则分布冲洪积成因的卵石混合土，厚2~10m,呈中密~密实状态。钻孔压水试验成果表明，弱风化岩体呈弱~中等透水性，河床内分布的卵石混合土具强透水性，地下水及河水对混凝土无腐蚀性。厂房基础置于弱风化基岩上，岩体的物理力学参数均能满足厂房承载及变形的要求。
3、主要工程地质问题
3.1右岸坝肩受泥石流威胁
推荐的坝址右岸紧靠下马田冲沟上游侧沟口，下马田冲沟主沟总长约3.6km,沟心总体坡度达14°，总汇水面积约3.2km2.该泥石流冲沟的形成区、流通区、堆积体边界清晰，为一典型的哑铃状泥石流冲沟形态。
基岩为松桂组的砂岩夹页岩地层，冲沟内岸坡上基岩裸露，植被较少，岩体风化程度深，沟蚀作用强烈，松散破碎岩体形成了该泥石流冲沟的物源。沟口主要堆积松散的碎块石夹少量漂石，且岩块表面干净无泥浆残留，因此判断其属稀性泥石流。另从其主沟及支沟的侵蚀速度以及沟口扇形堆积的萎缩特征判断该泥石流冲沟应处于衰退期。分析认为诱发该冲沟泥石流频发的主因是大气降雨的持续时间和雨量，当其遭受充分的前期降雨或单点暴雨作用时，该冲沟就会发生泥石流。现场调查该冲沟每年雨季均有泥石流发生，虽规模不大，但因推荐坝址右坝肩距离冲沟沟口较近，故其活动性仍对大坝的安全存在威胁，应引起足够重视，做好泥石流冲沟的排导防护设计以及坝体的安全防护设计工作。
3.2坝基渗透变形及绕坝渗漏问题
坝址区出露的地层为松桂组砂岩、页岩以及第四系冲洪积松散堆积物，其中河床覆盖层总厚度4~7m.河床覆盖层可分为①砂质粉土层，砾石含量约10%,砂含量约25%,细粒含量约65%,呈稍密状态，层厚1~4m;②混合土碎石层，块石含量20%,碎石含量50%,粉土含量30%,呈稍密~中密状态，层厚2~5m;③混合土卵石层，漂石含量22.1%,卵石含量36.7%,砾石含量22.9%,砂含量16.3%,细粒含量2.0%,该层呈中密~密实状态，层厚2~8m.坝基主要坐落于混合土卵石层上，其物理力学参数可以满足承载变形及坝坡稳定的要求，但颗分试验表明，该层的不均匀系数Cu=833.3,粒径级配的颗粒含量存在小于3%的平缓段，粗细颗粒的区分粒径为1.1mm,细粒含量为17%,因此判定坝基覆盖层存在管涌的可能。坝址覆盖层为强透水层，初步计算坝基可能的渗漏量在5000m3/d~10000m3/d左右，因此需要对覆盖层坝基进行妥善的防渗处理，坝基以及坝体两侧防渗范围均需延伸至岸坡基岩内。
3.3引水渠道岸坡稳定问题
引水渠道桩号1+128~1+965m段，岸坡基岩裸露，坡度40°~70°，表部为弱风化的砂岩、页岩。岩层产状N48°W,SW∠62°，主要发育两组节理：①N35°~60°W,SW(NE)∠45°~70°间距10~50cm,②N40°~60°E,NW∠45°~80°，间距50~80cm.采用赤平投影分析，见图3,可知层理与节理相互组合形成缓倾坡外的楔形体，致使该段边坡的自然稳定性较低，易发生岸坡变形现象。其中桩号1+830~1+850m、桩号1+920m附近分布有两处崩塌堆积体，均是受上述节理组合切割作用影响。
引水渠道桩号2+450~2+576m段，岸坡基岩裸露，坡度30°~40°，岸坡表部为强风化的砂岩、页岩，岩层产状N60°~80°W,NE∠70°~88°。发育两组节理：①N30°E,SE∠35°;②N40°~60°W,SW(NE)∠55°~75°，间距10~50cm.赤平投影分析，图4表明由于上述节理组的不利组合，在边坡开挖时可能局部形成不稳定块体。通过以上分析可知，渠道在以上段落施工开挖时，可能诱发基岩边坡的变形失稳，威胁施工安全，同时危及渠道高处、低处居民的生命财产安全。
3.4引水隧洞围岩稳定问题
隧洞揭露围岩主要为上三叠系松桂组(T3sn)、中窝组(T3z)地层，根据现场调查，隧洞段松桂组岩性主要表现为薄~互层状的石英砂岩、页岩，约占洞段长度的66.5%左右，该组中发育的页岩岩体强度低，且存在遇水软化的.特性，隧洞在穿越这类地层时自稳能力差。隧洞段中窝组岩性主要为的泥灰岩、泥质灰岩、灰岩，约占洞段长度的33.5%左右，该组中灰岩中的泥质成分较高，岩体强度偏低。且隧洞段区域性的断裂、褶皱发育，地层产状变化较大，岩体内节理裂隙发育，岩体破碎，隧洞围岩的完整性差。其中断层F95、F95-1断层破碎带宽度分别约为50~100m、10~20m,两者的破碎带组成物质一致，主要为碎裂岩、糜棱岩、构造片状岩、角砾岩，且胶结程度低，因此当隧洞揭露上述断层时隧洞围岩稳定问题极为突出。且两条断层均发育于可溶岩与砂页岩的接触带位置，加之，相应位置的地下水水头较高，因此隧洞开挖遭遇洞内突水、突泥的可能性较大。见图5.
结合五郎河流域其他在建工程的施工经验，隧洞穿越可溶岩地层时产生突水、突泥现象的可能性较大，直接影响隧洞围岩稳定及施工安全。同时隧洞施工降低了地下水水头，造成地表泉水流量减少或干涸，诱发地下水环境问题。因此综合判断引水隧洞围岩类别应以Ⅳ、Ⅴ类岩体为主，占比约在65%,部分Ⅲ类，占比约27%,极少Ⅱ类，占比约8%.
4、结语
文中总结的该项目的主要工程地质问题可能成为制约工程进度或工程质量安全的重大问题，因此应充分认识到泥石流对大坝的潜在影响，坝基渗透变形以及绕坝渗漏的发育影响程度，准确判断引水明渠开挖可能遭遇的各种施工地质问题，预判引水隧洞施工开挖可能遭遇的各种洞内地质灾害及可能诱发地下水环境等方面的问题。在此基础上采取施工地质超前预测预报措施，提前做好施工预案，以保证工程的顺利实施及运行期的工程质量安全。
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9.地质工作总结