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1、1索风营水电站地下厂房主要工程地质问 题评价摘要：索风营水电站地下厂房自 2002 年 10 月下旬大规模开挖以来，各部位地质条件得到了不同程度的揭露及验证，据目前地质情况分析，整体围岩稳定，但存在局部结构岩体的变形破坏、岩溶涌水、河水倒灌等工程地质问题，需根据各类情况作进一步的加强处理。 关键词：索风营水电站 地下厂房 工程地质问题 工程处理 0 前言 索风营水电站地下厂房系统，布置于右岸，包括引水隧洞、厂房、主变洞、尾水隧洞，为 3 洞 3 机形式，总装机容量 600MW，受断层、岩溶、层间错动等影响，地质条件较复杂，加上交通洞、施工支洞的布置，地下洞室纵横交错，工程地质问题较多。其中地下
2、厂房跨度 24m，长 135.5m，高 60.405m，其自 2002 年 10 月下旬大规模开挖以来，上、下部位的地质条件得到了不同程度的揭露与验证，据此，在工程地质条件重新分析及与前期资料对比的基础上，现将主要工程地质问题评价介绍如下。1 基本地质条件1.1 地形地貌索风营坝址区为峡谷地形，两岸由两层高大雄伟的顺河陡崖组成，在两陡崖间为T1y3 泥岩形成的缓坡台地，T1y3 台地沿层面倾向上游。河谷呈基本对称的“U”型河谷，其以强烈的崩塌及溶蚀作用为主，漫滩分布零星且窄小，阶地残缺不全，共23 级阶地隐约可见。坝址区河流流向 N710 E，枯期河水位高程 758-762m，河水面宽 547
3、5m，水深 510m。1.2 地层岩性岩层倾向上游，从上而下，洞室围岩岩性依次为 T1y2-3 厚层至巨厚层块状灰岩，T1y2-2-2 中厚层灰岩，T1y2-2-1 薄层灰岩，T1y2-1-3 极薄-薄层灰岩。从上至下，岩层单层厚度逐渐变薄，层间炭质薄膜逐渐增多，薄、极薄层灰岩夹层及层间错动极其发育，局部兼有揉皱现象。岩层产状略有变化，近河岸 N7080W，SW2035，靠山内 N6580E，SE2025。 1.3 构造右岸地下洞室涉及的主要断层有 f2 断层，该断层及两侧与之平行的结构面主要对引水隧洞进口段有较大影响。其余地段层间错动、夹层极其发育，如目前揭示的fj2fj6，及 fpd2-4
4、-1 等。T1y2-3 内仅见裂隙发育，局部层面偶有泥膜；fj2，为 T1y2-3/T1y2-2-2 分界面，厚度变化较大，性状时好时差；T1y2-2-2 内主要有 fj5 及小断层 fpd2-4-1，均较连续，厚度大，泥质充填，性状差，并局部岩溶；fpd2-4-1 倾角陡于岩层。fj6，为 T1y2-2-2/T1y2-2-1 分界面，性状其本同 fj5；T1y2-2-1、T1y2-1-3 岩层均薄，层间夹层及层间错动极其发育，厚度大于 1cm 的间距在 0.7-1m 左右，连续，多有软化现象，fj3、fj4 仅为其中的略具代表性的两条，fj4 厚度达 1030cm，一般层面则多有炭质薄膜。厚
5、层、中厚层灰岩中裂隙少量发育，以 NNE、NEE 两组陡倾裂隙为主，厂房区除少数较大裂隙充填有泥质，局部并有溶蚀现象外，一般裂隙以方解石充填为主，面平直粗糙，宽小于 0.5cm，连通率小于 30%，主变洞或近地表多有夹泥现象。薄、极薄层灰岩，方解石脉及隐节理发育，间距小于 0.1m。1.4 岩溶水文地质3据前期钻孔勘察，地下水位近岸边为 761762m，靠山内为 763m 左右，一般高于河水位 13m，水力比降 12%，为地下水补给河水动力类型，地下水低平带宽大于 230m。岩溶主要沿断层、裂隙及顺层发育。最大岩溶为 K11 岩溶管道。经前期勘探，其在 PD2-2 底板下分布长达 70 余米，
6、最低高程在 762m 左右，主要沿 N70E 裂隙发育，呈一缝状岩溶管道，宽度 12m，下部顺层发展（fj5 及 fpd2-4-1），形成倾向河流的带状岩溶管道，其主要出口可能有多个，Sb4、Sb6 等。2 主要工程地质问题分析与评价2.1 围岩分类及稳定性分析从开挖揭露的情况来，前期预测的地层岩性和主要结构面同开挖后的情况是一致的，主要差别在于分界线、结构面的具体位置，产状及性状略有差异。（1）围岩分类及整体稳定性围岩基本分类同前，为 II-IV 类。顶拱以 II-III1 类为主，根据开挖揭露情况展示图统计，T1y2-3（厚层灰岩）占56%，T1y2-2-2（中厚层灰岩）占 44%。T1y
7、2-3 厚层灰岩，层面不发育，稳定性较好，为 II 类围岩；T1y2-2-2 中厚层灰岩，结构面发育一般，稳定性稍差，为 III1 类围岩。边墙，以 III1-IV 类为主。上部为 T1y2-2-2 中厚层灰岩，属 III1 类围岩；中部为T1y2-2-1 薄层灰岩属 III2 类围岩，下部为 T1y2-1-3 薄、极薄层灰岩，岩体较破碎，层间夹层发育，稳定性差，属 IV 类围岩。综上所述，厂房区无大型断裂，且均为灰岩，岩层层厚成为影响围岩分类的主要因素，其虽 II 至 IV 类围岩均有，但影响洞室围岩稳定的关键部位顶拱为 II、III1 类围岩，对洞室稳定有利，厂房的围岩整体稳定。4岩体的物
8、理力学参数如表 1。表 1 地下厂房各层岩体力学参数建议值表地层岩性风 化容重变模湿抗压泊 松 比抗剪岩体综合抗剪断围岩分类单位弹抗系数Ko5(GPa)(KN/m3)(MPa)ffC(MPa)（MPa/m)T1y2-3厚层灰岩，块状结构。微新27.01212650.250.701.21.26II6000T1y2-2-2中厚夹薄层灰岩。层状结构。微新27.08.06.5450.300.651.01.0III14000T1y2-2-1薄层灰岩，薄层状结构微新27.06.074.0420.320.550.80.6III23200T1y2-1-3极薄、薄层层灰岩岩，夹炭质层。极薄层状结构。微新27.0
9、5.03.0400.320.550.70.5IV25008（1）以上参数未考虑溶洞影响。（2）岩体综合抗剪强度指完整岩体强度，层面及裂隙方向强度不能用此表。（2）局部结构岩体稳定分析顶拱：同前期分析，层间错动 fj2、fj5 与 N70E，NW70-80及 N0-20E，SE80两组陡倾裂隙组合，以层间错动面为顶剥离面，裂隙为侧向切割面，形成上游薄下游厚的楔形锥体。fj5 性状差，其在顶拱形成的塌落体，顶部沿面完全分离，稳定性较差，但影响范围小，据统计面积为 271m2，占 7.4%，锥体顶尖位于安装间 NE 下游角，最厚 6m左右。fj2 影响范围较大，面积为 1627m，占厂房顶拱面积的
10、44%，锥体顶尖亦位于安装间 NE 下游角，最厚为 13m 左右，其面性状比前预测稍好，局部尚有 c 值维系，稳定性相对较好。由于上述结构岩体的形成，并受裂隙的发育程度影响，而目前揭露的情况，大裂隙发育较少，一般裂隙连通率小于30%，岩体完整性较好，结构岩体尚能自稳。从目前开挖的情况，厂房顶拱 T1y2-3 厚层灰岩基本无掉块现象，开挖面较完整，而 T1y2-2-2 中厚层灰岩地段则主要在 fj2、fj5 及层面夹泥多的地段沿层间错动或层面剥离有小掉块，开挖面相对破碎，表现出叠板状，在下游拱座部位，由于fj5、fpd241、岩溶的发育，及平行洞轴线方向的反倾裂隙较多，稳定性较差。 边墙下游边墙
11、属顺向边墙，对于中厚层及薄层灰岩，夹层与层间错动发育，受裂隙切割后易产生顺层滑移块体，稳定性较差。T1y2-2-2 中厚层灰岩中构成不利底滑面的结构面有 fj5、fpd241、fj6。其中 fpd241 切倾角陡于层面，倾角 40，两侧9受裂隙切割，顶部以 fj5 为界，形成楔形体，稳定性较差。T1y2-2-1 薄层灰岩及T1y2-1-3 薄、极薄层灰岩中因夹层极发育，不利底滑面密集，其以 fj3、fj4 为代表，间距 15m 不等。就现岩壁吊车部位上段开挖揭露的情况来看，此类岩体破坏型式普遍存在，由于应力调整，岩壁产生卸荷松动，产生多处岩体后缘以平行洞轴线的陡倾直立裂隙为切割面，底面顺夹层、
12、层间错动向外滑移，最大位移量达到 7-8cm。上游边墙属逆向边墙，整体稳定，局部将因 N70E 反倾陡倾裂隙切割，产生小规模不稳定块体。就目前上段开挖揭露的情况来看，此类岩体破坏型式不多，仅局部存在。NE、SW 边墙均为横向坡，整体稳定，局部因裂隙切割有不稳定块体。根据上述条件，各结构面抗剪强度建议如表 2。表 2 厂房结构面抗剪强度建议值表结构面名称结构面倾角（）抗剪强度备注f(f)10c(c)（MPa）NNE、NEE、NNW 裂隙综合抗剪断（含岩桥）70900.650.5T1y2-3、T1y2-2-2 中连通率30%0.600.45T1y2-2-1 中连通率 30-40%0.550.15T
13、1y2-1-3 中隐节理发育。fj20.400.01综合11fj3fj6 等层间错动及 fPD2-4-10.250不含溶洞段T1y2-2-2 一般层面0.550.1不含泥质，间距 40-50cm。T1y2-2-2 有泥膜层面0.450.02集中于 fj2fj5 之间，间距 20-30cm。T1y2-2-1 中炭质及黄色泥质夹层120.280.002间距 5-6m。 T1y2-2-1 中一般层面0.450.02间距 10-20cm。T1y2-1 中炭质夹层0.300.005间距 0.71m。T1y2-1 中一般层面（含炭质薄膜）0.350.01间距0.1m。132.2 厂房涌水涌泥预测（1）K1
14、1 岩溶管道的涌水，因其地表积汇水面积有限，估计一般流量20L/s，汛期最大涌水 200L/s。（2）河水位以下开挖时，厂房基坑涌水除受 K11 岩溶管道的岩溶水补给外，尚接受河水倒灌，其进口主要沿岸坡顺层小溶洞、溶蚀裂隙及零星的小管道等。河水倒灌是地下厂房基坑涌水的主要形式及来源。（3）沿 fj5、fpd2-4-1 发育的溶洞中有黄色粘土及块石等洞室充填物，其下游侧揭露出口倾向厂房内汛期地下水活动加强，充填物将向厂房滑落，形成涌泥、涌水等不利地质现象，影响施工安全。2.3 处理建议（1）T1y2-3 厚层灰岩，为 II 类围岩，围岩基本稳定，支护措施需考虑局部因裂隙切割而可能产生的掉块、风化
15、及施工爆破影响，其主要分布于顶拱，建议喷锚支护；T1y2-2-2 中厚层灰岩，为 III1 类围岩，围岩稳定性稍差，顶拱建议喷锚加钢筋网，边墙喷锚支护；T1y2-2-1 及 T1y2-1-3 薄、极薄层灰岩，为 III2-IV 类围岩，围岩稳定性差，其分布在边墙部位，建议喷锚加钢筋网。目前开挖揭露的顶拱，设计方面主要进行喷锚支护，锚杆长度有 9m、6m 两种，间距 2.4m，喷钢纤维砼或聚丙烯砼（C25）15cm。（2）对局部结构块体加强支护，宜采用长预应力锚杆为永久性加固措施，顶部锚固深度最深应切穿 fj2，到达厚层灰岩一定深度，顶拱下游侧及下游边墙锚杆方向应尽量切穿并垂直 fj5、fpd2
16、41、fj6 等结构面，并采用快速监测方法对块体稳定进行监测。T1y2-2-1 及 T1y2-1-3 层位建议加系统长锚杆。目前设计方面对岩壁吊车梁位置布置了预应力锚索，但顶拱的围岩未作加强处理，安全度可能不够，应密切关注变形监测情况，同时需对下游边墙已出现的变形破坏，采用物探手段了解14变形松动圈厚度，尽快加强监测，清除已严重变形破坏的岩体，采取预应力锚杆、锚索等加强支护等措施。（3）对岩溶管道水宜采取抽排，对河水倒灌以堵为主的处理措施。岩溶管道水处理重点在于 K11 岩溶系统；河水倒灌处理则主要是对靠河侧岩溶管道进行封堵，同时对周边一定范围内进行帷幕灌浆，对尾水洞未能作帷幕灌浆的地段应在岩体表层作砼喷护。（4）对开挖揭露的岩溶管道、溶蚀带、断层等需局部深挖回填或灌浆处理。安装间上游边墙的 K11 溶洞，在开挖过程中为处理之重点，宜在开挖之前，在厂房区外对岩溶管道水进行引排后，对其进行灌浆充填，并用长锚杆加固。目前厂房内揭露的溶洞主要是沿 fj5、fPD2-4-1 发育，厂房顶拱下游侧
