戈兰滩水电站地质条件综述

戈兰滩水电站地质条件综述

高玉生高义军吕振

摘要戈兰滩水电站工程区地震基本烈度为７度，库岸高边坡稳定问题是水库主要问题；枢纽区岩性种类较多，岩体变形特性差异较大，工程施工时采取了针对性措施，以提高岩体整体性，从而满足建基要求。对戈兰滩水电站基本地质条件和主要工程地质问题及处理措施进行了简要综述。

关键词戈兰滩水电站工程地质库岸稳定岩体质量力学参数变形

中图分类号．Ｉ、埘７０＋ｌ文献标识码Ａ文章编号１００ｒ７棚８０（２００９）增刊删笛２－０４

１区域地质概况

戈兰滩水电站地处无量山脉西南部，地势北高南低，山脉多呈肿ｓＥ向展布，与区域构造线基本吻合。区内地势高峻，峰峦连绵，沟谷发育。山脉海拔高程一般在ｌ５００—３０００ｍ，最低处为李仙江河谷，最低点高程约为３６６ｍ。切割深度一般大于ｌ０００ｍ，多属高中山区和中山区。

本区出露有元古界、古生界、中生界、新生界地层，及燕山期、印支期、华力西期侵入岩，和华力西期玄武岩、中酸性喷出岩、中基性喷出岩等岩浆岩。

本区地质构造受欧亚板块与印度板块相对运动的影响，经过多次开、合、升、降、剪、斜、滑、旋等构造运动，基本上形成了澜沧江断裂带、哀劳山断裂带、红河断裂带和师宗断裂带为界的大地构造格局。李仙江流域地处云贵高原西南边缘，横断山脉南端，东部以哀牢山脉同红河分界，西部以无量山脉同澜沧江分界，地势北高南低，处于红河断裂带和澜沧江断裂带之间，区内主要断裂有小江断裂、曲江断裂、石屏一建水断裂、红河断裂、南汀河断裂、黑河断裂、澜沧一勐遮断裂、打洛断裂、无量山断裂、奠边府断裂、阿墨江断裂等。

自有地震历史记录以来，工程区范围内无破坏性地震发生，场地地震危险主要来自外围地震带的强震影响，其中通海一石屏强震带和思茅一普洱地震带的影响较大，耿马一澜沧地震带次之，最大影响均为５度。工程区地处相对稳定的构造单元。在工程区４０ｋ范围内无大的活动性断裂分布，故工程处于区域构造相对稳定区域。

据ｌ：４００万《中国地震动参数区划图》（ＧＢｌ８３０卜２００１）及云南省地震工程研究院提供的《云南省李仙江戈兰滩水电站工程场地地震安全性评价报告》，工程区地震动峰值加速度为０．１０９，相当于地震基本烈度７度。

２库区工程地质

戈兰滩水电站库坝区位于青藏高原东南缘的横断山南部纵谷地区，库区地层主要由碎屑岩构成，局部有碳酸盐岩分布。根据库盆的主要岩性、两岸分水岭形态等水文地质条件、断层性质、位置和规模判断，库盆已具备封闭条件，水库蓄水后产生永久渗漏的可能性不大。库区内无具开采价值的矿产，不存在文物古迹。水库两岸正常蓄水位以上均为陡坡地形，水库不存在浸没问题。水库固体径流来源主要为库岸再造产生的堆积物，将有相当数量的推移质进入库区，造成一定的水库淤积。综合库盆地层岩性、库水水头、区域构造应力场、断层规模以及地震震级等因素判断：水库蓄水后，触发较大地震的可能性不大，即使发震，对工程区的影响烈度小于本区的地震基本烈度，对建筑物不致造成威胁。

库岸高边坡稳定问题是该工程的主要地质问题之一，勘察中根据库岸边坡的物质组成、结构类型

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的安装问题，对保护闸底板起到良好作用。司天津３毗２２

由浮筒和钢索制做长约３００ｍ的拦污排有效的莘龙男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公解决了施工期河道污物问题。司天津３００２２２

作者简介

（收稿日期２００９一凹一２２）李润芝女工程师中水北方勘测设计研究有限责任公高玉生等・戈兰滩水电站地质条件综述・５３・

等，将库区两岸边坡大致划分为岩质边坡（Ｉ）和松散堆积层边坡（Ⅱ）两大类。岩质边坡，根据其结构类型及结构面组合情况等进一步划分为顺向边坡（Ｉ，）、逆向边坡（Ｉ：）、斜向边坡（Ｉ，）、碎裂岩质边坡（Ｉ。）４个亚类；松散堆积层边坡，根据松散堆积层的物质组成又进一步划分为粘性土边坡（Ⅱ，）、粘性土夹碎石边坡（Ⅱ：）、碎石土边坡（Ⅱ，）３个亚类。在对库岸边坡分类基础上，结合不同类型库岸边坡稳定性的初步评价，对水库蓄水后，两岸边坡稳定性进行了预测。预测水库蓄水后，稳定的库岸占库岸总长的３４％；基本稳定的库岸占库岸总长的３６．５％；稳定性较差和稳定性差的库岸分别占库岸总长的１１．６％和１７．９％，累计达到２９．５％。水库蓄水后库岸总体稳定性一般，其主要破坏形式为浅层土质滑坡和塌岸。预计坝址—李仙江下桥库段在水库蓄水后，库岸滑坡和塌岸将普遍存在，其中以三楞一比底最为严重，坝前ｌｈ范围内库岸基本稳定。因此，建议工程施工及水库运行期，对库岸稳定较差一差的地段，尤其是对比较大的潜在滑坡应进行监测，必要时采取适当处理措施。

目前水库运行水位约４４０ｍ，库岸尚未发现大规模的不稳定体，与前期勘察预测的结果基本一致。

３枢纽区工程地质条件及评价

３．１枢纽区地质概况

坝址区河谷除个别弯道外，为基本对称的Ｖ形谷。河流自北向南流经坝址，于季水面高程为３６５．５ｍ左右，河水面宽度一般５０～６０ｍ，坝址区两岸植被茂盛、覆盖层较厚。

坝址区地层主要为二叠系上统龙潭组（Ｐ２１），岩性主要为凝灰岩、火山角砾岩、砂岩、粉砂岩、凝灰质泥岩、粉砂质泥岩、炭质泥岩及少量蚀变玄武岩，其间穿插有华力西期中基性喷出岩（Ｐ２Ｍ）及蚀变辉绿岩、辉长岩（Ｕ４３）岩脉；二叠系下统茅口组（Ｐ１ｍ）、栖霞组（Ｐｌｑ）和三叠系上统一碗水组（Ｂｙ）分布在坝址区外围；第四系地层广泛分布。坝址区岩层走向隔弓１００～３３００，倾向ＳＷ，倾角６００～８００，产状较为稳定。坝址区大的构造不发育，主要发育四组陡倾角裂隙。坝址区物理地质现象主要为岩体风化、卸荷、滑坡和崩塌等。坝址区地层中，地下水类型主要有两种，即第四系松散堆积物孔隙潜水和基岩裂隙水，并以基岩裂隙水为主。

坝址区微风化一新鲜的安山岩、辉绿岩、凝灰岩、火山角砾岩的孔隙率和吸水率均很小，饱和单轴抗压强度基本在７０ＭＰａ以上，属坚硬岩类；微风化一新鲜的凝灰质泥岩，由于其中凝灰质含量较高，从试验数据看，岩石饱和单轴抗压强度和变形指标属中硬岩范畴；炭质泥岩饱和单轴抗压强度平均值在５ＭＰａ以下，属极软岩。

３。２坝基开挖及利用岩体质量

３．２．１坝基开挖与岩体工程地质分类

坝基岩体开挖的原则是将河床坝段浅部卸荷岩体挖除，使基础坐落在微风化一新鲜岩体上；两岸根据建筑物的要求，结合实际地质情况，将建基面适当抬高，原则上将建基面置于弱风化带的中部，并采取一定的处理措施，以满足建筑物对地基的要求。一基础开挖边界按上述开挖原则，在原设计及优化设计高程的基础上，根据开挖岩体的风化、卸荷及受构造影响等情况，结合不同水工建筑物部位的要求进行了适当调整。

根据《水利水电工程地质勘察规范》（ＧＩ踟２８７—９９）坝基岩体工程地质分类标准规定的原则，参考坝址区岩体基本质量分级成果，结合坝基不同结构类型岩体的工程地质性状，确定坝基岩体地质分类见表ｌ。

表ｌ坝基岩体工程地质分类表・５４・水利水电工程设计ＤＷＲ既・２００９年第２８卷增刊

３．２．２坝基岩体质量分区

根据坝基地层岩性、坝基岩体类别及对大坝岩体物理力学特性分析，将坝基岩体质量分为Ａ－１９个区，各分区坝基岩体力学指标建议值见表２。

Ａ区：地层岩性为安山岩，主要分布在９’～１２。坝段。风化状态为微风化，次块状一块状结构，岩体类别为Ⅱ类。

Ｂ区：地层岩性为安山岩，主要分布在７。、

裹２戈兰滩水电站坝基岩体分区及主要建基岩体力学参数建议值表

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８’、１３’坝段。风化状态为弱风化下部一微风化，次块状，岩体类别为Ⅱ类。

ｃ区：地层岩性为二叠系龙潭组第二段（Ｐ２１２）蚀变玄武岩、辉绿岩侵入体（Ｕ４３）及安山岩，主要分布在ｌ’一５。坝段，安山岩分布在６’、７。坝段。风化状态为弱风化中下部一微风化，镶嵌碎裂结构或次块状结构，岩体类别为Ⅲ类。

Ｄ区：地层岩性为二叠系龙潭组第四段（Ｐ２１４）砂岩夹粉砂岩，主要分布在１６。坝段及１５’坝段部分地段。风化状态为弱风化一微风化，薄层状或镶嵌碎裂结构，岩体类别为Ⅲ类。

Ｅ区：地层岩性为二叠系龙潭组第二段（Ｐ２１２）火山角砾岩夹凝灰岩，主要分布在３。～５。坝段。风化状态为弱风化中下部一微风化，薄层一中厚层状结构，岩体类别为Ⅲ类。

Ｆ区：地层岩性为二叠系龙潭组第二段（Ｐ２１２）凝灰岩、砂岩，主要分布在２。．６。坝段。风化状态为弱风化中下部一微风化，薄层一中厚层状或镶嵌碎裂结构，岩体类别为Ⅲ类。

Ｇ区：地层岩性为二叠系龙潭组第三段（Ｐ２１３）凝灰质泥岩，主要分布在１２。．１５。坝段。风化状态为弱风化下部一微风化，薄层状结构，岩体类别为Ⅳ类。

Ｈ区：地层岩性为二叠系龙潭组第二段（Ｐ２１２）含凝灰质泥岩夹炭质泥岩，主要分布在６’、７。坝段。风化状态为弱风化下部一微风化，薄层状或碎裂结构，岩体类别为Ⅳ类。

Ｉ区：断层破碎带及辉绿岩蚀变带，散体结构，岩体类别为Ｖ类。主要分布在２’一８。坝段及１５。１６’坝段，其余亦有不同程度的分布。

３．３消力池、护坦利用岩体

消力池基础利用岩体为二叠系上统龙潭组（Ｐ２Ｐ）的凝灰质泥岩夹凝灰岩及华力西期中基性喷出岩（Ｐ’Ｍ）安山岩。其中凝灰质泥岩夹凝灰岩约占建基岩体的６２％，分布于靠右岸一侧。护坦基础利用岩体均为二叠系上统龙潭组（Ｐ２ｒ）的凝灰质泥岩夹凝灰岩。

消力池与护坦基础岩体均为微风化一新鲜状，其中凝灰质泥岩夹凝灰岩岩体质量类别为Ⅲ类，地震纵波速度一般３２３０—４７８０ＩＩｌ，ｓ，满足设计要求（¨≥３０００ｒＩｌ，ｓ）。局部基础岩体受开挖爆破及岩体卸荷影响，低于验收标准，现场均已采取针对性的

高玉生等・戈兰滩水电站地质条件综述・５５・

挖除、加密灌浆等措施。安山岩岩体质量类别为Ⅱ类，满足消力池基础要求。

３．４电站厂房及引水发电洞利用岩体

厂房地基坐落在微风化一新鲜的安山岩岩体上，基础岩体完整性较好，岩石强度较高，无大的不利构造，岩体结构类型以块状、次块状为主，局部镶嵌碎裂结构，按坝址区岩体分类，基础利用岩体以Ⅱ１类岩体为主，局部Ⅲ类，满足建筑物对地基的要求。

引水发电洞以Ⅱ、Ⅲ类围岩占洞身总长度的的６５％；Ⅳ～Ｖ类围岩约占洞身总长度的３５％。３．５坝基抗滑稳定问题

坝基岩体缓倾角结构面不发育，在坝基范围内，仅在左岸发育两条缓倾角剪切带，其中ｌ条产状为ＮＷ３４０。～３５００／ｓｗ么ｌｏｏ，倾向下游偏右岸，另１条产状为ＮＥｌｏ。／Ｎｗ么５０一１０。，倾向上游偏右岸，两条剪切带带内物质均以岩块、岩片、岩屑为主，延伸长度不大，且均发育在弱风化岩体内，新鲜岩体内尚未发现缓倾角结构面。除此之外，在坝址上游１９０ｍ的河床左侧见有ｌ条ＮＷ３ｌｏｏ，Ｓｗ么２５０的挤压破碎带，延伸长度大于１５ｍ，距坝址较远，对坝基抗滑稳定不起作用。因此坝基不存在深层滑动问题，坝基抗滑稳定控滑面为坝基岩体与混凝土接触面。

３．６不均匀变形问题

坝基利用岩体岩性种类较多，既有喷出岩、侵入岩，又有沉积岩。根据其工程地质特性坝基岩体分为Ⅱｌ、Ⅱ２、Ⅲ、Ⅳ类，从坝址岩体力学参数可以看出，河床坝基安山岩及左岸Ｐ２１２段凝灰岩和火山角砾岩属Ⅱ类岩体，抗变形能力较强，弹性模量和变形模量一般大于１０ＧＰａ；而右岸Ｐ２１３段以凝灰质泥岩为主，属Ⅲ类岩体，抗变形能力次之。左岸靠近安山岩Ｐ２１２段上部２５ｍ左右为凝灰岩、凝灰质泥岩夹炭质泥岩透镜体，侵入岩蚀变带及挤压破碎带附近岩体完整性相对较差，属Ⅳ、Ｖ类岩体，抗变形能力较差，从变形角度看，为坝基利用岩体薄弱环节，对此类抗变形能力较差的岩体，施工时根据建筑物要求，进行了撬挖与加强固结灌浆处理，对炭质泥岩、断层破碎带及侵入岩蚀变带等进行了槽挖处理；此外，为提高坝基的整体性和坝体整体的抗变形能力，对相应坝段基础面进行了布设加强钢筋处理，经处理后，整体满足坝体建基要求。

３．７两岸坝肩及厂房后边坡稳定问题

两岸坝肩边坡类型主要为粘性土夹碎石边坡，自然坡度一般在２５０～４００，按库岸边坡稳定分级，自然状态下属Ｂ类基本稳定边坡，为保证基坑开挖后，两岸坝肩边坡的稳定性，地质建议两岸坝肩土层及全、强风化层的边坡适当放缓，并做好排水和植物防护等措施。

厂房后边坡３９３．１ｍ高程以上边坡高约１３０ｍ，岩体主要为华力西期中基性喷出岩（Ｐ２Ｍ）安山岩及二叠系上统龙潭组Ｐ２１２段的凝灰岩、火山角砾岩及凝灰质泥岩等。其中Ｐ２１２段地层基本出露于鹌０ｍ高程以上，以下为组成厂房后边坡主体的安山岩体。Ｐ２１２段岩体呈强风化状，４９０ｍ高程以上呈全风化状。上部残积物及Ｐ２１２段岩体强度低，在降水作用下易发生破坏，已进行了三维植被网防护，处理效果较好。安山岩体风化受地形及囊状风化影响，强风化下限呈斜线出露在边坡底部３。机组中心线附近，边坡上游侧呈强风化状，下游侧呈弱风化一微新状。强风化安山岩体为镶嵌碎裂结构，岩体完整性较差，边坡开挖过程中有小的掉块及超挖现象发生，坡面均已进行了锚喷处理。下部强风化及少量弱风化岩体的稳定性受控于岩体中的结构面，边坡开挖过程中发现岩体内有不利于稳定的结构面存在，并在４１６～４３６ｍ高程处有沿结构面塌滑现象，现场对风化状态较差岩体及有结构面存在的岩体均已进行了锚索及锚喷处理，边坡整体稳定。

通过对两岸坝肩及厂房后边坡几年的变形观测，未发现有连续变形的趋势，两岸坝肩边坡基本稳定。

作者简介

高玉生男教授级高级工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津３０吃２２

高义军男教授级高级工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津３００２２２

吕振男工程师中水北方勘测设计研究有限责任公司天津３００２卫

（收稿日期２００９—０９—２２）