某水庫壩址區(qū)白云巖巖溶發(fā)育特征及對工程影響

基于渭北地區(qū)碳酸鹽巖地層沉積建造環(huán)境,深入分析區(qū)域巖溶發(fā)育的背景條件,對東莊水庫工程區(qū)的巖溶發(fā)育特征進(jìn)行詳細(xì)闡述。研究成果表明:區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖的沉積發(fā)生在寒武紀(jì)—奧陶紀(jì),在地層形成后,存在兩個(gè)沉積間斷期,并據(jù)此將研究區(qū)巖溶劃分為沉積期同生巖溶、古老巖溶、古巖溶和近代巖溶。東莊水庫巖溶主要為沿河谷岸坡發(fā)育的近代巖溶,古老巖溶和古巖溶不發(fā)育,不具備發(fā)育連通性管道和大規(guī)模深部巖溶的條件,東莊壩址具備建壩成庫條件。

以貴陽軌道交通1號線下穿貴陽火車站段區(qū)間隧道工程為研究對象,采用三維有限元軟件,建立了受圍巖微裂隙影響的隧洞數(shù)值模型,通過對隧洞圍巖有無微裂隙時(shí)圍巖的應(yīng)力、位移及襯砌應(yīng)力場等方面的對比分析,結(jié)果表明:微裂隙的存在,會使隧道上覆巖體層的位移增大,同時(shí)促使隧道襯砌結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及彎矩增大,錨桿的軸力也顯著變大。建議在實(shí)際工程中,應(yīng)謹(jǐn)慎對待圍巖含微裂隙時(shí)的巖溶隧道施工,并采取可靠的措施以提高工程安全系數(shù),保障施工安全。

烏江彭水水電站地處中低山碳酸鹽巖地區(qū),壩址區(qū)地形呈"v"字型河谷,主要出露奧陶系、寒武系灰?guī)r、白云巖夾少量頁巖等。壩址區(qū)地層為巖溶層與隔水層、相對隔水層相間分布,風(fēng)化溶蝕填泥層帶是一個(gè)特殊的巖溶形態(tài),巖溶系統(tǒng)的主通道常沿風(fēng)化溶蝕填泥層帶發(fā)育,大致沿巖層走向、傾向發(fā)育,在中—強(qiáng)巖溶層中遇到斷裂一般會溶蝕擴(kuò)大,形成溶蝕大廳。研究壩址區(qū)巖溶系統(tǒng)的總體發(fā)育特征對樞紐總體布置、處理方案設(shè)計(jì)、保證施工安全均有重要意義。

以四川美姑河坪頭水電站壩址區(qū)深部白云巖砂化為研究對象,采用現(xiàn)場調(diào)查與室內(nèi)化學(xué)全分析實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,對白云巖砂化物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征及發(fā)育分布規(guī)律進(jìn)行研究。研究認(rèn)為:隨著白云巖巖溶砂化作用的發(fā)展,白云巖砂化物質(zhì)結(jié)構(gòu)演化特征為白云巖砂—白云巖(粉)—粉質(zhì)黏土。砂化物質(zhì)主量元素的化學(xué)遷移過程具體表現(xiàn)為:易溶物質(zhì)cao、mgo的不斷溶蝕淋失,難溶物質(zhì)sio2的明顯富集,al2o3、fe2o3在后期形成粉質(zhì)黏土過程中得到一定程度富集。白云巖砂化發(fā)育分布受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡變形破壞影響較大,平面上表現(xiàn)為不均一性,而垂向上則表現(xiàn)為明顯的分層特征。這一研究成果,對認(rèn)識該地區(qū)這種特殊的巖溶現(xiàn)象有特殊意義。

在野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，運(yùn)用自然歷史分析法和統(tǒng)計(jì)學(xué)對隧址區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和巖溶發(fā)育特征進(jìn)行了研究。研究表明地質(zhì)構(gòu)造對隧址區(qū)巖溶發(fā)育的影響主要表現(xiàn)為：①推覆構(gòu)造演化過程中，地層經(jīng)歷的抬升和穩(wěn)定使得區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育呈現(xiàn)多期性，垂直、水平溶蝕形態(tài)交替分布；②區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造通過控制巖溶水的循環(huán)通道，從而控制區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育的方向和規(guī)模；③區(qū)內(nèi)大型巖溶形態(tài)發(fā)育的向深性和方向性受斷層控制，同時(shí)發(fā)育規(guī)模也由節(jié)理裂隙密度決定；④褶皺核部及轉(zhuǎn)折部位多形成張拉裂隙，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，翼部徑流作用有利于巖溶發(fā)育。

位于西北地區(qū)某市附近的水庫壩址工程在建期間,筆者曾對該區(qū)段地應(yīng)力狀態(tài)做過詳細(xì)的現(xiàn)場勘察與研究工作。文中系統(tǒng)回顧和總結(jié)了當(dāng)前國內(nèi)、外對地應(yīng)力狀態(tài)的劃分方法,然后,在研究過程中結(jié)合本研究區(qū)的實(shí)際情況,采用了定量判別與定性劃分兩種方案對該水庫大壩壩址工程區(qū)的地應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了系統(tǒng)評價(jià)與劃分研究。研究結(jié)果表明:研究區(qū)水庫壩址工程區(qū)為低地應(yīng)力狀態(tài)。

巖溶地區(qū)的庫區(qū)滲漏問題一直是水利工程中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。河口村水庫庫壩區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜,局部發(fā)育有較大規(guī)模的溶蝕現(xiàn)象,在總結(jié)巖溶發(fā)育空間分布規(guī)律的基礎(chǔ)上,分析了影響巖溶發(fā)育的因素:本區(qū)的巖溶發(fā)育的分布與地質(zhì)構(gòu)造形跡的強(qiáng)弱、距離岸坡的遠(yuǎn)近、地表和地下水的強(qiáng)徑流區(qū)以及風(fēng)化卸荷作用密切相關(guān),在此基礎(chǔ)上分析了巖溶發(fā)育對水庫滲漏量和水庫防滲的影響,為水庫滲漏問題的評價(jià)和防滲設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

蓋下壩水電站工程為高山峽谷型電站,壩址區(qū)及附近巖石為碳酸鹽巖,屬中等堅(jiān)硬易溶巖。巖溶發(fā)育是影響本工程庫水外滲的重大工程地質(zhì)問題之一。從施工開挖揭示的各種溶蝕現(xiàn)象中分析巖溶發(fā)育特征及其規(guī)律,為防滲設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

某水利樞紐區(qū)構(gòu)造基本格局形成于早白堊世的燕山運(yùn)動,此時(shí)構(gòu)造應(yīng)力場以ne向?yàn)樽畲笾鲬?yīng)力方向,形成了規(guī)模較大的ne向百興向斜;漸新世以來,區(qū)域表現(xiàn)為大面積的間歇性隆升,構(gòu)造應(yīng)力場轉(zhuǎn)變以nw向?yàn)樽畲笾鲬?yīng)力方向,形成壩區(qū)占統(tǒng)治地位的ne向構(gòu)造,在堅(jiān)硬的巖層中形成大量節(jié)理裂隙,軟弱巖層中則表現(xiàn)為塑性變形。這種構(gòu)造特征對巖溶的發(fā)育具有控制性作用:(1)構(gòu)造發(fā)育史控制了巖溶發(fā)育演化史,(2)構(gòu)造運(yùn)動的間歇性導(dǎo)致巖溶的多層性及繼承性,(3)褶皺限制了巖溶呈ne向帶狀分布,(4)不同巖層內(nèi)構(gòu)造特征相異導(dǎo)致巖溶僅在某些巖層內(nèi)較發(fā)育,(5)節(jié)理裂隙控制了巖溶發(fā)育的部位及形態(tài)規(guī)模。

坪頭水電站引水隧洞后段及廠址區(qū)各工程部位圍巖為震旦系燈影組細(xì)晶白云巖及含磷灰?guī)r等,由于細(xì)晶白云巖受巖溶作用影響強(qiáng)烈,溶蝕\"砂化\"現(xiàn)象明顯,巖體多呈\"砂包石\"狀,部分呈\"砂土\"狀,散體結(jié)構(gòu),自穩(wěn)能力極差,巖體以ⅳ～ⅴ類圍巖為主。開挖過程中,洞室?guī)r體塌方、掉塊現(xiàn)象嚴(yán)重。這種細(xì)晶白云巖溶蝕\"砂化\"的特殊地質(zhì)現(xiàn)象對洞室的塊體穩(wěn)定影響極大,對工程的影響也很大。在充分認(rèn)清和了解其形成機(jī)制及形成過程后,采取適當(dāng)、有效的處理措施,保證了洞室圍巖的穩(wěn)定和各水工建筑物的安全運(yùn)行。同時(shí)對今后工程再次遇到類似的情況,具有重大的指導(dǎo)和借鑒意義。

巖溶是導(dǎo)致水工建筑物滲漏和發(fā)生滲透破壞的重要因素之一,西北地區(qū)存在著高寒地區(qū)型巖溶,研究其發(fā)育程度、發(fā)育規(guī)律對工程設(shè)計(jì)具有十分重要的意義,并可指導(dǎo)工程基礎(chǔ)施工。

轎子山水庫壩址地層為侏羅系祿豐組砂泥巖互層,地質(zhì)構(gòu)造及物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,壩址區(qū)內(nèi)砂巖、裂隙發(fā)育的粉砂質(zhì)泥巖為含水(透)水層,較完整砂巖、粉砂質(zhì)泥巖為相對隔水層,因陡傾角節(jié)理發(fā)育巖體透水性差異變化較大。為工程安全起見,分析并研究壩址區(qū)附近工程地質(zhì)條件,對于建壩防滲具有重要意義。

緬甸某水電站上、下壩址區(qū)以碳酸鹽巖為主,巖溶為壩址區(qū)主要地質(zhì)問題之一。不同壩址區(qū)巖溶發(fā)育狀況不同,根據(jù)勘查資料及施工期間收集的地質(zhì)資料分析,論述了上、下壩址區(qū)巖溶發(fā)育狀況、影響巖溶發(fā)育的因素,從而對上、下壩址間的選擇提出建議。

介紹了三泉水庫的工程概況和地質(zhì)情況,對壩址的工程地質(zhì)特征及主要存在的工程地質(zhì)問題進(jìn)行了合理的工程地質(zhì)評價(jià)。

細(xì)鱗河水庫壩址地層砂礫組,以砂巖為代表的含水層和以泥頁巖為主的相對隔水層構(gòu)成了多層含水層,壩址處第四系覆蓋層以下基巖,兩岸山體基巖無明顯斷裂,穩(wěn)定性較好,庫區(qū)無明顯滲漏區(qū)。為了確保水庫擴(kuò)建工程的安全起見,分析并研究壩址區(qū)附近水文地質(zhì)條件,為其水庫擴(kuò)建提出依據(jù)。

通過對張峰水庫壩址區(qū)左岸滑坡的地質(zhì)條件分析和穩(wěn)定驗(yàn)算,評價(jià)其對左岸單薄山梁穩(wěn)定的影響,提出了工程處理措施。

【目的】研究崇左巖溶峰林區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律及對鉆孔涌水量的影響,深化對崇左巖溶峰林區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件的認(rèn)識,更好地指導(dǎo)今后在該地區(qū)開展地下水資源開發(fā)利用?！痉椒ā客ㄟ^對崇左巖溶峰林區(qū)128個(gè)鉆孔的深度、涌水量、巖溶發(fā)育特征等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,總結(jié)該區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)律及影響因素,并研究其對鉆孔涌水量的控制作用。【結(jié)果】研究區(qū)最小鉆井深50.02m,最大井深121.80m,平均深度為94.04m。成井86口,成井率為67.18%,有68.53%的鉆井涌水量分布于100～400m~3/d。鉆孔遇洞率為75.78%,平均線巖溶率為5.01%。在0～100m內(nèi)均有溶洞發(fā)育,100m以下未見溶洞發(fā)育。0～60m深度段巖溶較發(fā)育,溶洞高度為441.57m,占總高度的80.41%,線巖溶率(5.42%～12.91%)大于平均線巖溶率；但0～40m深度段內(nèi)溶洞全部或部分被充填,供水意義不大,而在40～60m深度段溶洞填充率小?！窘Y(jié)論】在該地區(qū)通過機(jī)井解決缺水問題的條件比較有利,機(jī)井井深不超過100m為宜；40～60m深度段是本區(qū)主要出水段。由于鉆孔均部署在地下水的補(bǔ)給區(qū),或位于巖溶發(fā)育相對較弱的地區(qū),鉆孔中溶洞主要以小型溶洞(小于等于2m)為主,大型溶洞(大于2m)較少。這種水文地質(zhì)條件和溶洞發(fā)育特征,導(dǎo)致研究區(qū)大部分鉆孔(68.53%)的涌水量分布于100～400m~3/d。

針對龍?zhí)了畮鞄r溶發(fā)育、水文地質(zhì)條件復(fù)雜的特點(diǎn),采取了多種勘察和試驗(yàn)手段,對該區(qū)域進(jìn)行了巖溶滲漏問題的綜合研究。通過分析庫壩區(qū)巖溶發(fā)育分布及其規(guī)律,以及暗河、溶洞、泉水分布情況及其與庫水的補(bǔ)排關(guān)系,對左、右岸鄰谷滲漏及壩區(qū)滲漏類型和成因進(jìn)行了總結(jié)。

小型水庫的工程地質(zhì)評價(jià)是水庫安全評價(jià)的重要組成部分。通過復(fù)核新發(fā)水庫壩址區(qū)工程地質(zhì)條件,從壩址區(qū)勘察、壩體質(zhì)量檢查等工作展開論述,充分利用已有工程地質(zhì)勘查資料,采用適當(dāng)?shù)目辈榧夹g(shù)手段,針對影響大壩安全的主要地質(zhì)缺陷和隱患開展勘查工作,分析病險(xiǎn)產(chǎn)生的地質(zhì)原因,為水庫安全評價(jià)提供地質(zhì)資料和物理力學(xué)參數(shù),對小型水庫安全評價(jià)提出地質(zhì)建議。

王莊水庫為均質(zhì)土壩,于1974年10月竣工蓄水,左壩肩為基巖邊坡,右壩肩為土質(zhì)岸坡.壩址區(qū)發(fā)育地層巖性主要為太古界五臺群老潭溝組花崗片麻巖和第四系松散堆積物,壩基為卵石混合土.大壩主要存在壩基滲漏及滲透變形問題,土壩體質(zhì)量較差.

bini水電站位于喀麥隆中北部的火山噴發(fā)的玄武巖臺地上。在壩址的勘察過程中,發(fā)現(xiàn)地下水有一定的承壓性質(zhì),且玄武巖中的多層凝灰?guī)r夾層起相對隔水作用。論文對玄武巖地區(qū)承壓水的發(fā)育性質(zhì)和分布特征進(jìn)行了進(jìn)一步探討。

貴州畢節(jié)的彝族少數(shù)民族地區(qū),山高坡陡,上萬畝耕地由于沒有水利設(shè)施均為旱土,為早日實(shí)現(xiàn)民族地區(qū)脫貧致富,建設(shè)水庫開展自流灌溉,使旱土變?yōu)榱继锍蔀榘l(fā)展良機(jī)。系統(tǒng)介紹了上、下壩址的工程地質(zhì)條件,通過綜合評價(jià)、比較,選擇了下壩址,為水庫的安全運(yùn)營打好了基礎(chǔ)。