四川大学水利水电学院峨眉山工程地质报告(13100字)

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四川大学水利水电学院峨眉山工程地质报告

水利工程地质实习报告

四川大学水利水电学院峨眉山工程地质报告

目录

1 工程任务及工区自然地理概况·····················1

1.1 自然地理位置····································1

1.2 自然地理概况·····································1 2工程区地形地貌、地质概况························2

2.1 坝区地形地貌·····································2

2.2 坝区地层岩性·····································2

2.21峨眉山总体地层岩性·······································2

2.22龙门硐坝址区地层岩性·····································4

2.3坝区地质构造·····································4

2.31峨眉山断层···············································4

2.32牛背山断层···············································4

2.33观心庵断层···············································5

2.34回龙山断层···············································5

2.35峨眉山背斜···············································5

2.36牛背山背斜···············································5

2.37桂花场向斜···············································5 3 工程部位岩体结构特征概况·······················6

3.1 主要结构面成因及类型·····························6

3.2 主要结构面产状、性质简述··························6

3.3 坝址区岩体结构类型·······························7

4专题分析······································7

4.1 坝基的稳定性分析·································7

4.2 坝址区边坡稳定分析·······························7

4.21坝址边坡稳定地质条件分析·································7

4.22拟建坝区岸坡稳定工程措施及建议···························8

4.3 坝区水文地质条件分析····························9

4.4 坝区渗漏问题分析································10

4.41坝区渗漏问题地质条件分析································10

4.42坝区渗漏防治措施及建议··································10 5 工区建筑材料情况及施工场条件调查··············11

5.1坝址区建筑材料概况······························11

5.2坝址区坝型选择··································12 6 最佳坝型选择··································14 7 结论和建议····································14

7.1结论············································14

7.2建议············································15

拟建龙门硐水库坝型论证

1工程任务及工程区自然地理概况

1.1 自然地理位置

峨眉山位于四川盆地南隅,地处四川省峨眉山市,地处长江上游,屹立于大渡河与青衣江之间,在峨眉山市西南7公里,东距乐山市37公里,是著名的佛教名山和旅游胜地,有“峨眉天下秀”之称,是一个集佛教文化与自然风光为一体的国家级山岳型风景名胜区。

1.2 自然地理概况

峨眉山最大相对高差达2600m。按其高程与高差,大峨山应属于强烈切割中山;龙门硐一代属于中等切割中山;山麓地带的龙马山、红珠山等则是具有残丘特征的低山,峨眉平原以西南高、东北低为特点。3098.8m的高海拔使得山区内热带、亚热带、寒带三种气候带兼备,且雨量充沛;山区内年均温按海拔分布大致为3.1℃~17℃;土壤中有中、酸、碱性土壤,非常适合各类植物的生长,植物种类繁多复杂,全山森林面积约667k㎡,森林覆盖率为87%。区内水系属大渡河水系。受西南高、东北低的地形控制,河流流向均自西南向东北,并在归入大渡河后继续东流至乐山注入岷江。峨眉山地区公路交通较为发达,成乐高速连接成都至乐山,还有成昆铁路在东南侧南北穿越,往来十分方便。

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图一 峨眉山地区水系图

2工程区地形地貌、地质概况

2.1坝区地形地貌

本次建坝工程位于峨眉山山麓黄湾乡龙门硐口,紧靠牛背山断层,地处东翼倒转断层上,坝址为北纬29度34分44秒,东经103度25分06秒,海拔540米。中国地质史上中生代末期的燕山运动,奠定了峨眉山地质构造的轮廓。而新构造期的喜马拉雅运动,及其伴随的青藏高原的抬升,造就了峨眉山。峨眉山由于山顶上是一大片古生代喷出的玄武岩,其下岩层受到保护而得以保持高度,又因山中内部“瀑流切割强烈”,进而形成了高2000米以上的“峡谷奇峰地形”。实习路线沿途地形因地层之分而多貌并存:如处于石灰岩层中有藏九老洞之类的岩洞地貌;花岗岩及变质岩区,形成了深峡谷地貌;山顶上玄武岩则形成熔岩平台地貌。

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图二 坝址卫星图

2.2坝区地层岩性

2.21峨眉山总体地层岩性

峨眉山地区的底层除志留系、泥盆系和石岩系完全缺失外,从前震旦系顶部至第四系地层均有出露,其中除前震旦系和上二叠统下部为岩浆岩外,其余是一套由碳酸盐岩、碎屑岩和泥质岩组成的,总计厚度七千余米的沉积岩。 从清音电站到坝址段,沿途有:峨眉山花岗岩(γ2 ),出露于峨眉山背斜核部的峨眉山玄武岩(P2β),斜斑玄武岩(具五~六变边形粗大柱状节理),微晶玄武岩(具细长柱状节理),杏仁状玄武岩,沉积岩,有除石炭系~中奥陶统外的所有地层。

实习区内无变质岩出露,具体岩性有砂岩,泥岩,石灰岩等。本次工程实习区主要是岩浆岩。峨眉山地区的岩浆岩可分为侵入岩与喷出岩两大类,侵入岩主要为峨眉山花岗岩,喷出岩为峨眉山玄武岩。

1) 花岗岩(Granite)

峨眉山花岗岩不整合伏于震旦系喇叭岗组之下,在峨眉山背斜核部,因遭受剥蚀出露于张沟、洪椿坪、石笋沟等处。峨眉山花岗岩呈灰白色、肉红色,似斑状结构和不等粒结构,矿物成分以正长石居多,含量在50%左右,其次为斜长石和石英,含有少量云母等。

2) 玄武岩(Basalt)

峨眉山玄武岩是大陆裂谷的喷溢产物,广布与黔川接壤地带,面积30余万平方公里。峨眉山地区玄武岩形成于晚二叠世早期,出露范围北起桂花场以北二道坪,南至大为,东低沙湾三峨山,面积约200平方公里,清音电站剖面实测厚度就有258米。峨眉山玄武岩根据其结构、构造可分为斜斑玄武岩、微晶玄武岩及杏仁状玄武岩。斜斑玄武岩是本区玄武岩的主要类型(见图四),呈青灰、灰绿、暗绿色,常具五、六边形粗大柱状节理(金顶金刚嘴最为典型),斑晶成分为斜长石,基质为斜长石、辉石、绿泥石、玄武玻璃等;微晶玄武岩一般为青灰、浅 绿灰、绿黑等色,主要矿物成分与斜斑玄武岩相似,只是微粒较小而已,常形成细长柱状节理(清音电站一带最明显)。杏仁状玄武岩中杏仁状含量一般为12%左右,最高达30%-35%,形状多样,大小不一,成分以石英、方解石、绿泥石、蛋白石居多。

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图三 斜斑玄武岩柱状节理图

2.22龙门硐坝址区地层岩性

龙门硐坝址地层岩性属三叠系中统雷口坡组(lT2 ),主要岩石有灰岩、白 云岩、砂岩和泥岩等沉积岩类。它们属于黏土岩类中的生物化学岩,以石灰岩、白云岩分布最为广泛。多数岩石结构致密,性质坚硬,强度较高,同时该岩类主要特征具有可溶性,在水流的作用下易形成溶蚀裂隙、洞穴、地下河等岩溶现象,影响水工建筑物安全的主要工程地质问题有坍陷、渗漏等。而坝址区大部分为灰岩和砂岩等,具有较好的工程性质;岩层之间夹杂着少量的泥岩,强度低,遇水 易软化,但其含量较少,且夹杂在灰岩、砂岩之中,对工程的影响不

大。

2.3坝区地质构造

峨眉山位于杨子地台西部边缘,由一系列背斜和复向斜组成,断裂纵横交错。这些褶曲与断层,在空间分布与成因上表现出明显的规律性:构造线方向可归纳为三组:南北向(峨眉大背斜、报国寺断层)东北向(峨眉大断层)北西向(观心坡断层、挖断山背斜、挖断山断层、万年寺向斜)。而本次工程实习区内褶皱构造主要有峨眉山背斜、二峨山背斜、牛背山背斜和桂花场向斜,断裂构造主要有峨眉山断层、牛背山断层、观心庵断层以及回龙山断层等。

2.31峨眉山断层

峨眉山断层分布于峨眉山南东侧。在本区域范围内,由西南杨村铺附近,北东经张山,至峨眉山市中区。区内长约40多公里,走向北东-南西,倾向北西,断面波状。倾角50~70度。北西盘逆冲于南东盘之上。北西盘往往发育拖拽褶皱和派生断层,南东盘地层局部倒转,并伴生一系列小褶皱和小断层。该断层最大断距部位在其核部,断距达3500余米,即北西盘峨眉山花岗岩逆冲于南东盘中三叠统雷口坡组之上。而北东段,也就是位于峨眉断陷盆地北西边缘,大部分被第四系掩盖,呈断续出露。如:凉水井、四零医院等地。其表现为北西盘上白垩统灌口组逆冲于南东盘上第三系之上,并使之倒转。

2.32牛背山断层

牛背山断层发育于牛背山背斜核部。走向北西,南东起于麻柳湾,经两河口、张山,北西至梁坪,长约9公里。其断面南西倾,倾角60度。两盘接触紧密,两河口附近可见下二叠统茅口组灰岩发生碎裂现象。属逆冲兼扭性断层。 大峨寺断层 西起石笋沟,东至华严寺,走向东西,长约5公里。横切峨眉山背斜和桂花场向斜,并错断观心庵和万年寺两断层。其北盘向西,南盘向东错动,为平移逆断层。东段北盘飞仙关组、嘉陵江组等地层局部倒转。 该断层隔水性良好,

潜水沿断面上升出露地表,形成了峨眉山玉液泉。

2.33观心庵断层

观心庵断层南东起于新开寺,经纯阳殿、观心坡,往北西延至喻田子,走向北西,长约15公里。断面南西倾,倾角65~75度。南西盘相对上升,表现为逆断层。该断层被北东向和东西向断层切为数段。南段新开寺至大峨寺,发育于峨眉山背斜东翼。因南西盘逆冲,致使北东盘地层发生倒转。中段牛心寺至唐山,发育于桂花场向斜南西翼,并斜切峨眉山背斜。南西盘上升形成息心所拖拽背斜,北东盘地层倒转,断距1500余米。北段麻子坝至喻田子,主要断于三叠系中,南西盘上升,发展为拖拽小褶皱。

2.34回龙山断层

回龙山断层发育在牛背山背斜南西翼近核部,走向为西北,断层面倾向西南,倾角65度。在回龙山南坡吉龙门洞河谷地可清楚看到断层面、断层破碎带、劈理、小型构造透镜体、地层不对称重复出现以及地层出露不全等断层证据。其性质为逆断层。

2.35峨眉山背斜

峨眉山背斜位于张沟--洪椿坪一带,轴向南北,长约7公里。北端被观心庵断层和万年寺断层斜切而不能北延;南端被峨眉山断层斜切而不能南延。其核部宽缓,出露最老岩层为峨眉山花岗岩。两翼不对称,西翼展布约18公里,出露地层为震旦系-下三叠统嘉陵江组,倾角10~12度;东翼展布约5公里,出露地层为震旦系-下第三系,倾角16~50度,新开寺以东的地层多已倒转。为一轴向西倾的斜歪背斜。

2.36牛背山背斜

牛背山背斜位于龙门洞一带,轴向北西,长约12公里。核部出露最老地层为下二叠统茅口组。两翼分别出露峨眉山玄武岩组-侏罗系。其北段黑水岗至雷岩,两翼较对称,倾角15~50度;中段和南段,受牛背山断层和伏虎寺断层的影响,两翼不对称,南西翼倾角35~60度,北东翼倾角60~75度。靠近背斜核部倾角变陡,并逐步发生倒转。

2.37桂花场向斜

桂花场向斜位于纯阳殿——桂花场一带。轴向北西,长约30公里,整体向北西倾伏呈箕状。被响水洞断层、灰厂沟断层错为两段:南东段由纯阳殿至桂花场,核部狭窄,其地层最新为下三叠统嘉陵江组。两翼地层为下三叠统飞仙关组-上二叠统峨眉山玄武岩。北东翼倾角由5~20度迅速变陡,南西翼受断层影响常发生倒转,在纯阳殿附近向斜仰起并收敛消失;北西段由红岩脚至黄湾,核部宽缓,两翼倾角6~45度。向斜迅速撒开,逐渐过渡为单斜。坝址区的河谷为横

向河谷,近东西走向,远离挖断山断层和牛背山断层,工区内不存在大的褶皱构造。V型河谷,河谷断面是软硬相间的层状泥砂岩,面向体.

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图四 峨眉山地区地质简图

3工程部位岩体结构特征概况

3.1 主要结构面成因及类型

峨眉山实习区主要先是沉积岩形成水平的层理结构,由于沉积岩沉积形成结构面;后来由于构造运动,受到地球内动力作用的影响,导致沉积岩形成褶皱。有些褶皱是倾斜甚至倒转,导致现在有一种结构面接近垂直;同时沉积岩留下的结构面若没有形成褶皱,也会在构造中形成水平分布的断层结构面。

3.2库区主要结构面产状、性质简述

库区河流左岸主要结构面走向南偏东13°,倾向南偏西82°,倾角接近90°。在竖直方向上有多组相互平行的近于垂直于地表的结构面,在水平方向上有与地表近于水平的多组解理面;在河右岸,主要结构面与左岸相近,但是水平结构面较发育,且右岸多泥岩,与左岸相比,抗风化能力差,岩体较破碎,坡度较缓,更多植被覆盖。

左右两岸的结构面多有分布,所以透水性较好;但是由于结构面直立,所以在工程地质性质上,若建坝,绕坝渗漏问题并不严重,主要需要考虑坝底条件及渗漏问题即可。

3.3坝址区岩体结构类型

坝址段主要是沉积岩经历内动力地质作用后的构造运动形成背斜,并且构造期的构造运动比较强烈,各层面间多为不整合接触,主要结构面与水平线几乎垂直。河岸裂隙开度不大,填充物不多,但是若要建坝,需要进一步考察结构面的贯通情况。左岸软硬岩性的岩层相间,软弱夹层等已被风化剥蚀,水平方向裂隙较发育,有沿河流方向的裂隙面。右岸由于人工开凿,较低矮平缓,切右岸也有垂直于河谷方向的裂隙,沿河流方向的裂隙开度不是很大。左右两岸的岩石强度可以达到做心墙及、骨料等的要求,开采方便。

4专题分析

4.1 坝基稳定性分析

坝址区岩石具有性质软弱、强度低,致密、均一、不透水,易发生压缩变形,抗风化能力较低等特征。该地区底部主要以白云质泥岩为主,中部以灰岩为主,上部大致为白云岩,而泥岩、灰岩、白云岩等属于黏土岩类。

该地区左右岸不对称,左岸岩性以黏土岩类为主,其半坡中修建的公路边坡没有设置防护措施,可见左岸较为稳定,可作进一步的基础勘测,有选择性地进行左岸坝肩加固处理。右岸主要以泥质堆积为主,但泥质堆积体的土层厚度不大,应该在开挖时,挖去泥质堆积土,增加右岸岸肩的稳定性。

坝址区左岸以石灰岩为主,岩性比较好。而右岸上层主要是泥质堆积体,下层主要为灰岩,因此坝基问题主要考虑石灰岩的影响。石灰岩岩体结构致密,性质较硬、强度较高,但其具有可溶性,在水流作用的影响下易形成溶蚀裂隙、洞穴、地下溶洞等岩溶现象,会影响坝体安全。主要安全问题有坍陷、渗漏等,因此在坝基处理时,可以在坝的上游设置水平铺盖,同时在坝址下游坝脚附近设置排水垫层、减压井和排水沟等措施,其水平铺盖的主要作用是延长渗径,把渗流坡降控制在允许的范围之内,以防止地基土发生渗透变形;而修建排水沟的主要目的是排走剩余渗流,降低坝体浸润线和下游的剩余水头。或者是采取修建防渗墙和坝基灌浆等措施。

4.2 坝址区边坡稳定分析

4.21 坝址区边坡稳定地质条件分析

边坡可能由于在人工开挖后,具备变形失稳的条件,边坡岩体中的应力将会不断调整,并使得再次期间岸坡失稳,左岸边坡可能出现崩塌,右岸边坡在地质作用下曾发生蠕动变形形成不对称河谷;而坝址处左岸边坡风化现象不明显,而右岸边坡风化较为严重,这也是导致边坡失稳的原因之一。

由分析可得,左岸边坡易发生崩塌,右岸边坡可能发生蠕动变形和滑坡现象。 崩塌是从较陡斜坡上的岩、土体在重力作用下突然脱离山体崩落、滚动,堆积在坡脚(或沟谷)的地质现象。由于左岸岩体被观察到有小规模崩塌的现象,而且左岸下方有采空区,岩体成碎裂结构,整体稳定性差,说明左岸岩体需要防止崩塌。而右岸边坡是长时期蠕动变形后的结果,因而,右岸边坡相对而言比较稳定但由于有曾发生过蠕动变形因此需要注意它的蠕动现象。

当大坝建于此处时,应该注意到坝肩的稳定性;左岸坝肩的原生沉积结构面是坝肩的横向切割面,而平行以河流流向的结构面可以作为底部滑动面,而如果岩体中有埋藏较深的侧向切割面时,坝肩就处于不稳定状态,而这些侧向切割面有可能是地质运动的构造结构面,或则是掩体崩塌后应力调整形成的卸荷裂隙。因而会导致左坝肩进一步崩塌,危及上面景区道路的安全。

由于坝址区地下水较充沛,因此需要对边坡地下水进行分析,地下水会软化和溶蚀岩石,产生净水压力,产生动水压力,增加岩体重量,促进风化作用,因此对边坡地下水应改进行处理。 右岸坝肩处为逆坡,相对于左坝肩更稳定,且未发现有底部滑动面以及崩塌现象,但右坝肩任需要进行进一步调查。 对于坝址处而言,景区公路沿坝址左岸处垂直于坝轴线,因而还需要考虑到景区游客的进出安全问题。

4.22拟建坝区岸坡稳定工程措施及建议

边坡稳定问题与岩体结构、地应力、地下水、坡高、坡脚、边坡开挖技术有关。对于左岸的岩体稳定需要清理,将坝址边坡表面松散软弱、风化破碎的岩层及浅部的软弱夹层开挖清除,对坝肩中的软弱夹层、层面、及断层裂隙等进行处理,对于破碎岩体和软弱夹层需要进行固结灌浆处理,或者进行锚固提高其工程性质。 对于右岸岩体则需要防止其岩石再次蠕动变形,需要防水减压,排除地表水时修建截水沟、排水沟;排除边坡的地下水需要修建排水廊道或者垂直钻孔,减小地下水的静水压力和动水压力,防止岩石被溶蚀,减轻边坡岩体的风化程度。 削坡减重,但需要正确削坡,建议在岸坡内部滑动面有深刻认识时再进行方案定制。

对于部分已知滑动面而且可能滑动的岩体体积较大,无法挖除时,需要进行锚杆锚固或者预应力锚固。 左岸坝肩上的进山公路上可以进行柔性支护,如设

置拦石网、导石网等,或者进行锚固,喷射混凝土,保证游客安全。 如果河床岩性较软或者沙石层较厚,还需要对河道进行处理,防止河流下蚀导致边坡不稳。如果边坡与河道之间存在集中渗漏的条件,还需要进行防渗工作,加强边坡稳定性。 总的来说,坝址处两岸岸坡均需要进行加固处理,建立完善的排水系统,防护系统以及监测系统。

坝址处边坡左岸比右岸稳定,左岸易崩塌,右岸易蠕动变形或者滑坡破坏。坝址区两岸边坡需要更深的进行研究,用RQD或者RMR对岩体进行总体评价,进一步了解岩体深处的构造面,地下水水位,f、c值等,为边坡稳定进一步论证打下基础,再通过边界条件的考察进行边坡稳定性计算。

因此建议在下一步的观察中,需要更进一步了解岩体的内部结构面,边坡应力场的分布,坡脚与坡高的关系,边坡地下水水位,河床沙砾层厚度以及岩石强度,如果存在内部结构面则需要评价其连续性,粗糙度,得出f、c值,进行边坡稳定性计算,调查边坡的地貌、坡形条件;地层、岩性条件;地址构造与岩体结构;地下水活动等。

对于坝址区处的边坡稳定问题,右岸相对于左岸更加稳定,而在下一步过程中,应对左岸进行更深一部的研究,观察内部岩体的完整度,而对于右岸,则需要观察岩体深处是否右软弱夹层,或者连续的结构面,防止右岸边坡的滑坡。 对于垂直于坝轴线的公路边坡稳定问题,水库蓄水后导致地下水位抬升对边坡的稳定性影响仍然需要进一步论证。总的来说边坡稳定问题需要综合工程总体效益进行评价。

4.3 坝区水文地质条件分析

坝区区内水系属于大渡河水系,受西南高、东北低的地形控制,河流流向自西向东,并在归入大渡河后继续东流注入岷江。年均流量较小,主要是在枯水期流量小而丰水期洪水洪峰流量剧增,设计时应当考虑到坝的防洪问题。坝区河流水流清澈,泥沙含量较低,泥沙对水库的淤积影响不大。该区岩性主要为灰岩,可能形成岩溶现象,在具体设计、施工时应尽量考虑岩溶存在的潜在地质问题。

含水岩组的特征主要分布于沟谷和洼地的松散土体中,一般为潜水,分布较为零散,水量较小,动态变化大。大多有大气降水、地表水或基岩裂隙水补给,以泉水、渗流或湿地等形式向小河及溪沟中排泄。基岩裂隙水主要赋存于下伏基岩的风化裂隙中,水位埋深随地形起伏变化大,地下水多向负地形局部汇集,水量受峨嵋河控制,地下水受大气降水补给或空隙潜水渗透补给,随季节而变化,富水性较差,水量贫乏。

4.4坝区渗漏问题分析

4.41 坝区渗漏问题地质条件分析

工程部位所选择目标段河谷两岸地质条件相当,左岸目测高差为20—25米,右岸目测高差约为5—8米。目标段河谷岩石在成分上主要为灰岩和砂岩,兼有少量泥岩,主要为非可溶性岩,兼有部分可溶性岩。

目标段河谷岩石在成因上主要为沉积岩,结构面之间有较明显的裂隙,和河谷斜交,走向大致为北偏西,与河流的走向垂直,主要产状为246°∠80°,与河流方向垂直,倾向下游,且多为大角度相交,角度近乎垂直。层面、软弱夹层等结构面较为平整;不整合面及沉积间断面多由碎屑泥质物构成且不平。表面的次生结构面产状受地形及原结构面控制,分布上呈不连续状,延展性差,在地表风化带内发育。为泥质物充填,水理性质很差。岩体表面上还有许多次生结构面,以层状结构和碎裂结构为主,间距10-30cm不等,并有一定散体结构,结构面把岩体分割成许多的小块体,但是在摩擦力和结构力的作用下没有脱落,并不稳定,河道中可看见新崩落的碎石。

坝址区河谷为横向河谷,左岸坡陡直,主要结构面垂直于河道流向,且其裂隙较发育,容易发生沿其结构面的绕坝渗漏,右岸为缓坡,以大块沉积岩为主,渗漏程度不大。又由于是横向河谷,沿河道方向的裂隙较少,坝基渗漏可能性较小。

坝区上游段左岸为破碎态的玄武岩,右岸类似。库区中游(石灰岩分布区段)为横向河谷,岸坡为横坡,结构面小角度倾斜,库区下游(石船位置附近)为纵向河谷,左岸坡为陡直顺坡,右岸为平缓逆坡。坝址处为横向河谷,交替段为斜向河谷。坝址段河谷为横向河谷,主要结构面方向垂直于河道流向,但有一组平行于河流流向的水平构造面。

4.42 坝区渗漏防治措施及建议

对于坝区上游的玄武岩,由于没有集中的渗漏通道,故只需在破碎较严重的区段施以水泥砂浆砌块石沟缝防渗,此方法适宜在岸坡较陡的覆土不厚的基岩库岸坡施行。

中游的石灰岩地段,其可能存在集中通道和溶洞,在查明情况以后,可以用堵塞法。在其进口和通道的咽喉部加以堵塞,当采用当地材料堵塞时,堵体应设置反滤层,上面用黏土压实。对于产生巨气压和水压的洞口,在进行堵塞时必须同时采取排水减压,防止气水冲破堵体。而对于分布此区段的断层破碎带,在充分考察清楚情况后,若破碎带含泥沙较多,可灌性差,采用灌浆效果不好时,则

采用防渗井,即将断层破碎带的物质挖出来回填上混凝土,以防止库水通过断层渗漏。

下游的砂岩页岩区段,其间有泥化层,须对其进行深入考察,必要时,应对其进行相应的铺盖防渗措施。 对于坝区,渗漏方式主要以绕坝渗漏为主,左岸主要以层状结构和碎裂结构为主,间距10-30cm不等,并有一定散体结构。岩体原生结构面其倾向为246度,倾角为80度。走向与河流的走向垂直。表面的次生结构面产状受地形及原结构面控制,分布上呈不连续状,延展性差,在地表风化带内发育。为泥质物充填,水理性质很差。据此,应对其泥质物进行清理,并对其岸坡进行水泥砂浆砌石防渗措施,以隔离库水和左岸的渗水裂隙。 右岸由于有较多的碎石堆积物,须据情况进行清理,并施以相适宜的铺盖防渗措施。

坝区区段在渗漏方面,重要的影响因素是中游区段的溶洞和断层,建议对其进行更深的勘探,并且在周边考察是否有分水岭等等。同时,在下游和坝区两岸,由于岩性多为沉积岩,建议充分进行地下水水位调查及河床沙砾厚度以及岩石强度,以保证两岸的防渗。再者,要考虑到水库蓄水后导致的地下水位抬升对防渗措施的影响。总之,对于渗漏问题,需要更加细致和深入的考察,以最终保证坝区的防渗。

5工区建筑材料情况及施工场条件调查

5.1坝址区建筑材料概况

5.11概况

从清音电站到龙门硐口坝址段,沿途有:峨眉山花岗岩(γ2 ),出露于峨眉山背斜核部的峨眉山玄武岩(P2β),斜斑玄武岩(具五~六变边形粗大柱状节理),微晶玄武岩(具细长柱状节理),杏仁状玄武岩。还有较丰富的石灰岩、砂岩、泥岩等。

5.12分析

工区石料丰富,虽缺乏修建混凝土坝骨料,但所处地峨眉山骨料优质且丰富,如花岗岩、玄武岩、石灰岩等,且公路交通运输方便,若修建混凝土坝,峨眉河附近的碳酸盐及砂岩是良好的混凝土骨料,尤其是其中的石灰岩是最好的骨料。但考虑到景区开采会导致环境破坏,且外运材料会大大提高工程造价,所以修建混凝土坝的性价比不高,所以建议不予以采纳.若修建心墙土石坝,可便于就地取材,但该地区缺乏粘土岩作为挡水心墙材料。

四川大学水利水电学院峨眉山工程地质报告

图五 河道中的优质岩石

5.2 坝址区坝型选择

综合考虑当地建筑材料类型、坝址区地形地貌地质条件、经济效益、交通运输等我们讨论认为修建土石坝中的面板堆石坝最为合理。

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图六 拟建坝址区地貌

5.21 当地建筑材料类型

清音电站至龙门硐口,沿途的玄武岩、花岗岩、大理岩等岩性坚硬,产量丰富,适于做面板堆石坝坝体堆积材料。刚才分析提到由于当地无泥岩、砂岩等粘土岩,所以修建心墙土石坝可行性不高。

5.22坝址区地形地貌地质条件:

坝址区为横向河谷V型河谷,左右两岸十分不对称,左岸坡脚较陡,近于直立;右岸由于人类活动等原因比较平缓开阔。根据这样的地形,我们排除了修建要求对称河谷的拱坝的可能。在坝址区出现了软硬岩性的岩层交替分布的情况及当地可能受到龙门山地震带影响,可能会引发坝体滑动。而相较于重力坝,土石坝坝身是土石散粒体结构,有适应变形的良好性能,抵抗错动能力更强,不会发生整体滑动失稳和倾覆失稳问题。所以在此坝址区修建土石坝更适合。

5.23经济效益、交通运输等

混凝土面板堆石坝对地形和地质条件都有较强的适应能力,并且施工方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性好。加上该处坝段紧挨景区公路,运输建材时交通比较便利,因而其作为坝型选择具有很大的优势

5.24施工条件

工区内有通往峨眉山景区的双向公路,如需要在上游采集石料或土石,可沿右岸在已修的公路边再修一条公路以提高施工进度。同时还要考虑水库淹没的移民问题。 还有该坝为中小型坝(坝址卫星图如图8、图9),施工规模较小,且施工地形狭窄,因此施工时的导流可采取分段工的方法。

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图七 坝址区出露的玄武岩

6最佳坝型选择

由于工区内缺乏修建混凝土坝所需骨料,且考虑在骨料丰富的景区开采对环境的影响及运费的增加,排除了修建混凝土坝的可能。同时,该河谷为横向不对称V型河谷,左岸较陡而右岸较缓,因此可排除修建拱坝的可能性。综合坝址区地形地貌,地质条件及地层岩性等,我们建议修建土石坝,且以混凝土面板堆石坝为宜。本方案的不足之处在于不得不将粘性土从其他地方运到工区,导致运费增加,且面临挖方赔偿及挖方本身的费用问题。此工程的配套工程为在左岸打导流洞以减小渗透压力。此外,考虑到该工区内存在丰富的石材来源,以及工区的工程地质条件、水文气候条件和施工条件、地震的影响,拟采用浆砌石重力坝作为本工程的备选方案。浆砌石重力坝即为用胶结材料砌筑石料建成的重力坝。这种坝体积大重量大,主要依靠坝体自重与地基间的摩擦力维持稳定,坝体坚固可靠,使用耐久。这种坝还有水化热温升低,不需要采取温控措施,不需要设纵缝;就地取材,节省水泥;施工技术易于掌握,施工安排比较灵活可以分期施工,分期受益,在缺少施工机械的情况下,可用人工砌筑等优点;节省模板,减少脚手架,木材用量较少,减少施工干扰。具体方案采用可根据进一步的详细地质勘探结果做出抉择。

7结论和建议

7.1结论

河流两岸岩体分布不对称,因此不适合建拱坝。单纯从在实习坝址区从材料上来说可以修建土石坝,并且实习区可就地取材有较丰富的玄武岩、花岗岩等强度大的岩石,还有较丰富的石灰岩、砂岩泥岩等,提供有丰富的筑坝材料。

(1)可行性分析:

a) 就地取材大量建筑骨料,如有较丰富的玄武岩、花岗岩等强度大的岩石,还

有较丰富的石灰岩、砂岩泥岩等,提供有丰富的筑坝材料。

b) 坝址区有公路,不仅就地取材方便,而且运输方便,成本较低。

c) 土石坝结构较松散,峨眉山靠近龙门山断裂带,若发生断层的滑动不易使坝

破坏,受地震影响的情况适应性较好。

d) 坝址两岸岩体分布不对称,所以不适合建混凝土拱坝等,土石坝则可以满足

这一地形条件要求。

e) 土石坝建造工程量小、工期短、成本节省、施工简单,且施工材料易于取得,

并且适合我们拟建的小型工程要求,可行性高。

(2)问题及弊端:

a) 土石坝坝身不能溢流,需要另外开凿溢洪道。

b) 土石坝施工导流不如混凝土坝方便

c) 坝体抗冲刷能力较差,并且要对坝基条件单独分析,是否会产生渗漏及砂土

液化等问题。

d) 坝身需要定期维护,运行管理费用可能较高。

e) 土石坝体积较大,可能影响景区的景观。

7.2建议

(1)准确勘察坝址区的地质条件:由于结构面产状近于垂直,详细勘察是否存在多组平行的节理,论证大坝发生滑移的可能性,并且确定大坝的各项设计标准。

我们实习的部位目估到河流两岸都是横坡,可以初步判定稳定性较好,但是河谷左岸有明显的沿河流方向的裂隙面,因此坝基底部应该也有。另外,在右岸也可以见到沿河流方向开度不是很大的裂隙,在垂直河谷方向也有裂隙,这样坝基下的岩体有可能被三组结构面切割形成滑移体。虽然下游的河床目估较平缓,不会形成陡立临空面,但是若坝址处于一个软弱的结构面上,就构成了临空面,此时坝基很容易向下游滑出。因此,建议进一步勘察坝址区地质条件,论证坝基滑移的可能性。

(2)严格检测当地建筑材料是否达到筑坝标准:虽然实习区的工程材料取材广泛、岩石岩性较好,但是仍有风化裂隙现象,应检测岩石作为大坝各部分的材料时是否合乎要求。

在实习区,有很多岩性较好的岩石,如花岗岩、玄武岩、石灰岩等,但是我们也可以看到,在一些岩石表秒有土色或锈色,说明其风化严重,而且可见裂隙较发育。并且在实习区可以见到许多岩溶现象,也有地下水的渗出。在进行土石料参数实验时,可选取有代表性的土石料进行强度实验、渗透实验等,确定石料是否合适;在施工中挖方石料时,可以按料场要求增做坝料颗粒级配、抗剪强度、压缩模量等的实验,以保证采集的石料达到大坝各部分建筑的要求。

(3)研究大坝修筑完成后的坝基渗漏问题:若在坝基处有多组与河流流向平行的结构面,则可能产生坝基渗漏问题。

在实习区的左岸可以见到主要结构面的走向与河流流向近于垂直,因此在顺河流方向渗透并不严重,绕坝渗漏发生的可能性并不高。但是在坝基处不清楚是否有角砾、砂质岩填充,且可能有节理方向与河床平行,因此坝基的渗漏问题需要进一步分析论证。或者在建坝之前做坝基的防渗处理,采用灌浆、高压冲刷粉细砂方法改善坝基处的地质条件,避免发生渗漏,导致蓄水不能达到预定水位的问题。



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