水利工程論文-隴眼電站壩址區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)及勘探方法初探.doc

水利工程論文-隴眼電站壩址區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)及勘探方法初探摘要：通過(guò)廣西大化縣隴眼電站壩址區(qū)地質(zhì)鉆探成果，分析該地區(qū)巖溶發(fā)育特點(diǎn)，并參照類似工程的經(jīng)驗(yàn)，探討巖溶地區(qū)地質(zhì)勘探應(yīng)采用何種手段提高勘察精度。關(guān)鍵詞：隴眼電站巖溶地質(zhì)測(cè)繪鉆探高密度電法聯(lián)合剖面法1工程概況隴眼電站位于大化縣貢川鄉(xiāng)隴眼村附近的平治河下游河段，距大化縣城約32km，從大化縣城至貢川鄉(xiāng)為三級(jí)公路，貢川鄉(xiāng)至隴眼村為簡(jiǎn)易公路，該電站利用原有水輪泵站壩址，改建為低水頭徑流式發(fā)電廠。壩址控制集雨面積1306km2，中心坐標(biāo)東經(jīng)10742，北緯2343?？h電網(wǎng)供電線路距壩址最近為3.0km。平治河為紅水河一級(jí)支流，發(fā)源于平果縣的海城、同老鄉(xiāng)一帶，西東流向。流域面積1306km2，河流長(zhǎng)63km，干流坡降2，多年平均徑流量24.2m3/s，大化縣境內(nèi)河長(zhǎng)僅4km。平治河在工程區(qū)呈明流和伏流交替出現(xiàn)狀態(tài)。壩址上游1.2km，河水從多個(gè)巖溶通道匯流入壩區(qū)上隴眼村前，壩址下游650m水流又穿入地下溶洞，并于下游2.3km匯入紅水河，匯合洞口距大化電廠壩址右岸上游30km。隴眼電站壩址上游來(lái)水洪水期受巖溶通道過(guò)流限制，正常過(guò)流不受影響。下游與紅水河連通的排泄通道，經(jīng)調(diào)查和勘察，尚未發(fā)現(xiàn)有滯洪的跡象。大化縣隴眼電站主要建筑物由大壩及河床式廠房組成，設(shè)計(jì)壩型為砼重力壩，長(zhǎng)50m，堰頂高程173.4m，最大壩高21m，水庫(kù)回水高程177.4m，總庫(kù)容約89萬(wàn)m3，擬裝機(jī)容量為3630kW。壩址河段走向?yàn)楸睎|向，較平直，河水從南西流向北東，河床比降約6，最低高程164.03m，左右兩岸山頭高程分別為532.5m及343.8m，與河床相對(duì)高差為368m及180m，河床兩岸岸坡平均坡度為左岸35右岸40。河谷斷面呈“U”字型，壩址兩岸及其下游河床基巖出露，壩址河中及右岸為第四系沖積層覆蓋，上部為粉質(zhì)粘土，下部為砂卵礫石，最大覆蓋厚度可達(dá)10m。壩址地層為石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階（C1y），上部為灰深灰色薄層夾中厚層狀灰?guī)r，微晶隱晶結(jié)構(gòu)，含少量燧石結(jié)核，巖石脆硬。下部為灰深灰色薄層夾中厚層狀灰?guī)r，含硅質(zhì)結(jié)核，微晶粉晶結(jié)構(gòu)，局部見生物碎屑及砂碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由方解石、石英組成，局部含有生物碎屑和凝塊，該層主要分布在河床附近，層面附近含少量泥質(zhì)，硅質(zhì)呈結(jié)核狀、條帶狀及薄層狀展布，河床壩基一帶局部地層硅質(zhì)含量可達(dá)35%，其巖石性質(zhì)表現(xiàn)為顏色加深、脆硬、鉆進(jìn)困難，該層主要分布在河床附近。樞紐建筑物主要座落在巖關(guān)階下部地層之上。2地質(zhì)構(gòu)造及巖溶發(fā)育情況2.1區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造測(cè)區(qū)位于廣西“山”字型構(gòu)造前弧西翼的西側(cè)，南嶺緯向構(gòu)造帶之西段。據(jù)有關(guān)資料測(cè)區(qū)在地質(zhì)歷史發(fā)展過(guò)程中經(jīng)歷了晚古生代的東吳運(yùn)動(dòng)、中生代的印支與燕山運(yùn)動(dòng)、新生代的喜山運(yùn)動(dòng)。測(cè)區(qū)大地構(gòu)造位于印支、燕山運(yùn)動(dòng)形成的北西向構(gòu)造帶榜圩背斜北東翼。榜圩背斜長(zhǎng)約50km，寬15km，軸向大致320，背斜軸部寬闊，巖層產(chǎn)狀平緩，兩翼較陡，并伴有次級(jí)褶皺，背斜軸部地層為泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組（D2d），兩翼依次為泥盆系上統(tǒng)融縣組（D3r），石炭系下統(tǒng)巖關(guān)組（C1y）、大塘階（C1d），中統(tǒng)大埔組（C2d）、黃龍組（C2h）、二疊系下統(tǒng)棲霞階（P2q）及茅口階（P2m）。區(qū)內(nèi)發(fā)育的區(qū)域性大斷裂為歪光局項(xiàng)斷裂F1，該斷裂長(zhǎng)為35km，寬4050m，切穿地層為D3rC1d，斷裂面總體走向320，中部略向西南凸出，傾向NE，傾角3575，常顯舒緩波狀。斷裂帶由方解石化壓碎巖、角礫巖、糜棱巖和方解石脈組成，為壓性兼扭性斷裂。2.2壩區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及巖溶發(fā)育情況壩址巖層一般走向?yàn)?80290，傾向上游偏右岸，傾角一般為815，巖層走向與壩軸線夾角3747。受北西向區(qū)域斷裂構(gòu)造的影響，局部巖層產(chǎn)狀異常，并伴生北西向及近東西向節(jié)理裂隙的發(fā)育，以走向350及走向305兩組裂隙最為發(fā)育，壩線兩岸巖體裂隙頻率一般為4條/m，裂隙面均見有方解石充填。壩區(qū)地層屬碳酸鹽巖類，巖溶作用以水平方向?yàn)橹鳎芏炊喑蕦訝畎l(fā)育，壩址巖層中夾薄層中厚層狀硅質(zhì)灰?guī)r，灰?guī)r純度較低，溶蝕作用相對(duì)較弱，壩區(qū)內(nèi)巖溶現(xiàn)象主要為溶蝕裂隙及溶溝溶槽，未發(fā)現(xiàn)大的巖溶管道存在。規(guī)模較大的溶溝發(fā)育在壩線右岸一帶，深度在5m左右。壩區(qū)地質(zhì)鉆探結(jié)果表明，壩軸線內(nèi)巖溶不甚發(fā)育，僅在壩軸線河中鉆孔ZK02、ZK03及壩線下游鉆孔ZK10鉆孔鉆遇溶洞，高程在157.6160.9m，溶洞高0.20.6m，與上下游水體有一定連通性，ZK02鉆孔在鉆遇溶洞時(shí)，鉆孔內(nèi)回水從下游左岸壩腳不遠(yuǎn)處排出，ZK03鉆孔在鉆遇溶洞時(shí)，孔內(nèi)回水即產(chǎn)生負(fù)壓，漏水量較大，ZK10鉆孔在鉆遇溶洞時(shí)，孔口即出現(xiàn)冒水，冒水量3L/s左右，具有承壓性質(zhì)。高程在157m以下的基巖節(jié)理裂隙一般為方解石及泥質(zhì)充填，吸水率一般為2.112.7Lu。壩址地下水主要為巖溶裂隙水類型，存在于基巖淺部風(fēng)化節(jié)理裂隙及溶蝕裂隙中。含水層具承壓現(xiàn)象，且呈層狀、片流形式分布，發(fā)育深度在13m以內(nèi)，最大管道高度0.6m，規(guī)模不大，具有在水平方向較發(fā)育之特征，因此存在小規(guī)模的繞壩基管道式漏水。3勘探方法探討隴眼水電站下伏基巖為石灰?guī)r夾硅質(zhì)巖，壩軸線一帶巖層表現(xiàn)為上軟下硬，近地表部分灰質(zhì)較純，硬度較低，溶隙相對(duì)較為發(fā)育，下部基巖硅質(zhì)含量相對(duì)較高，硬度較大，節(jié)理裂隙已被充填膠結(jié)，其強(qiáng)度能滿足設(shè)計(jì)要求。在這里主要的工程地質(zhì)問題是，受區(qū)域性大斷裂的影響，壩址區(qū)基巖裂隙較為發(fā)育，也將伴隨著巖溶的發(fā)育，加上壩區(qū)處于斷層影響帶，右岸隴眼村一帶洼地中常見有落水洞、溶洞及漏斗等微地貌發(fā)育。所以，查清壩址區(qū)巖溶發(fā)育，即溶洞溶隙的空間展布及其管道連通情況等成為此次勘探的主要內(nèi)容。由于隴眼電站為低壩，勘探經(jīng)費(fèi)有限制，勘探孔不能布得過(guò)密，這樣就給地質(zhì)勘探帶來(lái)一定的難度。因此，選擇一種經(jīng)濟(jì)有效的的勘探方法是十分必要的，下面就隴眼電站地質(zhì)勘探方法的選擇作簡(jiǎn)單探討。3.1地質(zhì)測(cè)繪及水文地質(zhì)調(diào)查工程測(cè)區(qū)為石灰?guī)r地區(qū)，地表巖溶發(fā)育，通過(guò)地質(zhì)測(cè)繪及水文地質(zhì)調(diào)查，近壩庫(kù)區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜。地下河、落水洞、巖溶泉眼、地下水均受巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶地貌的制約，并具備各向異性的水文地質(zhì)特點(diǎn)。甘皮至東巖和刁燈至隴眼上地下河均沿北西向F1斷層發(fā)育；斷層的西盤分布有很多的落水洞、伏流出口及漏斗，地下水流向均受北西向F1斷層的制約；其說(shuō)明F1、F2壓性斷層具有隔水或阻水的作用。3.2金剛石鉆具鉆探隴眼電站壩址區(qū)基巖呈軟硬相間，硅質(zhì)含量大的灰?guī)r其硬度變化明顯，開始時(shí)沒有采用金剛石鉆具，鉆探巖芯獲得率很低，有的根本取不上巖芯，采用金剛石鉆具后，巖芯獲得率高，巖芯一般呈柱狀。經(jīng)分析，開始鉆探時(shí)取不上巖芯主要由于機(jī)械破碎造成，因此，在軟硬相間地層中應(yīng)采用金剛石鉆具鉆探以提高巖芯獲得率。3.3物探勘察物探是用物理方法來(lái)勘探地下巖層的分布特征的一種手段，是水利水電工程地質(zhì)勘察的重要方法之一，若能充分發(fā)揮工程物探的作用，可加快勘測(cè)速度，提高勘測(cè)質(zhì)量，節(jié)約勘測(cè)成本。它是根據(jù)地下巖層在物理性質(zhì)上的差異，借助一定的裝置和專門的物探儀器測(cè)量其物理場(chǎng)的分布狀況，結(jié)合有關(guān)地質(zhì)資料推斷出地下一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)體的分布規(guī)律，為解決有關(guān)地質(zhì)問題提供重要依據(jù)。高密度電法是集電剖面和電測(cè)深為一體，采用高密度布點(diǎn)，進(jìn)行二維地電斷面測(cè)量的一種電阻率法勘查技術(shù)，它通過(guò)一定的裝置自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后繪制出地電斷面圖，為推斷地質(zhì)剖面提供依據(jù)。聯(lián)合剖面法是由兩組三極裝置聯(lián)合進(jìn)行探測(cè)的一種視電阻率測(cè)量方法，具有分辨能力高，異常明顯的優(yōu)點(diǎn)。是追索構(gòu)造破碎帶、地下暗河的一種主要手段。根據(jù)勘察要求，在擬建電站壩址東面、東南面和南面采用高密度電法和聯(lián)合剖面法作為勘察手段，以了解該地的巖溶裂隙發(fā)育狀況。高密度電法點(diǎn)距2米，采用對(duì)稱四極裝置作連續(xù)斷面掃描測(cè)量；聯(lián)合剖面法點(diǎn)距5米，供電極距采用65米和50米兩種，測(cè)量極距10米。巖溶發(fā)育主要判斷依據(jù)為：首先將聯(lián)合剖面法視電阻率s曲線的低阻正交點(diǎn)和同步低阻點(diǎn)初步判斷為反映巖溶發(fā)育的異常點(diǎn)，然后采用高密度電法在這些具有異常的剖面上作連續(xù)斷面掃描測(cè)量，并在異常區(qū)加密測(cè)線測(cè)量，以追索異常的走向及展布規(guī)模。物探勘察結(jié)果：隴眼地下河的分水嶺與地表分水嶺基本一致，與壩址東面和南面的地下水相連的可能性不大。推測(cè)1號(hào)季節(jié)泉為測(cè)區(qū)南西面地下水順層徑流排出而形成，與隴眼地下暗河及平治河隴眼電站壩址上游存在水力聯(lián)系的可能性較小。壩址東面和南面各有一條巖溶發(fā)育破碎帶，該巖溶帶發(fā)育較淺，規(guī)模小。物探勘察測(cè)線所經(jīng)過(guò)的地段顯示的巖溶發(fā)育多以順層為主，垂直層發(fā)育較淺，且規(guī)模小，沒有發(fā)現(xiàn)地下河存在的曲線異常。4結(jié)語(yǔ)隴眼電站受區(qū)域斷層的影響，裂隙及巖溶較為發(fā)育，且地下的地質(zhì)情況多變，從地形地貌難以對(duì)其巖溶在各個(gè)方向發(fā)育特征作出推斷，采用多種手段進(jìn)行勘探，鉆探揭示了壩址區(qū)勘探深度范圍內(nèi)巖溶垂向的發(fā)育情況，物探又基本摸清了壩址區(qū)及近壩庫(kù)區(qū)巖溶水平向的展布規(guī)律，因此，我們對(duì)該區(qū)的巖溶發(fā)育形態(tài)及特點(diǎn)有了較全面的了解。通過(guò)隴眼電站的地質(zhì)勘察，筆者深刻地認(rèn)識(shí)到：在巖溶地區(qū)進(jìn)行小水電站勘察時(shí)，首先，要從地質(zhì)測(cè)繪和水文地質(zhì)調(diào)查著手，分析其地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)及其巖溶發(fā)育情況，推測(cè)其存在的主要工程地質(zhì)問題，然后選擇適