第42卷第3期 甘肃水利水电技术 Vo1.42,No.3 2006年09月 Gansu Shuili Shuidian Jishu Sep.,2006 ・设计与研究・ 蒲石河抽水蓄能电站地下厂房稳定性评价 王大放 (中水东北勘测设计研究有限责任公司,吉林长春 130062) 摘要:蒲石河抽水蓄能电站住于辽宁省宽甸甸镇,装机1 200 MW。其地下厂房枢纽主要是由厂房、主变洞室、尾 闸室等大跨度的地下洞室组成的洞室群。从地层岩性、地质构造、水文地质、地应力特征、岩体工程特性等方面对地下 厂房的稳定性进行了评价。 关键词:蒲石河;地下厂房;稳定性;地质条件 中图分类号:TV223.1 文献标识码:B 1概述 2.1地层岩性 蒲石河抽水蓄能电站,下水库区位于鸭绿江右岸支流蒲 厂房枢纽区覆盖层较薄,岩石主要为早元古代混合花岗 石河下游的小孤山村王家街,上水库位于东洋河村泉跟沟沟 岩(Mq'z),后期穿插有闪长玢岩岩脉。混合花岗岩,灰白、灰、灰 首.均隶属辽宁省宽甸甸镇。站址区距丹东市约40 km, 黑色.中粗粒花岗变晶结构。主要矿物成分为长石、石英及少 距宽甸甸火车站约10 km,对外交通方便。 量云母等暗色矿物组成。地下厂房洞室群均位于新鲜岩石中。 电站枢纽建筑物主要由上水库及上水库钢筋混凝土面 厂房枢纽区见有14条闪长玢岩岩脉.产状多以走向 板堆石坝、引水隧洞、地下厂房枢纽及地面开关站、下水库及 N45O 70。W和走向N15O 40oW为主,多倾向NE,倾角多> 下水库泄洪排砂闸坝等组成。上水库有效库容1 029万in , 50。。与囤岩多呈裂隙接触。脉体岩石新鲜、坚硬,出露宽度除 下水库有效库容1 284万nl 。装机容量1 200 MW。 8 【7、84!I为2.0 ̄7.3 nl,其余均小于2.0 nl。 工程区位于辽东山地南端,属剥蚀低山一丘陵区,区内山 2.2地质构造 脉大体呈NNE向展布,地势自N向S逐渐降低,高程一般在 厂房枢纽区断层破碎带较发育,见有40余条,但断层破 400—500 nl。 碎带宽度都不大,主要见于厂房枢纽区的东西两端,按其走 区内出露地层主要有下元古界辽河群变质岩系(Pdh), 向可以分为4组:①走向N5。一30。E,多倾向SE,倾角50。一 早元古代混合花岗岩(M3,!)和混合岩(M:),后期有元古代和 70。;②走向N35O 65。E,倾向sE,倾角多为50。一86。;③走向 晚侏罗世侵入岩及岩脉,上覆新生界第四系松散堆积层。 N5。一40。W,多倾向NE,倾角55。一75。;④走向N65O 85。W, 在地质构造上。本区位于天山一阴山EW向复杂构造带 倾向SW或NE,倾角多>55。。 的绥中一宽甸构造带与新华夏系第二巨型隆起带的暖和子一 上述4组断层破碎带倾角均较陡,多大于50。,仅 ,、 、 丹东断裂带的交接复合部位。区内褶皱、断裂较发育。新构造 f13 f。,、f1。、 等断层破碎带倾角≤35。。 运动主要表现为整体抬升隆起。地震活动微弱,构造稳定性 节理不发育,多延伸较短。在厂房西半部见有2组缓倾 较好,为相对稳定地块。 角节理:(D走向N30 ̄-50。W,多倾向SW,倾角10。-35。,延伸 2地下厂房的工程地质条件 虽不长.但与厂轴交角较小。对其顶拱岩体稳定有影响;②走 厂房枢纽主要是由厂房、主变洞室、尾闸室等组成的地 向N5o 30。E,多倾向NW,倾角1O。一35。,多延伸较短,节理面 下洞室群。厂房、主变洞室、尾闸室平行排列,间距为30 in和 较平直,呈断续分布。 20 m。主要建筑物开挖尺寸如表I所列。 2-3水文地质条件 表1 厂房枢纽主要建筑物开挖尺寸 m 厂房区地下水主要为赋存于基岩裂隙及断层破碎带内的 裂隙水。地下水位高出厂房顶拱190,--195 in。岩石透水性微弱。 2.4地应力特征 水压致裂法地应力测试结果表明:水平地应力和铅直地 应力随着深度增加有逐渐增大的趋势。其中孔深273.96 m(高 程一15.82 m)一段的最大水平主应力8a=14.39 MPa,方向N70。 一85 ̄W,最小水平主应力  ̄---9.24 MPa,铅直向应力6 .06 MPa。 据国内有关地应力状态及其对深埋地下式水工建筑物 收稿日期:2006—04—28 作者简介:王大放(1970一),女,吉林省吉林市人,工程师,学士,主要从事工程地质勘察。 ・277・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
2006年第3期 甘肃水利水电技术 第42卷 影响程度评判标准的文献资料,并结合上述测试资料分析, 厂房枢纽区岩体地应力属中等地应力状态.即为中等构造影 响区。主要洞室轴向与最大水平主应力方向又近于平行,对 围岩稳定条件有利。 又据我国已掌握的工程实际资料论证,即能否发生岩爆 的经验判断式: l≥(0.15 ̄0.20) 。 式中: .——围岩初始最大主应力; ——岩石单轴抗压强度。 厂房枢纽区 =175.33 MPa,(0.15 ̄0.20) ̄o=26.7 ̄35.6 MPa,大于实测的最大主应力14.39 MPa。所以。按此强度理 论判断.洞室围岩不至于发生岩爆。 2.5岩体工程特性 厂房枢纽区基岩主要为混合花岗岩。局部穿插有闪长玢 岩岩脉。岩石新鲜、坚硬,上覆岩体较厚。虽有约40余条断层 破碎带分布,但宽度较小,倾角较陡,多分布于厂房枢纽区的 东西两侧.其走向多与厂轴交角较大。岩石节理一般不发育, 多以陡倾角为主,其主要节理走向与厂轴交角亦较大。岩体 尚完整,以块状砌体结构为主。此外,本区岩体地应力属中等 状态.且其最大水平主应力方向与厂轴*行。对洞室围岩 稳定较为有利。 综上所述,按“水电地下工程围岩分类方法”,厂房枢纽 地段多以Ⅱ类围岩为主,约占80%。Ⅲ类围岩约占20%。 上述围岩的工程地质条件及地震波测试、岩体回弹试 验、变形模量试验等各项测试结果,经综合分析整理,厂房枢 纽区各类围岩的力学性质建议指标如表2所列。 表2地下厂房枢纽区围岩力学性质建议指标 3厂房枢纽主要建筑物稳定性评价 3.1 厂房 厂房顶拱地段。岩石多较完整。主要为Ⅱ类围岩。断层破 碎带虽分布较多,但多为陡倾角断层,其走向多与厂轴交角 较大。从整体上看,对厂房顶拱稳定影响不大。据结构面组合 分析。于副厂房及主厂房西部顶拱处,分布有2处由断层破 碎带相交形成的近于垂直厂轴的楔形岩体。依次为:分布于 副厂房拱上部的 、 ,相交形成一屋脊形岩体,被 t、f-,等 断层切割,下游被f。 切断,但上游部位大头未被切断;同样分 布在主厂房西部的 (f』’)与氏相交形成的屋脊形岩体,亦仅 于上游侧厂房拱脚处被f。,和 切割,下游侧未被切割。上述 2处不利组合体仅一端为断层切割,但均为小头切断,大头未 切断。其不利组合体岩石尚具有一定的抗剪断强度,只要采 取措施加强锚固,是可以维持其稳定的。另外,在断层破碎带 交汇部位和6 。 闪长玢岩通过地段岩体完整性较差,属Ⅲ类 ・278・ 围岩,应采取加固措施。 厂房边墙地段,多为Ⅱ类围岩,但于该地段分布有不利 组合体:在副厂房上游边墙中上部,由倾向内侧 ,和 相 交,因上部为 切割,故构成向厂内倾斜的不稳定楔形体,其 两侧均为断层破碎带.且其断层带内均有连续分布的薄层断 层泥.侧向抗剪强度低,故应采取加固措施。 综上所述,考虑到厂房跨度较大,主厂房边墙较高,厂房 西半段岩石节理较发育.岩体完整性较差,厂房局部地段存 在有不利于顶拱及其边墙岩体稳定的结构面组合。应采取专 门措施加强支护。此外,施工中产生局部掉块及岩块坍落,仍 不可避免,建议施工中采取加固和排渗减压措施。 3.2主变洞室 主变洞室洞周围岩为较完整、新鲜、坚硬的混合花岗岩。 混合花岗岩中穿插有2条闪长玢岩岩脉,脉体岩石新鲜、坚 硬.一般较完整,与围岩呈裂隙接触。该地段分布有14条断 层破碎带,断层破碎带宽度较小,多为5—20 cm,且断层破碎 带走向多与洞轴线交角较大。主变洞室西半段节理较发育。 综上所述.主变洞室顶拱一般为Ⅱ类围岩。但于桩号 CH 0+47.5—0+64.0和CH 0+92 ̄0+1 10处见有岛与 和 l 与k断层破碎带分别于顶拱处交割,形成2个不利组合体, 虽上、下游两侧均未被其它不利结构面切割,但宜采取一定 的加固措施。 主变洞室两侧边墙岩体一般较完整,仅在洞室东部端墙 部位见有倾向厂内的 、 、f4J三条小断层相互切割,形成不 稳定岩体。上部虽未被切断,但对边墙稳定不利,需采取加固 措施。 3.3尾闸室 尾闸室围岩为较完整、新鲜、坚硬的混合花岗岩。在尾闸 室东端有2条闪长玢岩岩脉穿插,岩石较完整、坚硬,与围岩 呈裂隙接触。洞室地段见有9条断层破碎带通过。其走向多 与洞轴交角较大。倾角较陡。断层破碎带宽度多≤0.2 m。岩石 中节理不发育。岩石为极微透水岩石。综上所述,尾闸室主要 为Ⅱ类围岩,围岩稳定性较好。 4主要结论 (1)地下厂房枢纽主要由较完整、新鲜、坚硬、透水性弱 的混合花岗岩组成。虽见有40余条断层破碎带分布,但宽度 较小.倾角较陡。其走向多与诸洞室轴线交角较大。节理一般 不发育。地应力值属中等。因此,围岩稳定条件较好,多属Ⅱ 类围岩。 (2)厂房和主变洞室的顶拱及边墙局部地段因断层破 碎带交割形成数处不利组合体,其体积虽不大,但对顶拱和 高边墙稳定不利,宜视实际情况采取专门措施,加强支护。 (3)岩体强度较高,地应力值又不高,故施工时发生岩 爆的可能性亦不大。 ‘ 参考文献: [1]中水东北勘测设计研究有限责任公司.蒲石河抽水蓄能电站可 行性研究报告[R].长春:中水东北勘测设计研究有限责任公 司.2003. [2]GB 50287—99,水利水电勘察规范[S].
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