蒲石河抽水蓄能电站地下厂房稳定性评价

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］．