青川曲河电站引水隧洞围岩分类评价

1、 1 工程概况工程概况 3837m表表1.1 完成地勘工作量表完成地勘工作量表图图1.1 隧洞轴线位置图隧洞轴线位置图 工程地质条件工程地质条件 2.1 地形地貌及物理地质现象地形地貌及物理地质现象 隧洞途经地段为高丘地貌，研究区未见泥石流、滑坡和大型隧洞途经地段为高丘地貌，研究区未见泥石流、滑坡和大型崩塌等不良地质现象崩塌等不良地质现象2.2 地层岩性地层岩性 拟建隧洞涉及地层除周家拟建隧洞涉及地层除周家毛坝断裂至调压井段基岩为寒武毛坝断裂至调压井段基岩为寒武系下统系下统1千枚岩、变质砂岩、硅质板岩等外，其余地段基岩均为千枚岩、变质砂岩、硅质板岩等外，其余地段基岩均为zbh地层，表层为第四系

2、全新统松散堆积物，厚度不等，局部基岩地层，表层为第四系全新统松散堆积物，厚度不等，局部基岩裸露。岩性分层简要叙述如下：裸露。岩性分层简要叙述如下： zbh，震旦系上统胡家寨组：为工区内主要工程岩体，由浅变质，震旦系上统胡家寨组：为工区内主要工程岩体，由浅变质的粘土岩和碎屑岩组成，主要有灰绿色、浅黄灰色的绢英千枚岩、的粘土岩和碎屑岩组成，主要有灰绿色、浅黄灰色的绢英千枚岩、变质石英砂岩和板岩等。顶部以浅绿变质石英砂岩和板岩等。顶部以浅绿灰色条纹状绢英千枚岩夹薄灰色条纹状绢英千枚岩夹薄层板状浅灰白色石英岩为其特征，厚层板状浅灰白色石英岩为其特征，厚2101256m。 1，寒武系下统邱家河组和油房组

3、：上部为变质岩屑砂岩、粉砂，寒武系下统邱家河组和油房组：上部为变质岩屑砂岩、粉砂岩夹板岩和砂质千枚岩，下部为碳硅质板岩夹硅质岩、灰岩、劣质岩夹板岩和砂质千枚岩，下部为碳硅质板岩夹硅质岩、灰岩、劣质铁锰矿层及石煤。厚铁锰矿层及石煤。厚04300m，假整合于，假整合于zby之上。之上。 q，第四系松散堆积物，第四系松散堆积物 q3al，上更新统河流冲积物：厚，上更新统河流冲积物：厚020m。 q4al，全新统河流冲积物，全新统河流冲积物 ，主要为砂砾、卵石，厚，主要为砂砾、卵石，厚013m。 q4el、q4dl 和和q4c等全新统残积、坡积及崩积等堆积物：等全新统残积、坡积及崩积等堆积物：q4el

4、、q4dl常共在一起，分布广泛而厚度较薄。常共在一起，分布广泛而厚度较薄。 2.3 地质构造地质构造 岩层产状岩层产状 隧洞进口段为隧洞进口段为zbh基岩，岩层呈单斜层构造，总体走向北东东，基岩，岩层呈单斜层构造，总体走向北东东，倾向北北西，倾角一般倾向北北西，倾角一般3050度，倾向上游而略偏向右岸，岩层倾度，倾向上游而略偏向右岸，岩层倾角在剖面上似有弧形变化，高陡而低缓的趋势。在光头山的西南面角在剖面上似有弧形变化，高陡而低缓的趋势。在光头山的西南面总体上为总体上为ne75nw45和和nw77ne41，从而在距隧洞入口约，从而在距隧洞入口约200m左右形成次一级背斜构造；在光头山的东北面至

5、周家湾一带，左右形成次一级背斜构造；在光头山的东北面至周家湾一带，地层呈单斜构造，岩层产状总体上走向为北西，倾向北东，倾角变地层呈单斜构造，岩层产状总体上走向为北西，倾向北东，倾角变化不大，实测产状一般为化不大，实测产状一般为nw39ne25、nw10ne31；周家湾东北面，从周家；周家湾东北面，从周家毛坝断裂开始，岩层走向北西，倾向南毛坝断裂开始，岩层走向北西，倾向南西，实测产状约为西，实测产状约为nw66sw25。 褶皱褶皱 隧洞沿途地段主要为单斜构造，仅在进口段有一次一级背隧洞沿途地段主要为单斜构造，仅在进口段有一次一级背斜。斜。 断裂断裂 节理裂隙节理裂隙 节理面一般延伸数米数十米，间

6、距数米数十米，可分为节理面一般延伸数米数十米，间距数米数十米，可分为四组：第一组，走向北东，倾北西，陡倾角，规模和间距均在四组：第一组，走向北东，倾北西，陡倾角，规模和间距均在10m以上，受卸荷作用，张开度较大；第二组，走向北西，倾南西，陡以上，受卸荷作用，张开度较大；第二组，走向北西，倾南西，陡倾角，规模和间距均在倾角，规模和间距均在10m以上；第三组，走向北东，倾南东，倾以上；第三组，走向北东，倾南东，倾角角4060，闭合、延伸，闭合、延伸10m左右、间距约左右、间距约5m，在下坝线左岸发育；，在下坝线左岸发育；第四组，第四组，“x”型节理，在上坝右岸分布较多，其产状为型节理，在上坝右岸分

7、布较多，其产状为nw/sw50，另一支为，另一支为n47w/ne53。卸荷裂隙左右岸均有，主要。卸荷裂隙左右岸均有，主要表现为沿已有裂隙（顺河裂隙）张开，上坝线左岸表现最明显，张表现为沿已有裂隙（顺河裂隙）张开，上坝线左岸表现最明显，张开最大达开最大达40cm左右。层间错动带和挤压透镜体，下坝线右岸多见，左右。层间错动带和挤压透镜体，下坝线右岸多见，顺河而下，层错带多呈下部顺层，上部倾角变陡而切层，层错带一顺河而下，层错带多呈下部顺层，上部倾角变陡而切层，层错带一般厚数厘米，多为砾质砂壤土充填。石英脉、块发育处多在构造破般厚数厘米，多为砾质砂壤土充填。石英脉、块发育处多在构造破碎带处，多为顺层

8、产出，厚数厘米，长数十厘米。碎带处，多为顺层产出，厚数厘米，长数十厘米。 断层断层 拟选隧洞途经两条逆断层，其一为光头山附近的窑光断层拟选隧洞途经两条逆断层，其一为光头山附近的窑光断层f1，产状为产状为ne30se70；其二为周家；其二为周家毛坝断层毛坝断层f2 ，该段裂隙发育，该段裂隙发育且有地下水活动，产状扭曲，实测约为且有地下水活动，产状扭曲，实测约为nw15sw40。2.4 水文地质水文地质 研究区有基岩裂隙含（透）水带和松散堆积物含（透）水带研究区有基岩裂隙含（透）水带和松散堆积物含（透）水带两个含（头）水带，分述如下。两个含（头）水带，分述如下。 基岩含（透）水带：分布大体与强风化

9、带相一致，但下界多基岩含（透）水带：分布大体与强风化带相一致，但下界多在强风化带下界以下。受构造节理和岩体破碎带的影响，在空间分在强风化带下界以下。受构造节理和岩体破碎带的影响，在空间分布上和含（透）水性上均存在差异。布上和含（透）水性上均存在差异。 松散堆积物含（透）水层：河谷中含水较丰富，透水性强。松散堆积物含（透）水层：河谷中含水较丰富，透水性强。 照片照片1 引水隧洞施工洞进口岩体，为千枚岩和板岩互引水隧洞施工洞进口岩体，为千枚岩和板岩互层，主要结构面为岩层层面（片理面或板理面），产层，主要结构面为岩层层面（片理面或板理面），产状：走向近东西，倾向北，略倾右岸，倾角约状：走向近东西，倾

10、向北，略倾右岸，倾角约35度。度。形成横向河谷。形成横向河谷。 照片照片2 微风化的千枚岩岩体微风化的千枚岩岩体照片照片3上坝址推荐坝轴线位置右岸变质砂岩体，层面上坝址推荐坝轴线位置右岸变质砂岩体，层面走向与岸坡近于垂直，以约走向与岸坡近于垂直，以约35度角倾向上游度角倾向上游照片照片4 隧洞出口处边坡探坑揭露的全隧洞出口处边坡探坑揭露的全 强风化状的千枚岩层强风化状的千枚岩层 照片照片5 隧洞出口处边坡探坑揭露的强风化千隧洞出口处边坡探坑揭露的强风化千 枚岩层的片理发育状况枚岩层的片理发育状况 照片照片6 隧洞出口处边坡探坑揭露的松散覆盖层，主隧洞出口处边坡探坑揭露的松散覆盖层，主 要为千枚

11、岩风化后的残留物和崩塌体要为千枚岩风化后的残留物和崩塌体3 分类依据分类依据 水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范gb 50287-99 gb 50287-99 ； 现场踏勘资料及图片；现场踏勘资料及图片； 四川省青川县曲河水电站设计任务书报告四川省青川县曲河水电站设计任务书报告（地质部分，（地质部分， 19881988年年7 7月）。月）。4 隧洞围岩工程地质分类隧洞围岩工程地质分类4.1 分类判据分类判据 根据根据水利水电工程地质勘察规范水利水电工程地质勘察规范gb 50287-99gb 50287-99，围岩的工，围岩的工程地质分类以控制围岩稳定的程地质分类以控制围岩稳定的岩

12、石强度岩石强度、岩体完整程度岩体完整程度、结构结构面状态面状态、地下水地下水和和主要结构面产状主要结构面产状五项因素之和的总评分为五项因素之和的总评分为基基本判据本判据，以围岩强度应力比为，以围岩强度应力比为限定判据限定判据，按表，按表4.1-14.1-1进行分类。进行分类。表表4.1-1 围岩工程地质分类围岩工程地质分类 表表4.1-1中围岩强度应力比按下式计算：中围岩强度应力比按下式计算：mvbkrsmvbkrsmvbkrsmvbkrs 式中：式中：rb岩石饱和单轴抗压强度（岩石饱和单轴抗压强度（mpa）；）； kv岩体完整性系数，岩体完整性系数，kv=（vpm/vpr）2； m围岩的最大

13、主应力（围岩的最大主应力（mpa）。）。 基本判据中五项因素评分按表基本判据中五项因素评分按表4.1-2表表4.1-6进行。进行。表表4.1-2 岩石强度评分岩石强度评分表表4.1-3 岩体完整程度评分岩体完整程度评分表表4.1-4 结构面状态评分结构面状态评分表表4.1-5 地下水状态评分地下水状态评分表表4.1-6 主要结构面产状评分主要结构面产状评分4.2 具体分类具体分类 由于隧洞途经地段的地层情况可能存在较大的差异，所以首先由于隧洞途经地段的地层情况可能存在较大的差异，所以首先要根据隧洞途经地段的地形地貌、地层岩性和结构构造、地质构造要根据隧洞途经地段的地形地貌、地层岩性和结构构造、

14、地质构造并结合工程的具体情况（如：隧洞轴线的方向等）对隧洞进行分段，并结合工程的具体情况（如：隧洞轴线的方向等）对隧洞进行分段，将地质条件和工程情况相近的划为一段，然后根据地质条件按前述将地质条件和工程情况相近的划为一段，然后根据地质条件按前述判据对每段进行打分，最后计算总分对围岩类别进行判定，下述是判据对每段进行打分，最后计算总分对围岩类别进行判定，下述是本次分类的具体过程和结果。本次分类的具体过程和结果。 第第段：进口桩号段：进口桩号0+140m 本段为隧洞的入水口段，属次一级背斜的西南翼，洞底埋深在本段为隧洞的入水口段，属次一级背斜的西南翼，洞底埋深在082m，平均约为，平均约为60m，

15、根据实地观察，岸边裸露基岩呈中微，根据实地观察，岸边裸露基岩呈中微风化状，第四系覆盖层及强风化带较薄，推测该段围岩主要为中风化状，第四系覆盖层及强风化带较薄，推测该段围岩主要为中微风化状，微风化状，其饱和单轴抗压强度可取其饱和单轴抗压强度可取rb=3035mpa；完整性按较完整考虑，；完整性按较完整考虑，取完整性系数取完整性系数kv=0.6；主要结构面为片理、板理，结构面状态按闭；主要结构面为片理、板理，结构面状态按闭合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为与洞轴线的夹角约为6，结构面的倾角一般为，结

16、构面的倾角一般为45；最大主应力只；最大主应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为考虑自重应力，取岩体的平均密度为2.60g/cm3，因而，因而m=2.6060101000mpa=1.56 mpa。基于上述考虑，围岩评。基于上述考虑，围岩评分情况如表分情况如表4.2-1。 表表4.2-1 第第段围岩评分表段围岩评分表 查表查表4.1-1可知：第可知：第隧洞围岩洞顶和边墙的类别均为隧洞围岩洞顶和边墙的类别均为类。类。 第第段：桩号段：桩号0+1400+770m 本段隧洞围岩洞底埋深在本段隧洞围岩洞底埋深在82312m，平均约为，平均约为224m，根据，根据实地观察，由于该段围岩埋深较大，推测该段围

17、岩主要为中微风实地观察，由于该段围岩埋深较大，推测该段围岩主要为中微风化，其饱和单轴抗压强度按中硬岩偏好考虑，可取化，其饱和单轴抗压强度按中硬岩偏好考虑，可取rb=4045mpa；完整性按较完整偏好考虑，取完整性系数完整性按较完整偏好考虑，取完整性系数kv=0.70；主要结构面为；主要结构面为片理、板理，结构面状态按闭合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗片理、板理，结构面状态按闭合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为34，结构面的，结构面的倾角一般为倾角一般为41；最大主应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度；最大主应

18、力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为为2.60g/cm3,因而因而m=2.60224101000mpa=5.82 mpa。基。基于上述考虑，围岩评分情况如表于上述考虑，围岩评分情况如表4.2-2。表表4.2-2 第第段围岩评分表段围岩评分表查表查表4.1-1可知：第可知：第段隧洞围岩类别洞顶和边墙均为段隧洞围岩类别洞顶和边墙均为类。类。 第第段：桩号段：桩号0+7700+830m 本段隧洞围岩洞底埋深在本段隧洞围岩洞底埋深在312350m，平均约为，平均约为330m，尽管，尽管该段围岩埋深较大，但由于窑光断层从这里经过，构造作用及地表该段围岩埋深较大，但由于窑光断层从这里经过，构造作用及地表水

19、沿断层破碎带的入渗使得岩体的性质恶化，推测该段围岩主要为水沿断层破碎带的入渗使得岩体的性质恶化，推测该段围岩主要为中强风化状，其饱和单轴抗压强度按较软岩偏下考虑，中强风化状，其饱和单轴抗压强度按较软岩偏下考虑，取取rb=1519mpa；完整性按完整性差考虑，取完整性系数；完整性按完整性差考虑，取完整性系数kv=0.45；主要结构面为断层破碎带、片理、板理及断层挤压引起；主要结构面为断层破碎带、片理、板理及断层挤压引起的次生节理，结构面状态按岩屑充填平直光滑考虑；地下水按线状的次生节理，结构面状态按岩屑充填平直光滑考虑；地下水按线状流水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为流水考虑；主要结构面走

20、向与洞轴线的夹角约为39（以断层走向（以断层走向控制），结构面的倾角一般为控制），结构面的倾角一般为70（以断层走向控制）；最大主应（以断层走向控制）；最大主应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为2.60g/cm3,因而因而m=2.60330101000mpa=8.58 mpa。基于上述考虑，围岩。基于上述考虑，围岩评分情况见表评分情况见表4.2-3。查表查表4.1-1可知：第可知：第段隧洞围岩类别洞顶和边墙均为段隧洞围岩类别洞顶和边墙均为类。类。表表4.2-3 第第段围岩评分表段围岩评分表 第第段：桩号段：桩号0+8300+8301+479.21m1+47

21、9.21m 本段隧洞围岩洞底埋深在本段隧洞围岩洞底埋深在103103362m362m，平均约为，平均约为243m243m，根据实，根据实地观察，由于该段围岩埋深较大，且岩层产状变化不大，推测该段地观察，由于该段围岩埋深较大，且岩层产状变化不大，推测该段围岩主要为微风化状，其饱和单轴抗压强度按中硬岩上限考虑，可围岩主要为微风化状，其饱和单轴抗压强度按中硬岩上限考虑，可取取rb=60mparb=60mpa；完整性按较完整上限考虑，取完整性系数；完整性按较完整上限考虑，取完整性系数kv=0.75kv=0.75；主要结构面为片理、板理，结构面状态按闭合平直光滑考虑；地下主要结构面为片理、板理，结构面状

22、态按闭合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为7272，结构面的倾角一般为，结构面的倾角一般为2525；最大主应力只考虑自重应力，取岩；最大主应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为体的平均密度为2.60g/cm3,2.60g/cm3,因而因而m=2.60m=2.6024324310101000mpa=6.32 mpa1000mpa=6.32 mpa。基于上述考虑，围岩评。基于上述考虑，围岩评分情况如表分情况如表4.2-44.2-4。表表4.2-4 4.2-4 第第段围岩评分表段围岩评分表 查表查表4.1

23、-1可知：第可知：第段隧洞围岩类别洞顶和边墙均为段隧洞围岩类别洞顶和边墙均为类。类。 第第段：桩号段：桩号1+479.212+430m 本段隧洞围岩洞底埋深在本段隧洞围岩洞底埋深在103324m，以白杨岭出埋深最大，以白杨岭出埋深最大，平均在平均在194m左右，根据实地观察，由于该段围岩埋深较大，且岩左右，根据实地观察，由于该段围岩埋深较大，且岩层产状变化不大，推测该段围岩主要为微风化状，其饱和单轴抗压层产状变化不大，推测该段围岩主要为微风化状，其饱和单轴抗压强度按中硬岩上限考虑，可取强度按中硬岩上限考虑，可取rb=60mpa；完整性按较完整上限考；完整性按较完整上限考虑，取完整性系数虑，取完

24、整性系数kv=0.75；主要结构面为片理、板理，结构面状；主要结构面为片理、板理，结构面状 态按闭合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构态按闭合平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为面走向与洞轴线的夹角约为79,79,结构面的倾角一般为结构面的倾角一般为3131；最大主；最大主应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为2.60g/cm2.60g/cm3 3，因此，因此m m=2.60=2.6019419410101000mpa=5.04mpa1000mpa=5.04mpa。基于上述考虑，围岩评分。基于上述考虑，

25、围岩评分情况如表情况如表4.2-5。表表4.2-5 第第段围岩评分表段围岩评分表 查表查表4.1-1可知：第可知：第段隧洞洞顶和边墙的围岩类别均为段隧洞洞顶和边墙的围岩类别均为类。类。 第第段：桩号段：桩号2+4302+4302+530m2+530m 本段隧洞围岩洞底埋深在本段隧洞围岩洞底埋深在138138189m189m，平均约为，平均约为175m175m，尽管该，尽管该段围岩埋深较大，但由于周家段围岩埋深较大，但由于周家毛坝断层从这里经过，构造作用及毛坝断层从这里经过，构造作用及地表水沿断层破碎带的入渗使得岩体的性质恶化，推测该段围岩主地表水沿断层破碎带的入渗使得岩体的性质恶化，推测该段围

26、岩主要为中强风化状，其饱和单轴抗压强度按较软岩偏下考虑，取要为中强风化状，其饱和单轴抗压强度按较软岩偏下考虑，取r rb b=15=1519mpa19mpa；完整性按完整性差考虑，取完整性系数；完整性按完整性差考虑，取完整性系数k kv v=0.45=0.45；主；主要结构面为断层破碎带、片理、板理及断层挤压引起的次生节理，要结构面为断层破碎带、片理、板理及断层挤压引起的次生节理，结构面状态按岩屑充填平直光滑考虑；地下水按线状流水考虑；主结构面状态按岩屑充填平直光滑考虑；地下水按线状流水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为要结构面走向与洞轴线的夹角约为8484（以断层走向控制）（以断层走向控

27、制）, ,结构面结构面的倾角一般为的倾角一般为4040（以断层倾角控制）；最大主应力只考虑自重应（以断层倾角控制）；最大主应力只考虑自重应力，取岩体的平均密度为力，取岩体的平均密度为2.60g/cm3,2.60g/cm3,因而因而m m=2.60=2.6017917910101000mpa=4.65 mpa1000mpa=4.65 mpa。基于上述考虑，围岩评。基于上述考虑，围岩评分情况如表分情况如表4.2-64.2-6。表表4.2-6 第第段围岩评分表段围岩评分表 查表查表4.1-1可知：第可知：第段隧洞洞顶和边墙的围岩类别均为段隧洞洞顶和边墙的围岩类别均为类类 第第段：桩号段：桩号2+53

28、03+152.84m 本段隧洞围岩洞底埋深在本段隧洞围岩洞底埋深在85145m，平均约为，平均约为110m，根据实，根据实地观察，由于该段围岩埋深较大，推测该段围岩主要为中微风化地观察，由于该段围岩埋深较大，推测该段围岩主要为中微风化状，其饱和单轴抗压强度按中硬岩考虑，可取状，其饱和单轴抗压强度按中硬岩考虑，可取rb=3540mpa；完；完整性按较完整考虑，取完整性系数整性按较完整考虑，取完整性系数kv=0.60；主要结构面为片理；主要结构面为片理 、板理，结构面状态按微张无充填平直光滑考虑；地下水按干燥到渗板理，结构面状态按微张无充填平直光滑考虑；地下水按干燥到渗水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴线的夹角约为水滴水考虑；主要结构面走向与洞轴