抽水蓄能电站库盆岩体渗流与防渗

抽水蓄能电站

库盆岩体渗流与防渗

汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄能电站概况3.非连续介质渗流分析方法4.库盆岩体三维渗流场计算5.不同组合防渗方案下的渗漏分析6.结束语1.研究背景1）能源需求抽水蓄能电站在未来能源开发中占有重要地位，是电能储存、用电调峰的重要手段，特别是太阳能、风能、潮汐等发电更需要有电能的储存和周转可称谓是电能的‘储蓄所’或‘银行’2）抽水电站的特点

下库：位于河谷，可新建或利用已有的水库

上库：位于山顶，其库盆基本上是裂隙岩体3）存在问题渗漏与防渗是其关键技术问题之一上库的库容较小，不能承受大量的库水渗流，对防渗的要求高。4）解决途径研究库盆裂隙岩体渗流规律、防渗措施与施工技术汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄能电站概况3.非连续介质渗流分析方法4.库盆岩体三维渗流场计算5.不同组合防渗方案下的渗漏分析6.结束语2.回龙抽水蓄能电站概况

回龙抽水蓄能电站位置：位于河南省南阳市南召县城东北16km的岳庄村附近是为解决电力调峰问题而专设的调峰电站。

工程主要建筑物：上库主、付坝，下库大坝，引水发电系统，地下厂房，辅助开关站等。

电站主要指标：装机容量2×60MW，上库总库容113万m3下库总库容129万m3，引水洞线总长1834m最大静水头461m，动水头568m

地形地貌：

上库库盆一小型集水盆地库盆近似扇形南北长300m东西宽400m北西为一峡谷出口海拔高程一般在898～960m之间东高西低。2.回龙抽水蓄能电站概况

地质：库盆岩体为燕山晚期花岗岩岩性：主要为中、细粒花岗岩构造特征：主要表现为裂隙和裂隙破碎带发育四组构造裂隙2.回龙抽水蓄能电站概况节理分组产状节理面特征发育程度（%）走向（°）倾向倾角（°）第一组15-35NW75-85平直、光滑39.2第二组280-300SW或NE80-85平直、光滑24.5第三组75-85SE或NW80-85波状起伏、粗糙11.7第四组320-345SW75-85平直、粗糙9.7

地质：构造：七条裂隙破碎带：L36L37L48

L49L50L51L53三条小断层：

f13、f14、f15

2.回龙抽水蓄能电站概况

水文地质：新鲜完整的花岗岩岩块透水性极低，风化裂隙、构造裂隙，使岩体透水性增大。特别是裂隙密集带和断层存在，将成为库盆岩体渗漏的主导通道。2.回龙抽水蓄能电站概况位置岩体风化类型压水试验段数透水率q(Lu)透水性分级最大值最小值平均值中等透水10≤q<100弱透水1≤q<10微透水0.1≤q<1段数占比例(%)段数占比例(%)段数占比例(%)上库弱风化453920.619.561737.82862.2微风化～新鲜80900.58.071417.55771.3911.2

抽水蓄能电站自然特点：电站区域内径流少，可供调蓄的水量不多，上库总的允许渗漏量为日平均1386m3/d

如果不采取防渗措施，经估算上库总渗流量约15000m3/d，为电站允许渗漏量的11倍

问题：水量不足将直接影响到电站的正常运行

途径：必须采取有效的防渗措施。其防渗方案设计的科学依据取决于对库盆裂隙岩体渗流的合理分析。

技术关键：裂隙岩体渗流的分析方法，必须能反映实际地质条件

选择非连续介质渗流方法2.回龙抽水蓄能电站概况汇报内容1.研究背景2.回龙抽水蓄蓄能电站概况3.非连续介质质渗流分析方法法4.库盆岩体三三维渗流场计算算5.不同组合防防渗方案下的渗渗漏分析6.结束语

裂隙岩体普遍遍特点岩体被各种类型的地地质结构面切割割，构成复杂裂裂隙岩体；地质结构面类型型：原生结构面（如如层面、接触面面、成岩裂隙、、冷凝、收缩裂裂隙等）次生结构面（如如断层、破碎带带、构造裂隙、、风化裂隙等））结构面的成因类类型不同，其几几何形态、发育育程度和分布特特点相差很大

裂隙渗流分析析方法等效连续介质无法详细描述裂裂隙的渗透特征征，与实际渗流流情况不符离散网络方法可以详细模拟裂裂隙个体的渗流流特征3.非连续介介质渗流分析方方法3.非连续介介质渗流分析方方法构成复杂裂隙系系统的三种基本本结构和渗流形形态:断层类带带状三维渗流裂缝类面面状二维渗流孔洞类管管状一维渗流三种裂隙结构类类型、三种渗流流形态的有机组组合构成：三维空间离散裂裂隙网络渗流的的三结构模型3.1离散散裂隙网络渗流流__三结构模型3.非连续介介质渗流分析方方法特点：能从微观上详细模拟岩体中中各种裂隙中的的渗流适用：小尺度裂隙岩体体对于大尺度岩体体，面临的问题题：1）现有勘探技技术无法查清所所有裂隙2）无法获得每每一条裂隙的渗渗透参数3）裂隙数据庞庞大，无法实现离散单单元的生成甚至难以实现计计算3.1离散裂裂隙网络渗流__三结构模型3.非连续介介质渗流分析方方法大结构：——主干裂隙系系统数量少、规模大大、起主导控制制作用采用离散网络方方法从微观上描述其主导控制制作用小裂隙：——裂隙岩块系系统数目多、分布广广、提供较大渗渗流空间采用连续介质方方法从宏观上来描述其对渗流流场的贡献然后，通过两系系统间的水量交交换建立联系大－小两个系统统、离散－连续续两种方法有机机的组合微观－宏观两个个角度来描述大大尺度岩体结构构和渗流3.2大尺度度裂隙岩体渗流流__双重裂隙系系统模型3.非连续介介质渗流分析方方法特点：较全面反映实际际岩体的渗透空空间结构和渗流规律，能充分利用现场场勘测资料易于实际工程应应用。解决了三个问题题：1）可查清主干干裂隙的空间位位置、尺度；能获得裂隙岩块块的裂隙统计数数据2）易于计算算单元的生成成和计算3）通过现场场试验和理论论计算，可以以获得主干裂隙和裂裂隙岩块的渗渗透参数实现了工程应应用可进行实际工工程的大规模模计算分析3.2大尺尺度裂隙岩体体渗流__双重裂隙隙系统模型3.非连续续介质渗流分分析方法3.3渗透透参数确定方方法主干裂隙渗透透系数a.现场压压水试验按常规计算得得到b.探洞渗渗漏量推算法法依据探洞测定定的断层渗漏漏资料，由理论推导的的公式进行计计算探洞断层3.非连续续介质渗流分分析方法3.3渗透透参数确定方方法裂隙岩块渗透透系数张量由裂隙统计资料料通过计算得到到渗透系数张张量反映了主渗透透方向和各方向的渗透透性之间的相相对大小裂隙统计压水试验渗透张量等比变换由现场压水试试验得到平均的渗渗透系数反映了实际岩岩体的渗透性性大小两者结合裂隙岩块各向向异性渗透系系数——渗透张量量等比变换法法汇报内容1.研究背景景2.回龙抽水水蓄能电站概概况3.非连续介介质渗流分析析方法4.库盆岩体体三维渗流场场计算5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析6.结束语

地质模型按地质和水文文地质条件裂隙密集带和和断层作为主干结构构将岩体分割为为多个大块体体使库盆岩体形形成了断块结构按此格局,这这些主干结构构作为岩体中中的主干裂隙系统统各个大块体作作为裂隙岩块系统统从而构成了双重裂隙系统统模型4.库盆岩体体三维渗流场场计算

计算范围800m700m250m（（XYZ），其中，，最低高程为700m最高为960m高程从主坝坝底（（846m高高程）计算起起，向下计算深度度为146m。

计算单元主干裂隙结构构裂隙岩块岩体风化程度度（全、强、、弱、微、新新）坝工结构4.库盆岩体体三维渗流场场计算

计算单元4.库盆岩体体三维渗流场场计算主干裂隙网络络双重裂隙系统统地质模型

无防渗条件件下的渗流场场地下水由库盆盆的正常蓄水水位向四周径径流，受主干断层的的控制，等水水头线在断层层部位发生弯弯曲。渗漏总量达：：16777.1m3/d4.库盆岩体体三维渗流场场计算

两种防渗型型式的渗漏量量垂直防渗水水平防渗渗在库盆周边设设置垂直防渗渗帷幕在在库盆内内设置水平混混凝土铺盖达不到防渗控控制要求可可以达达到防渗控制制要求4.库盆岩体体三维渗流场场计算汇报内容1.研究背景景2.回龙抽水水蓄能电站概概况3.非连续介介质渗流分析析方法4.库盆岩体体三维渗流场场计算5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析6.结束语

组合防渗方方案1）库周局部部垂直、库区区局部混凝土土板组合方案案5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析

组合防渗方方案2）沿断层灌灌浆方案（GF_35））3）库周灌浆浆与断层灌浆浆组合方案（GC_65+GF_35）5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析

组合防渗方方案4）断层混凝凝土铺盖20m宽（CC_20）5）断层铺盖盖20m与断断层灌浆组合方案（CC_20+GF_35）5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析

组合防渗方方案6）混凝土板板与喷混凝土土铺盖（CC_S6+SC_S2）挂网喷混凝土土厚15cm5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析

组合防渗方方案6）喷混凝土土与土工模组组合铺盖（SC_S2＋＋PC_S0）低水位以下用用土工模以上用喷混凝凝土土工模厚0.5mm5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析

不同方案渗渗漏量对比GF_35：：沿断层灌浆35mGC_65：：库盆帷幕灌浆浆65mGC+GF：：GC_65和和GF_35组合方案案CC_20：：混凝土铺盖20mCC+GF：：CC_20和和GF_35组合方方案SC_S2：：喷混凝土S2方案SC_S4：：喷混凝土S4铺盖方案案CC_S6:混凝土S6铺铺盖方案5.不同组合合防渗方案下下的渗漏分析析

不同方案渗渗漏量对比1CC_20：：混凝土铺盖20m宽2GC_65：：库盆帷幕灌浆浆65m深深3GF_35：：沿断层灌浆3