思林水电站坝区岩溶水文地质特点及其对工程建设之影响(1)(精)

思林水电站坝区岩溶水文地质特点及其对工程建设之影响(1)

摘要：思林水电站坝址区岩溶剧烈发育，大坝、地下厂房、导流洞等主要建筑物均遭受岩溶。岩溶对工程建设带来了诸多不利影响，如岩溶涌水、河水倒灌、围岩稳定等。本文通过对其岩溶发育特征的介绍，便于针对各建筑物特点，实行不同的工程处理措施。关键词：思林水电站岩溶水文地质工程影响工程处理前言

思林水电站位于贵州乌江中游河段，距下游的思南县城23km。是一个以发电为主，兼顾航运、防洪和浇灌综合效益的水利枢纽。水库设计正常蓄水位440m，上游接构皮滩水电站厂房尾水，总库容16.54亿m3。最大坝高117m，装机容量1000mw。经1995年可研论证，思林水电站的原举荐方案枢纽布置为：玉龙山坝线、碾压混凝土重力坝、右岸地下厂房、左岸垂直升船机，施工导流方案为左岸2条导流洞。该电站坝址区以可溶岩为主，岩溶发育，规模较大，特殊是左岸发育多个大规模的岩溶管道系统，为工程建设的主要不利因素之一。本文将对其岩溶水文地质特点及对工程建设的不利影响作简要介绍。1基本地质条件1.1地形地貌坝址位于思林粮站至f4断层间的两扇岩旁边。自思林粮站起河流走向由n45°e转至s65°e，至下游4km乌江与龙底江汇合后转向北，形成河间及河湾地块。坝址区河段山体雄厚，除500-525m为乌江宽谷期岩溶台面缓坡地形较开阔外，上下均为45-70°陡坡，基本呈对称“v”型，枯水期河面高程364m左右，水面宽70-120m，水深20-30m，汛期涨幅可达25m，440m高程时谷宽265m。1.2地层岩性从上游至下游，涉及的地层主要为二叠系下统至三叠系下统之灰岩和泥页岩，第四系积累物分布零星。各层简述如下：二叠系下统（p1）栖霞、茅口组（p1q、p1m）：为厚、巨厚层灰岩，含燧石结核。吴家坪组（p2w）：分p2w1、p2w2、p2w3、p2w4、p2w5共5段。其总体为含燧石结核灰岩、硅质岩、硅质灰岩夹泥页岩、炭质页岩、煤层等。其中p2w1夹劣质煤层、p2w3、p2w5泥页岩与硅质岩、硅质灰岩呈互层状。长兴组（p2c）：深灰色中厚-厚层含燧石结核生物碎屑灰岩。三叠系下统夜郎组（t1y），分三段：第一段（t1y1），为薄-极薄层粘土岩夹泥质灰岩。其次段（t1y2），分三层：第一层（t1y2-1）为薄-极薄层泥晶灰岩。其次层（t1y2-2）为中厚-厚层泥晶灰岩、白云岩等。第三层（t1y2-3）为极薄-中厚层泥质灰岩、泥晶灰岩等。第三段（t1y3），为紫红色薄-中厚层粘土岩夹灰岩。永宁镇组（t1yn），分两段：第一段（t1yn1），上部极薄-中厚层粉晶灰岩、灰质白云岩，下部中厚-厚层。其次段（t1yn2），分为两层：第一层（t1yn2-1）角砾状白云岩夹灰色极薄层白云岩，其次层（t1yn2-2）薄、中厚层白云质灰岩、灰岩夹多层角砾状白云岩透镜体。第四系主要有分布于两岸阶地及河床的冲积（qal）亚粘土和卵砾石层，分布于山脚的多为崩积（qcol）块碎石夹粘土，分布于较平缓岸坡的多为残坡积（qedl）粘土夹碎块石。1.3地质构造主要地质构造有塘头向斜、f4断层。塘头向斜轴在f4断层下游120m横穿乌江两岸。坝址主要位于塘头向斜nw翼，该翼在f4上游地层发生倒转，岩层产状n40ºe，nw∠70º；f4断层为一区域性断层，产状n43ºe，nw∠60º。裂隙发育多组。1.4物理地质现象主要物理地质现象主要有卸荷、倒塌、岩石（体）风化及夹层夹泥。卸荷多见于岸坡，主要沿nw向裂隙扩展，平行河流。倒塌见于陡壁岸坡，下多有倒塌积累物。泥页岩、粉砂岩含量较多的地层如p2w1、、p2w3、p2w5、t1y1、、t1y3层，物理风化剧烈，分级明显，可分为强、弱、微三级；灰岩以化学风化为主，分级不明显，大致分为弱、微二级。2岩溶、水文地质特点2.1概况坝址区两岸岩溶泉点发育，钻孔地下水位长观高于河水位，乌江属地下水补给河水类型。地下水横向径流带发育，两岸300m范围内属地下水低平带，水力坡降约0.5%。依据地表调查、平硐、钻孔等揭示，坝址区对建筑物区有较大影响的岩溶系统或管道共有10余个。如图2-1所示。

左岸：p1q中有k-12暗河，p1m中有k-11（s66）岩溶泉、sj-5季节性岩溶泉；p2c内有k-30岩溶管道系统；t1y2内有k-31岩溶管道系统，t1yn1中有sj-3、sj-20季节性岩泉溶。发育规模较大的有：k-12暗河：发育于p1q灰岩内，沿层面发育，常年有水，为一暗河通道，流量改变大，汛期可达13m3/s。源头在符家沟盲谷，总长1.5km，出口高程高于枯期河面10m左右，洞内有砂卵砾石分布。k-11（s66）岩溶管道（泉）：发育于p1m灰岩内，沿层间褶曲顺层发育水平溶洞，洞口分布高程高于河面10余m，可见洞长14m，宽13m，高8m，枯期流量为2-3l/s，有冷风吹出，推想内部有较大溶洞。k-30岩溶管道（泉）：发育于左岸p2c灰岩中部，沿层面发育，常年有水流。其汇水面积1.98km2,一般流量9~140l/s，汛期洪峰流量大。有分支溶洞与s2连通，内有多层岩溶管道及倒虹吸管道。k-31岩溶管道（泉）：发育于t1y2-2，沿层面及nw向横张裂隙发育。出口高程高于河面10余m，由洞口向山内呈阶梯状下降至366m高程后顺层发育水平溶洞，据平硐揭露其在深部形成多个岩溶潭，在河水面以下尚有出口。其汇水面积2.0km2,多年平均流量51l/s，汛期洪峰流量大，见由pd-23平硐内溢流。右岸：p1m中有k-28岩溶管道，p2c内有s-65岩溶管道系统；t1y2内有k-29落水洞系统、s-64岩溶泉、sj-2、sj-4岩溶泉等。发育规模较大的有：k29落水洞系统：位于右岸地下厂房地表500m岩溶台面上，发育于t1y2-2中厚-厚层灰岩中，深大于7m，下为溶蚀裂隙，洞口上方为一顺层发育的溶蚀沟槽，距k29约432m处为k90落水洞，其后尚有k91落水洞。该沟槽平常干枯，大雨时汇聚谷坡地表水注入落水洞，后排向乌江。其与河边s64连通。s-64：出口发育于右岸t1y2-2灰岩河边，一般流量0.5~80l/s，其与k29连通，河水面下尚有出口。汛期洪峰流量大。sj-2岩溶管道：出口发育于右岸两扇岩下游t1y2-3-2灰岩中，一般流量5-20l/s，河水面下尚有出口，平硐内揭示长>80m，宽高3-5m。汛期洪峰流量较大。2.2岩溶、水文地质特点对地表调查的凹地、落水洞、岩溶泉及钻孔、平硐揭示的溶洞等进行分析，思林坝址区岩溶发育有如下特点：（1）地层的岩性、构造对岩溶作用限制明显。p1q、p1m、p2c、t1y2-2地层，灰岩、白云质灰岩，质地纯，岩性均一，发育大型溶洞、暗河，如k-12、k-30、k-31、k-29、s-64等，属强岩溶、强透水层，；t1y2-1-2、t1y2-3、t1yn地层为薄-中厚层灰岩、白云质灰岩，夹较多薄层泥页岩，岩溶化较弱，主要发育中小型溶洞、裂隙型管道，如sj-2、sj-3、sj-4、sj-20等，属中等岩溶层，中等透水岩组；t1y2-1-1、p2w为极薄层灰岩或富含硅质，并有较多的泥页岩夹层，岩溶化微弱，仅有少量小型岩溶发育，属弱透水岩组，可作为相对隔水层；t1y1、t1y3等泥页岩地层，为裂隙水，属隔水岩组。岩溶在深部多沿层面发育，近岸边沿层面及裂隙发育。（2）岩溶层与非岩溶层相间呈带状分布，各岩溶层的溶洞互不连通，地下水相互独立，无水力联系。如p1q+m、p2c、t1y2、t1yn各岩溶层之间分别有p2w，t1y1、t1y3等隔水层或相对隔水层。水化学分析各层间地下水差异较大。（3）受喜山期间歇性隆升运动的限制，在铅直剖面上各岩溶层溶洞成层发育。依据统计，在铅直方向上此区带的溶洞大致可分为四层，高程分别为450、425、400、380m，下三层与河流三级阶地有较好的对应关系；水平方向上从分水岭至河边，溶洞的发育有随高程呈阶梯状下降、岩溶发育程度渐渐增加之特点。（4）左岸岩溶的发育强度和规模大于右岸。如左岸发育有k-12（p1q内）暗河、k-30（p2c）、k-31（t1y2）等，形成暗河或岩溶潭，长年有水，最大流量达10余m3/s。而右岸发育的s-64、sj-2（t1y2）及平内揭露的溶洞流量均较小。缘由主要受构造、地形限制，左岸补给区面积大于右岸。左岸从地形分水岭到河边，未受断层影响，岩层连续；而右岸在麻坨

图2-1

思林水电站坝址区地质略图

一带受f9、f4切割，隔水层受到切错，使铜鼓坨-麻坨一带的地表水下渗后沿构造缺口向龙清湾一带排泄，削减了向坝址河侧的汇水。（5）河床深部岩溶发育微弱。因受多层非可溶岩或微弱透水层的阻隔，及河流岸坡卸荷裂隙发育，地下水向河床深部的循环条件差，河床深部岩溶发育微弱。依据地下水化学成份分析，大致以330m高程为界，330m高程以上为地下水循环相对较强地带，以下为地下水位弱循环带，其