抽水蓄能电站工程地质勘察及认识

抽水蓄能电站工程地质勘察及认识摘要：抽水蓄能电站工程地质勘探工作对于蓄能电站的建设质量有着至关重要的作用，笔者围绕抽水蓄能电站工程地质勘察的具体工作展开研究，试图分析在整个地质勘察阶段的要点，以期提升抽水蓄能电站工程的质量和效率。关键词：抽水蓄能电站工程；地质勘察研究引言：目前我国在抽水蓄能电站的工程建设方面已经取得了一定成绩，但是距离国外起步较早的发达国家建设水平相比，还有很多进步的空间。我国的抽水蓄能电站工程建设始于60年代，发展至今已经有将近七十年的发展历史。分析研究抽水蓄能电站工程过程中地质勘察的相关问题，能够提升工程质量和效率，促进抽水蓄能电站工程更快完工。一、 抽水蓄能电站建设工程的概述进学生全面发展近年来，我国经济持续高速发展，相对应的电力矛盾问题也日渐突出，抽水蓄电站作为电网工程的关键部分其重要性愈发显现出来。鉴于此，在适宜的地区选择一些地点进行抽水蓄能电站的建设，能够极大地缓解我国电力资源需求量与日俱增的局面。抽水蓄电站的选址应当遵循以下几点要求：第一，水头应当选在2000〜700m之间，距高比应当控制在10以内，确保经济性差在合理区间；第二，抽水蓄电站应当多采用地下厂房的开发方式和单级可逆式的水泵水轮机和发电的电动机，只有这样才能够满足大量的吸出水头要求；第三，抽水蓄电站的选址还应当满足适当的地质构造，在地应力方向和量值等方面，都有着较高的要求。在满足上述需求的基础之上，建设开发抽水蓄能电站的过程当中，也相应出现了一系列问题，如地形的选择、上水库的渗漏、地下厂房围岩稳定等等，都在抽水蓄能电站工程的地质勘察具体工作带来风险和挑战。【1】二、 抽水蓄能电站建设中地质勘探的具体问题分析（一）抽水蓄能电站的地形选择抽水蓄能电站的选址对地形有着特殊的要求，水头应当在高200〜700m之间，这是因为电站装机容量的单位造价会因为抽水蓄能电站上、下库之间的水头减小而增加，最大水头应当在不超过700m的原因是考虑到机组制造能力，当前我国所使用的单级的混流可逆式水泵水轮机和发电机的实际制造水平还有着一定的进步空间，权衡这方面的考量，将上限定为700m是利益最大化的选择。另外，抽水蓄电站共分为三个部分，即上水库（坝），下水库（坝）及上、下库之间的引水系统和地下厂房，其中上水库和下水库之间的水平距离最好应当控制在抽水蓄能电站的水压值平稳的前提之下，尽量保持L/H（上、下库之间的水平距离与水头之比）在合理的区间范围内，既不能太小而难以发挥抽水蓄电站的输水系统功能，又不能太大而造成水头的过度耗损，降低抽水蓄能电站的效率。因此，在抽水蓄能电站的地形选址上，应当考虑相对封闭的洼地，最好周围能有群山环绕，主冲沟应当满足地形狭窄，如果能够在已建成水库的前提之上进行抽水蓄能电站的建设开发，那将会是节省人力财力的最优选择。【2】（二）上水库渗漏通常，人们在进行抽水蓄能电站的设计施工之前，都会选择地形低洼的盆地或者山沟、夷平面凹地等地区，在我国已经建成的多数抽水蓄电站中，除了少量的洪屏、泰安等抽水蓄能电站以外，基本上都很难找到能够有天然径流补给的抽水蓄能电站，因此笔者总结出上水库的周围地下水位应当地域上库的正常蓄水位的一般规律。其次，上库在地形上一般很难形成一个较为完整的盆地形态，在主坝的建设之外，也应当开发部分的副坝，抽水蓄能电站在上库库容的要求上不算太大，对上库周围的山地进行开挖来满足库容的定量，确保边坡的稳定至关重要。因此，抽水蓄能电站的上水库渗漏问题的重要性尤为凸显，在抽水蓄电站的工程地质勘察过程中，研究上水库能否有效蓄水、会不会产生渗漏问题等应当引起相关人员的警惕，对上水库进行深入仔细的地面地质测绘工作，对于上水库的地层岩性和覆盖分布等都做好研究，重点观察库盆内和库盆外围区域的地表水分布和地下水的出露，随时根据相关的地下岩层构造发育规律做出及时调整。（三）地下厂房围岩稳定通常来讲，抽水蓄能电站的地下厂房都设计在地下，其位置的选择首先应当充分地对地下厂房的工程地质条件进行勘察，在主变室和尾调室的地质条件也应当有所关注，结合具体的地理位置、厂房的轴线方向、厂址的范围内的地应力等等因素，进行科学、综合的分析。在地下厂房的选址过程当中应当尽量避开I、11、III级断层，厂轴应当垂直于优势结构面的方位，起到减轻上游和下游的边墙的直接承受的压力的重要作用，提高厂房的稳定性。一般情况下，抽水蓄能电站的地下厂房都会选择在根据沿着输水线和平行的厂房轴线布置的长探洞而勘察出的地下洞室工程地质条件。抽水蓄电站工程建设的洞群围岩分类，一般采用工程岩体分级标准、水电分类法（详细分类）和Q系统分类法三种，经过精确地计算考量，总结出地下厂房长探洞PDxl围岩一般都会以II类为主，约占75%；1类约占25%；洞口段为W类围岩，局部断层带为I〜W类围岩，相关的抽水蓄能电站施工人员应当按照不同的围岩类别来采取不同的处理方法。【3】（四） 库岸稳定库岩的稳定特征不同于常规的水库，研究库岩的稳定应当综合考虑相关因素，在岸坡的水下休止角、水下稳定坡角以及浸水对软弱结构面强度影响、孔隙水压力等方面都有所考量。抽水蓄能电站的升降水位变幅时，会导致坡岸稳定性的巨大波动，为此，在抽水蓄电站的库岸稳定分析方面应当采取保护措施来进行有效防护，避免水轮机的磨损带来巨大的经济损失。经过调查研究，笔者发现，抽水蓄能电站在蓄水阶段和满库阶段极易引起引起岸坡土体内部结构的破坏，库中的水在向下进行渗透的同时，让土体浸水充分饱和、软化，进而产生部分的瓦解，在这种情况下，被充分瓦解的土地往往会有部分被保留在缓坡之上，很少能够影响到岸破的形状；通过设计下蜀组粘土天然边坡状态模拟水库的运行状态，我们可以得出下蜀组粘土具有一定的抗侵蚀能力，岸坡自稳性较好。（五） 高压岔管围岩渗透及渗透稳定在抽水蓄能电站工程的建设过程当中，因为水头过高，通常会导致岩体在高水头的作用之下的渗透性增强，要不要采用钢筋混凝土的高压岔管来进行渗透的稳定工作，是施工人员应当认真考量的一大问题。在高压岔管的位置选择上，应当注意确保有足够的上覆岩体厚度来稳定管道，严格遵守挪威经验准则，另外，因为分叉区域没有剪应力集中区，不发育较大断层和其他的不连续断面，高压岔管的位置应当安排在相对不透水层面，在灌浆处理工作量上尽可能地控制，减少不必要的材料耗损。值得一提的是，围岩最小地应力应该大于该处的内水压力，以避免运行水头下产生水力劈裂，造成施工过程中的渗漏问题。高压岔管段岩体在高水头作用下必须要具备足够的稳定性和渗透性，据此，笔者进行了相关的数据分析，最后得出，在7.5MPa水头压力下的围岩，透水率一般都小于0.4Lu，在此条件下，围岩的透水性较弱，属于微透水；当大于临界压力为6MPa的压力时，渗透流量短时间内增大，随即产生以D型（冲蚀型）为主的强烈渗透破坏。总结：综上所述，地质勘探工作是抽水蓄能电站工程的基础，为整体工程打下坚实的基础。针对目前我国在抽水蓄能电站的工程建设过程当中具体阶段的情况进性综合考量和分析，对于更好地提升工程质量和效率，积累抽水蓄能电站工程建设中地质勘探层面的经验提供有效帮助。参考文献：刘英，于立宏,彭殿元，张鸣，张云鹏.沂蒙抽水蓄能电站坝基岩体压水试验成果有限元分析[