大岗山水电站右岸坝基岩体质量评价及地质缺陷处理建议

蔡斌

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

大岗山水电站右岸坝基岩体质量评价及地质缺陷处理建议

蔡斌

（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072）

大岗山水电站拱坝坝基岩体质量总体较完整，但坝基发育大量辉绿岩脉，岩体质量差，特别是右岸坝基发育有β40、β43、β8等岩脉、f231等断层及低波速岩带、裂隙密集带等，这些软弱岩带对坝体受力状态和变形稳定等均会产生较大影响。为此，根据开挖揭露的地质条件和相关测试资料对该水电站右岸坝基岩体质量进行综合评价，并针对地质缺陷提出了相应的地质处理建议。

大岗山水电站；坝基；岩体质量；地质缺陷

1 工程概况

大岗山水电站大坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程1 135.00 m，建基面高程925.00 m，最大坝高210.00 m。本文主要对拱坝右岸坝基（1 135～940 m高程）岩体质量进行评价，并对地质缺陷提出处理措施建议。

2 坝基基本地质条件

（1）地层岩性。坝基岩性主要为澄江期灰白色、微红色中粒黑云二长花岗岩（γ24－1），有β62、β68、β71、β85、β16、β43、β8、β40等35条脉岩穿插发育于花岗岩中，岩脉出露宽度一般0.5～3 m，个别达8～10 m，主要为陡倾角。岩脉与围岩接触关系有焊接式、裂隙式和断层式三种接触类型。

（2）地质构造。坝基主要有f19、f90、f77、f231、f6、f7、f71等43条断层发育，多沿辉绿岩岩脉发育，断层破碎带宽一般0.1～3.0 m，由片状岩、碎粉岩、角砾岩等组成，多属Ⅲ～Ⅳ级结构面。

坝基主要发育6组节理裂隙，①N5°～20°E／SE∠80°～85°；②N10°～30°W／SW∠65°～75°；③N15°～30°E／NW∠60°～70°；④近EW／N（或S）∠70°～85°；⑤N0°～35°E／SE∠35°～50°；⑥N0°～40°E／SE∠6°～25°、N45°～76°W／SW∠2°～5°。裂隙以陡倾角裂隙为主导优势，缓倾角裂隙局部密集发育。裂面多平直粗糙，卸荷带以内嵌合紧密，无充填，隙壁岩体较新鲜，强度高；卸荷带裂隙多松弛或微张。

（3）岩体风化卸荷。建基面岩体主要为微新无卸荷岩体，其中1 135～1 120 m高程坝基下游有弱风化上段、弱卸荷岩体出露，1 200～1 120 m高程及1 025～1 015 m高程坝基下游有弱风化下段、弱卸荷岩体出露，1 120～1 115 m高程、980～952 m高程坝基下游及950～945 m高程坝基上游有弱风化下段、无卸荷岩体出露。岩体以次块状－块状结构为主，嵌合较紧密，裂面新鲜，闭合。

（4）水文地质条件。坝基面干燥，未见地下水出露。

3 坝基岩体质量分类及评价

3.1 坝基岩体质量基本指标

根据大岗山拱坝建基面开挖后对建基岩体段的现场调查及地质定性判断，确定建基岩体质量分类的主要地质指标有：岩石特性（岩性、蚀变和强度）、风化卸荷、岩体结构和地下水状况等，坝基岩体分类指标见表1。

3.2 坝基岩体声波检测

建基面开展了对爆破检测孔、对穿声波检测孔、钻孔变模检测孔、一般声波孔、长观孔声波检测工作。声波检测综合统计成果（见图1、表2）表明：

表1 坝基岩体质量分类指标特征

（1）坝基岩体表层卸荷松弛带（低波速带）普遍存在，如图1声波测试曲线，可以方便地确定出表层低波速带的深度，低波速带岩体声波均值一般为2 300～2 600 m／s。低波速带深（垂直建基面）一般0.5～3.0 m，局部达4.0～14.6 m。坝基个别段低波速带深、较深，主要由于岩体中岩脉、断层及中倾角裂隙较发育，有利于应力释放和开裂，属开挖施工带来的岩体松弛。其中1 010～990 m高程段低波速带普遍较深，达7～14.6 m，由于此区域处于f231中缓倾角断层下盘，岩体第⑤、⑥组中缓倾角裂隙较发育，有利于应力释放和开裂，且1 000～990 m高程建基面开挖后钻孔声波测试滞后时间较长，岩体卸荷松弛。

（2）从声波检测综合统计成果可以看出，坝基各类岩体声波基本满足建基岩体声波验收要求。

3.3 坝基岩体质量分类

结合《水力发电工程地质勘查规范》（GB50287－2006）中有关坝基岩体工程地质分类的基本原则，坝基岩体分类见图2、表3。

图1 典型声波测试曲线表层低波速带深度划分

表2 右岸建基面岩体质量声波速度综合统计

图2 右岸坝基岩体分布示意

表3 右岸坝基岩类统计

经统计分析，坝基岩体质量分类如下：

Ⅱ类岩体：出露于1 120～940 m高程，面积约10 434.3 m2，占开挖建基面面积的61.8%。岩性为灰白色－微红色黑云二长花岗岩。岩体结构以块状结构－次块状结构为主，嵌合总体较紧密。

Ⅲ1类岩体：出露于1 125～940 m高程，面积约3 943.5 m2，占开挖建基面面积的23.4%。岩性主要为镶嵌－次块状结构的花岗岩及弱风化下段、无卸荷花岗岩体，其中辉绿岩脉占1.7%。岩体结构以次块状结构、镶嵌结构为主，嵌合总体较紧密。

Ⅲ2类岩体：主要为β62、β110、β142、β73等辉绿岩脉以及局部发育裂隙密集带，面积约1 310.5 m2，占开挖建基面面积的7.8%，其中辉绿岩脉占3.1%。

Ⅳ类岩体：主要为弱风化上段、弱卸荷花岗岩体及β40等辉绿岩脉，面积约572.2 m2，占开挖建基面面积的3.3%，其中辉绿岩脉占0.7%。

Ⅴ1类岩体：主要为β43、β8等辉绿岩脉断层破碎带及f231等断层及其影响带，面积约621.5 m2，占开挖建基面面积的3.7%，其中辉绿岩脉占3.1%。

3.4 坝基岩体质量评价

（1）坝基开挖后，建基岩体普遍存在不同程度的卸荷松弛现象，岩体质量显著降低，直接体现在岩体物理力学参数下降，低波速带和低弹模区分布面积明显增加。影响深度大多小于5 m，仅有少部分区域大于5 m，极少的零星区域超过10 m。非断层和岩脉发育区岩体的影响变化深度绝大多数小于5 m，主要是由于风化、卸荷及由应力调整导致应变弱化岩体产生的裂隙密集带等影响岩体质量的因素随埋深而快速消失所致。

（2）坝基以Ⅱ、Ⅲ1类岩体为主，共占开挖建基面的87.2%，满足建基要求。在建基岩体表层（深度小于5 m）及部分断层、破碎岩脉发育区域，岩体物理力学参数较低，抗变形及抗滑能力不足，需进行相应的工程处理。

4 地质缺陷及其处理措施建议

4.1 地质缺陷

由前述岩体质量评价，根据建基岩体的风化卸荷状况、岩体结构特征以及声波检测资料，右岸坝基岩体地质缺陷主要有：

（1）断层破碎带及其影响带，Ⅴ1类岩体；

（2）Ⅲ2、Ⅳ类花岗岩体；

（3）Ⅲ2、Ⅳ、Ⅴ1类辉绿岩脉；

（4）Ⅲ2裂隙密集带（Lm）：为微新、无卸荷花岗岩，节理裂隙发育，间距一般小于10 cm，岩体较破碎，呈裂密镶嵌结构。

右岸建基面岩体质量整体较好，地质缺陷主要有32处（见表4），其中相对集中的、规模较大的地质缺陷出露3处，主要为较大岩脉断层集中发育部位，如977～961 m高程的QR23号、QR25号、QR32号和953～945 m高程QR29号、QR31号地质缺陷。

表4 右岸坝基地质缺陷汇总

4.2 地质缺陷处理建议

（1）根据1 080 m高程以上拱坝建基岩体可局部利用Ⅲ2类岩体的原则，建议对1 080 m高程以上Ⅲ2类βj624辉绿岩脉进行加密固结灌浆处理。

（2）建议对977～961m高程QR23号、QR25号地质缺陷、953～945m高程QR29号地质缺陷采取置换回填混凝土等措施进行处理。

（3）建议对1 080～940 m高程Ⅲ2～Ⅴ1类β62、β68、β71、β110、β83、β142等辉绿岩脉、f231等断层破碎带及其影响带、弱风化下段Ⅲ2类花岗岩体、Ⅲ2类裂隙密集带等地质缺陷和其它缺陷在混凝土浇注前进行清基、机械刻槽、固结灌浆等处理措施。

（4）对开挖置换处理部位的坝基岩体应做好锁口支护、控制爆破、减少扰动。

（5）镶嵌－碎裂结构的辉绿岩脉，受裂隙发育影响，颗粒组成以角砾为主，属强透水性；岩屑夹泥型的断层破碎带主要由片状岩、碎粉岩组成，易软化泥化，属中等透水性。建议对贯穿上下游的辉绿岩脉、断层破碎带进行相应的工程处理措施。

5 结 语

大岗山水电站大坝基础开挖后，坝基岩体质量总体较好，但仍存在表层卸荷松弛带、岩脉断层破碎带、裂隙密集带等承载力及抗变形能力较低的地质缺陷，为此，地质人员加强了基础资料的收集、分析和整理工作，根据基础开挖揭露的地质条件及相关测试成果，对坝基岩体进行了全面综合的工程地质评价，针对地质缺陷提出了相应的地质处理措施和建议并已通过了建基面验收。经处理后的坝基岩体质量完全可满足设计要求。

［1］水力发电工程地质勘察规范GB50287－2006［S］.北京：中国计划出版社，2008.

［2］伍法权，刘彤，汤献良，等.坝基岩体开挖卸荷与分带研究——以小湾水电站坝基岩体开挖为例［J］.岩石力学与工程学报，2009，28（6）：1091～1098.

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1003－9805（2015）01－0028－05

2012－09－13

蔡 斌（1980－），男，四川巴中人，硕士研究生，高级工程师，从事工程地质勘察工作。