水电站岩体透水性分析

宋立国

摘要：在水利工程建设过程中，有效的水文地质勘察是十分必要的，它可以保障水利工程建设的有序进行。其中钻孔压水试验是评价岩体渗透性的最常用的方法，其主要指标为透水率、渗透系数。巴基斯坦某水电站坝址地区以辉长岩为主，通过综合考虑该地区的压水试验吕荣值和各种地质资料，来对岩体透水性和完整程度进行分析。結果显示，巴基斯坦某水电站钻孔压水试验中，钻孔MHL-3吕荣值主要位于0.08-0.25Lu之间，钻孔MHR-1吕荣值主要位于0.04-1.36Lu之间，综合分析得出该水电站坝址地区岩石渗透性极低，岩体裂隙发育较少。

关键词：水利水电工程、钻孔压水试验、吕荣值、透水率

0前言

水文地质试验是水利地质勘察中的一个重要环节。通过水文地质试验，获得岩土层的水文地质参数，评价岩层的透水性。其中压水试验是评价岩体渗透性的最常用的方法，该实验是通过灌浆塞把钻孔隔离出一定的长度孔段，然后以一定的压力向该孔段压水，测定相应压力下的压入流量，是根据岩体的吸水量判断岩体裂隙发育程度和透水性的一种原位试验[1]。工程实践表明，压水试验是确定岩石完整程度及渗透性强弱的良好方法，可以被广泛应用[2，3]。

1研究区概况

1.1地形地貌

巴基斯坦全境五分之三为山区和丘陵，南部沿海一带为沙漠，向北伸展则是连绵的高原牧场和肥田沃土。某水电站位于巴基斯坦北部高地，属中低山地貌，山体浑厚，沟谷发育，印度河呈“几”字穿越坝区，河谷呈“V”型谷，两岸坡角30°～40°，两岸谷坡基本对称。

1.2工程地质概况

某水电站两岸基岩裸露，以白垩系辉长-苏长岩为主，少量出露超基性侵入岩，风化不强烈，基岩岩体完整性较好。河谷两岸分布有第四系堆积层，河床堆积主要为砂卵砾石，最厚可达40m～50m。两岸谷坡脚多以崩坡积、冲洪积和冰水堆积为主，一般厚度较小。

根据勘察资料、地表露头，某水电站内分布的地层主要有：第四系冲、洪积（Qal+pl）层，第三系辉长岩和第三系苏长岩。现分述如下：

1.2.1第四系冲、洪积（Qal+pl）层

由黑灰、绿灰、浅黄等杂色含砂砾粘土、砂砾（岩块）粘土等组成，结构松散。其中砾石岩块成分以辉长岩、苏长岩为主，砾径一般3～10cm，少量达20～30cm。与下覆地层呈不整合接触，呈稍湿、稍密状态。

1.2.2第四系残、坡积（Qal+pl）层和冰碛物

由黑灰、绿灰、浅黄等杂色含砂砾粘土、含粘土砂砾（岩块）等组成，结构松散。其中砾石卵石块石岩块成分以辉长岩、苏长岩为主，砾径一般5～15cm，少量达20～30cm。与下覆地层呈不整合接触，呈稍湿、稍密状态。

1.2.3第三系辉长岩

主要由火山岩及火山集块岩等组成。集块岩中伴有次生的安山岩熔岩，同时，火山岩与页岩和砂岩互层。局部地段伴有安山岩熔岩，与下覆苏长岩呈整合接触。

1.2.4第三系苏长岩

浅灰、青灰色，斑状结构，基质具显微粒变晶结构，块状构造。岩石强烈蚀变，具典型的斑岩型矿床蚀变分带。未风化岩石强度一般。均以石膏充填，局部见绿泥石及褐黄色铁质渲染;岩体呈块状结构，局部碎裂结构，延展性差，结合度好，岩体风化后力学强度较低。

1.3气候条件

巴基斯坦属于热带气候，气温普遍较高，降水比较稀少，年降水量少于250毫米的地区占全国总面积的四分之三以上。巴基斯坦除南部属热带气候外，其余属亚热带气候。南部湿热，受季风影响，雨季较长;某水电站位于巴基斯坦北部地区，干燥寒冷，有的地方终年积雪，年平均气温27℃。

1.4水文条件

印度河是巴基斯坦主要河流，印度河干流源于中国西藏境内喜马拉雅山系凯拉斯峰的东北部，山峰平均海拔约5500米，终年冰雪覆盖。印度河上游为狮泉河，河流在印度境内基本上向西北流。河流穿过喜马拉雅山脉和喀喇昆仑山脉之间，接纳众多冰川，进入巴基斯坦境内后，在布恩吉（bungi）附近与吉尔吉特（gilgit）河相汇，然后转向西南流，转向西南贯穿巴基斯坦全境，在卡拉奇附近注入阿拉伯海。某水电站地区大气降水较为稀少，地表水来源主要为印度河河水。

2钻孔压水试验

2.1压水试验设备

本次压水试验所用设备主要包括：记录仪、压力计、流量计、压力表、灌浆塞、手压泵、高压水泵、地面注水胀塞系统等。

2.2压水试验的方法

本次压水试验采用国际标准，每5m进行一次压水试验。压水试验的设定压力随深度的不同有所变化：（1）深度小于15m，压力为0.1-0.2-0.3-0.2-0.1 MPa;（2）深度15-30m，压力为0.2-0.3-0.5-0.3-0.2 MPa;（3）深度30-60m，压力为0.3-0.4-0.7-0.4-0.3 MPa;（4）深度60-100m，压力为0.3-0.6-1.0-0.6-0.3 MPa;（5）深度大于100m，压力为0.5-1.0-1.5-1.0-0.5 MPa。

3试验成果及其分析

该项目每5m做一次压水试验，本文共选取2个钻孔，每个钻孔选取5组试验数据进行分析。压水试验数据如表1所示。

由表1可知，MHL-3吕荣值主要位于0.08-0.25Lu之间，MHR-1吕荣值主要位于0.04-1.36Lu之间，可以判断巴基斯坦某水电站坝址地区岩石渗透性极低，岩体裂隙发育较少。

4结论

1）巴基斯坦某水电站坝址地区压水试验吕荣值较小，岩石渗透性极低。

2）钻孔压水试验为该项目的岩体完整性提供了重要依据，并为后续的注浆设计工作提供基本的地质资料。

参考文献：

[1]常士骠，张苏民.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2]王大纯，张人权，史毅虹等.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1998.

[3]GB50021-2001.岩土工程勘察规范（2009年版）[S].