白鹤滩右岸地下工程安全风险地质讲座—给长江院监理.ppt

右岸地下工程施工安全风险 地质分析金沙江白鹤滩水电站二〇一三年六月二十一日石安池目目 录录1 工程概况2 基本地质条件3 工程地质问题4 施工安全风险分析及对策建议1 工程概况2流域面积（坝址以上）：43.03万km2防 洪 库 容：75亿m3多年平均流量：4190m3/s最大坝高：289m（砼双曲拱坝）正 常 蓄 水 位：825m装机容量：16000MW防洪限制水位：785m保证出力：5500MW调节库容：104.36亿m3多年平均发电量：640.95亿kW.hØ 枢纽工程主要由混凝土双曲拱坝、水垫塘及二道坝、泄洪洞、左右岸引水发电系统等建筑物组成2枢纽布置4右岸引水发电系统 Ø 地下厂房采用首部开发方案 Ø 引水发电系统：电站进水口、压力管道、主副厂房、主变室、尾水管检修闸门 室、尾水调压室、尾水隧洞及检修闸门室、尾水出口等建筑物组成2.1 地形地貌2.2 地层岩性2.3 地质构造2.4 水文地质条件 2.5 地应力82 基本地质条件气象①白鹤滩气象站(高程575m)1994～2001年的年平均降雨量727.2mm， 年蒸发量2300mm，大寨气象站(高程1357m)1995～2001年的年平均降雨量811mm。

区内雨季集中在5～10月间，降水量约占全年降水量的80%且多暴雨(日降水量≥50mm或12小时降水量≥30mm)发生，但主要分布在高程1000～2500m之间11月～翌年4月为旱季②降雨的形式多为暴雨水文白鹤滩 万年一遇设计 洪水46100m3/s，千年一遇设计 洪水38800m3/s，百年一遇设计 洪水31100m3/s，十年一遇设计 洪水22700m3/s 气象水文气象水文坝址位于由鲜水河断裂、安宁河断裂、则木河断裂和小江断裂共同组成的川滇菱形断块东部边界的外侧则木河鲜水河安宁河小江大凉山区域构造稳定性Ø 坝址位于近场范围内相对稳定的区域从历史地震与现代记录地震分布来看，场址区地震活动水平较低，中小地震频发Ø 场址的地震危险性主要来自于外围地震带强震活动的影响Ø 历史地震对坝址的影响烈度达VIII度工程场地地震危险性分析超越概率50年63%50年10% 50年5%100年2%100年1%水平加速 度峰值51165212325420地震动参数地震动参数工程场区的地震基本烈度为工程场区的地震基本烈度为ⅧⅧ度度左岸——850m以上为缓坡地形，以下陡崖、陡坡与缓坡相间 右岸——1170m以上为缓坡地形，以下为陡坡、悬崖正常蓄水位处谷宽449~534m，河谷宽高比约1.75， 为略显不对称的V形河谷,枯水期水面宽60～100m 2.1 地形地貌P2β33-3 P2β4P2β6P2β4P2β2P2β5P2β32-2 坝址区金沙江流向SN枯水期水位约591m10右岸进水口位于大寨 沟出口右侧 边坡，谷肩 高程1010m， 其下边坡陡 峻。

谷肩以上 为下红岩斜 坡12右岸为单 斜地层，岩流层产 状总体N45°~50°E，SE∠15°~20°高程1040m以上为飞仙关组砂岩、粉砂岩和泥岩互层地层，粉砂 岩、泥岩岩质软 弱，易风化，暴露空气中易崩解高程1040m以下为峨眉山组P2β4~P2β11岩流层玄武岩，与上覆飞仙 关组呈微角度不整合接触岩性主要为隐隐晶质质玄武岩、斜斑玄武岩、杏仁状玄武岩、柱状节节 理玄武岩、角砾砾熔岩、凝灰岩2.2 地层岩性2.3 地质构造13（1）断层断层层发发育密度不大，规规模也不大右岸厂房区8条，走向以N40~65°W为主，倾角多大于75°F20规模相对较大，断层带内见1～2cm的断层泥其它规模较小，宽度小于10cm，以岩屑夹泥型和岩块岩屑型为主右岸厂房部位F2015（2）层间错动带层间错动带有C5 、C4 、C3、C3-1及C2，产状一般N40°~50°E，SE∠13°~20°，错动带位于凝灰岩层中上部C3宽约15cm，C3-1宽约30cm，C2宽约30~80cm，主要由节理化构造岩组成，错动带中部一般有1~5cm的断层泥C3上段为岩块岩屑A型、下段为岩屑夹泥A型，C3-1为岩屑夹泥A型，C2为泥夹岩屑型。

右岸C3、C3-1、在主厂房边墙出露，C4、C5四斜穿尾调室顶拱或边墙右岸厂房部位C41617（3）层内错动带层内错动带总体不发育，局部较密长度一般200～300m，发育间距一般10~30m右岸厂房区共揭露5条，主要分布在P2β61层中，长度一般为50~150m，间距大于30m，局部密集段，间距5~20m，以岩块岩屑型为主，个别为硬性结构面 主要有RS334、RS6155、RS621、RS7155、RS1051 等，宽一般10～30cm18（4）裂隙裂隙优势方向共4组：①N35°～60°W，SW∠75°～85°；② N30°~45°E，SE∠15°~25°；③ N30°～50°W，NE∠75°～85°；④ N20~40°E，NW∠60~85°裂隙面形态总体上以平直粗糙为主，少量裂隙面呈弯曲状，大多无充填或充填厚度极薄的方解脉(或石英脉)，陡倾角裂隙以闭合状为主，裂隙延伸长2～5m，少数可达5～10m，裂隙间距一般大于50cm322.4 水文地质条件 19引水发电系统出露的玄武岩以微、弱透水岩体为主地质构造发育部位岩体的透水性较大地表水水质类型主要为HCO3--Ca2+•Mg2+地下水埋深较浅时为HCO3--Ca2+•Mg2+，随着埋深增大，为HCO3-•SO42--Ca2+•Na+。

当埋深进一步增大，主要为CO32-•SO42--K++Na+类型、PH值大于9的强碱性极软水坝区地表水不具腐蚀性，埋藏较浅的地下水也不具腐蚀性，可作为混凝土拌和养护用水两岸地下厂房部位，岩体渗透性较弱，整体呈相对隔水状态，水循环较弱，地下水对混凝土具溶出型弱腐蚀性，局部具溶出型中等腐蚀性211) 岸坡第一主应力近SN向，倾角中缓，约35°，大小7～11MPa；第二主应力方向S20°E，倾角中陡；第三主应力方向N80°W，倾角21°，大小5～7MPa2) 地下厂房第一主应力方向为NNE向，一般在N0°～20°E之间，倾角2°～11°，量值约在22～26MPa，实测值最大31 MPa ；第二主应力量值在14～18MPa；第三主应力近垂直，量值相当于上覆岩体自重，一般为13～16MPa右岸2.5 地应力 3 主要工程地质问题22围围岩稳稳定问题问题 （1）围岩变形（2）围岩破坏23（1）围岩变形1) 整体变形由于应力释放，洞顶、边墙均会产生弹性变形或松弛变形，如果应力超过强度，则会产生塑性变形柱状节理玄武岩出露部位容易产生松弛变形2）剪切变形层间错动带属软弱结构面，强度低，在高地应力作用下，会产生剪切屈服，从而产生剪切变形。

3）渗透变形软弱结构面在较高的水头作用下，可能会产生渗透变形24（2）围岩破坏1）塌落沿洞顶缓倾角错动带塌落25沿断层及裂隙密集带塌落F16 坍塌形成的碎石堆 坍塌后形成的空腔右岸尾水洞1#施工支洞顶拱处F326（2）围岩破坏2）岩爆以轻微岩爆为主，表现为片帮，局部可能出现中等岩爆，有弹射现象PD62-2平洞片帮破坏27（2）围岩破坏3）岩体松弛垮塌5号导流洞右侧边墙柱状节理玄武岩松弛垮塌28（2）围岩破坏4）块体破坏结结构面组组合形成的块块体4 施工安全风险分析及对策建议434.1 输水系统4.2 地下厂房4.3 出线系统4.1 输水系统44自然边坡陡峻，高度260~540m开挖边坡主体由坚硬的玄武岩构成，上部由玄武岩、较软的凝灰岩与中硬的砂岩、泥岩互层组成，边坡整体稳定1）进水口右岸引水洞进口塔后边坡示意剖面图 风险是掉块，局部垮塌措施及时喷锚支护2）右岸引水隧洞、尾水洞引水洞由上平段、上弯段、竖竖井段、下弯段、下平段组组成引水洞洞室整体稳定主要安全风险是顶拱缓倾角错动带坍塌、高地应力作用下片帮等破坏、柱状节理岩体松弛掉块、裂隙组合构成的块体失稳引水洞各段围岩以Ⅲ1类为主，占70%～90%， Ⅳ类占10%左右，少量Ⅱ类 。

45（3）右岸尾水管检修闸门室、尾水洞检修闸门室46（4）右岸尾水调压室右岸布置4个圆筒形阻抗式尾水调压室，直径43~48 m 47尾调室结构面较发育，C3-1、C3出露于边墙部位，C4、C5出露于顶拱主要施工安全风险是：顶拱错动带可能产生坍塌；片帮掉块； 8#调压室穹顶柱状节理岩体松弛掉块；边墙块体失稳4.2 地下厂房（1）主副厂房右岸地下厂房水平埋深480～800m，垂直埋深420～540m 由主副厂房洞、主变洞组成，平行布置，洞室轴线方向为N10°W主副厂房洞室长438m，高88.7m，跨度34m5151围围岩：Ⅲ1类80%，Ⅳ类10%，其余为Ⅲ2类或Ⅱ类围岩质量总体较好，地应力量值一般达26MPa左右，方向与厂房轴线夹角较小，洞室整体基本稳定主要施工安全风险是：C4及断层顶拱出露，易产生坍塌；顶拱高地应力作用下产生片帮等破坏；结构面组合构成的块体失稳4.3 出线系统电缆竖井3号竖井和4号竖井上井段上部为为飞飞仙关组组砂泥岩，深度分别为别为 53m和67m，为Ⅳ类围岩，需加强支护玄武岩以Ⅲ1、Ⅱ类为主主要问题是错动带部位、结构面组合构成块体，易掉块，施工时应及时支护55（1）地震：做好应急预案。

2）掉块、块体失稳：加强巡视、及时清撬、随机锚杆3）岩爆： 初喷钢纤维砼、系统锚杆、挂网喷砼4）柱状节理玄武岩：初喷钢纤维砼、系统锚杆（预应力）、挂网喷砼5）顶拱错动带：锚固洞预锚、系统锚杆（预应力）、挂网喷砼施工对策建议谢谢 谢谢 大大 家家 ! !。