水布垭工程岩溶研究与帷幕优化

水布垭水电站位于清江中游河段,大坝为混凝土面板堆石坝,地下式引水发电系统,装机1 840 MW,大坝正常蓄水位400 m,相应库容43.28亿m3,最大坝高233m,坝高居世界同类坝首位.该电站是一个石灰岩坝址,岩溶化程度很高,坝基及绕坝渗漏问题十分突出,计算表明,如果坝址不作防渗处理,其渗漏量可达7 m3/s,水量及电能损失严重,还将对坝基中的剪切带产生冲刷破坏,埋藏在坝基下的多条岩溶管道系统在洪水期将直接冲刷大坝的堆石体.为此需要设置一条总长2 588.3 m,面积达44.14万m2,钻灌总进尺达39.2万m的地下帷幕工程.防渗帷幕初期采用了全封闭方案,投资4.76亿元(与大坝投资相当).经大量的地质科学研究,包括岩溶发育规律、控制因素及岩体渗透特性等;提出了Ⅰ号岩溶管道具有独立的补、迳、排系统,邹家沟一带存在"弱岩溶化地块",该地块隔断Ⅰ号岩溶系统与库水的联系;对于帷幕线上的强岩溶发育区通过封堵岩溶洞穴可以实现"变岩溶化岩体为裂隙性岩体",同时提出了在复杂岩溶地区帷幕优化的原则和类型.水布垭工程按地质提出的帷幕优化图形实施后,钻灌进尺将小于30万m,初步估算可节省投资近亿元.     

红层与大坝

红层在国内外某些地区均有较广泛的出露,红层是水利水电建设中较常遇到的一种坝基岩体。由于红层总体强度低,又多夹层和其它不良盐类的存在,因而具有特殊的水文地质与工程地质特性。通过对国内外在红层上建坝的大量成功与失败的工程实例,特别是通过葛洲坝工程所取得的重大成功,总结了红层上建坝的主要水文地质与工程地质问题,为在红层上建坝提供了丰富的完整的系统的勘测、科研与基础处理设计的经验和方法。最后根据国内外及葛洲坝工程提供的丰富经验,提出了勘测期、施工期以及运行期应侧重解决和注意的问题。     

水布垭枢纽地质研究与实践

水布垭水电站工程有两个第一:一个世界第一,是目前世界最高面板堆石坝(坝高233 m);一个国内第一,是国内在强岩溶化地区建设的抬高水头最高(203 m)的大坝.水布垭坝址岩层缓倾上游,建坝岩体软硬相间,分布有多层剪切带和缓倾角断层,还有煤系地层平卧于河床坝基下,这样的坝基岩体决定了不能兴建混凝土高坝.坝址区天然建筑材料丰富,当地材料坝对岩体要求较低,其中混凝土面板堆石坝不仅对岩体条件要求较低,且具有稳定性好,适应性强,建设速度快,总体安全程度较高等综合优点,作为选定坝型.勘察期间针对坝址地质条件进行了广泛的研究与论证,坝址存在3大主要地质问题:①环境地质问题,坝前库首地段分布有18个总量近1亿m3的滑坡与危岩体,坝下游泄洪雾雨区还分布有14个规模不等的滑坡、变形体和土体斜坡等,还有一个相对比高达360 m、具不利地质结构(上硬下软)的马崖高边坡;②坝址防渗问题,峡谷两岸岩溶强烈发育,勘察期和施工期实际揭示的岩溶洞穴之多就像筛子一样,清江枯水位197 m高程,大坝正常蓄水位400 m高程,坝前抬高水头203 m,解决岩溶绕坝渗漏问题是枢纽工程能否成立的关键技术问题之一;③软岩成洞问题,这里地下洞室较多、岩体条件很差,特别是在地下厂房的中下部,软岩相对集中,垂直开挖形成地下厂房,成洞问题难度很大,在工程建设中,采取了一系列有效措施,以适应这一复杂的地质条件并取得了成功.     

层间剪切带工程地质专家系统的扩充

层间剪切带工程地质专家系统是在原系统的耻，针对工况实际诮中所遇到的问题进行扩充而成。扩充后系统的领域知识更趋完备，增强了推理的透明度，解释功能加强，增强了推量结果的可读性，与老系统比较，新系统进行了模块化设计及增加解释过程自动化功能，因而使用更方便。     

清江隔河岩水利枢纽工程地质

隔河岩枢纽坝区地震基本烈度为6度,水库诱发地震可能性极少,分水岭地区不会产生危险性的岩溶管道渗漏,水库滑坡分布在水库中上段,对大坝不构成威胁。坝基地层为寒武系石龙洞灰岩。由于坝址断裂构造比较发育,并有多条剪切带,以及两岸发育有岩溶通道系统。因而对坝基岩体、洞室和边坡稳定,以及帷幕工程有不利影响。文章根据岩体结构特征、隔水性能等特性,给出了控制大坝稳定的地质模型边界条件;建议了防渗帷幕下限和宽度;并对洞室涌水、工程建筑物区的天然洞穴和引水洞出口高边坡提出了处理意见。     

清江水布垭水井坪滑坡稳定分析及治理研究

根据清江水布垭水井坪滑坡的工程地质条件 ,分析了滑坡体产生变形原因 ,并对滑坡体参数的选取及稳定性进行了分析 ,在此基础上按照顺应性准则和协调性原则提出了滑坡治理方案。     

高坝洲水利枢纽水库渗漏封闭条件的论证

高坝洲水利枢纽石灰岩地层分布广泛，岩溶化程度很高。加之水系关系复杂，水库外渗问题突出，一度成为高坝洲枢纽的重大环境地质问题，也是勘察初期重点研究的问题。经过对枢纽外围水系关系与区域地质资料的综合分析，最后确定，有３处可能外渗的途径：（１）清长分水岭；（２）清渔分水岭；（３）土地岭河间地块。多年来经过大量的地质调查、钻孔勘探、地下水动态观测等多种手段，基本查明上述可能外渗途径在高坝洲水库正常高水位８     

水布垭工程地质研究

由于水布垭坝址区地质环境比较复杂，工程地质研究历时多年。研究确定坝址的地震基本烈度为Ⅵ度，建议大坝设计以Ⅶ度地震烈度校核为宜。研究结果表明，大多数库岸边坡稳定性好，仅少量滑坡稳定性差，但对水质库的安全运行不构成重大威胁。     

水布垭坝址区环境地质研究

水布垭水电站坝址区的环境地质问题十分复杂，在坝址区及坝址２．３－９．０ｋｍ的范围内分布众多的滑坡体，危岩体以及上硬下软的不利结构边坡，特别是峡谷出口处的马崖高陡边坡，相对高度达３６０余米，为探明上述环境地质问题对水布垭水电站工程建筑物的总体布置及施工和运行所产生的不利影响，在坝址区进行了大量地质勘探，并对其环境地质进行了分析和评价。     

隔河岩水利枢纽地质条件与工程实践

根据大量地质工作,我们在隔河岩枢纽坝区建立了岩溶化河间地块存在非岩溶岩块的论点,并作出无岩溶管道渗漏的结论。对水库中上段滑坡集中分布的地区布置了周密的监测网。坝基地层为岩溶化程度很高的寒武系石龙洞灰岩,顺河断裂发育,并有多条剪切带,两岸还发育有多个岩溶通道系统,因而对坝基岩体、洞室和边坡稳定以及帷幕工程有重要影响。通过工作,对上述问题作了分析和预报,并提出了相应的处理建议。