索风营水电站地下厂房主要工程地质问题评价(一)
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摘要：索风营水电站地下厂房自2002年10月下旬大规模开挖以来，各部位地质条件得到了不同程度的揭露及验证，据目前地质情况分析，整体围岩稳定，但存在局部结构岩体的变形破坏、岩溶涌水、河水倒灌等工程地质问题，需根据各类情况作进一步的加强处理。
关键词：索风营水电站 地下厂房 工程地质问题 工程处理
0 前言
索风营水电站地下厂房系统，布置于右岸，包括引水隧洞、厂房、主变洞、尾水隧洞，为3洞3机形式，总装机容量600MW，受断层、岩溶、层间错动等影响，地质条件较复杂，加上交通洞、支洞的布置，地下洞室纵横交错，工程地质问题较多。其中地下厂房跨度24m，长135.5m，高60.405m，其自2002年10月下旬大规模开挖以来，上、下部位的地质条件得到了不同程度的揭露与验证，据此，在工程地质条件重新分析及与前期资料对比的基础上，现将主要工程地质问题评价介绍如下。
1基本地质条件
1.1地形地貌
索风营坝址区为峡谷地形，两岸由两层高大雄伟的顺河陡崖组成，在两陡崖间为T1y3泥岩形成的缓坡台地，T1y3台地沿层面倾向上游。河谷呈基本对称的“U”型河谷，其以强烈的崩塌及溶蚀作用为主，漫滩分布零星且窄小，阶地残缺不全，共3级阶地隐约可见。坝址区河流流向N7~10° E，枯期河水位高程758-762m，河水面宽54~75m，水深5~10m。
1.2地层岩性
岩层倾向上游，从上而下，洞室围岩岩性依次为T1y2-3厚层至巨厚层块状灰岩，T1y2-2-2中厚层灰岩，T1y2-2-1薄层灰岩，T1y2-1-3极薄-薄层灰岩。从上至下，岩层单层厚度逐渐变薄，层间炭质薄膜逐渐增多，薄、极薄层灰岩夹层及层间错动极其发育，局部兼有揉皱现象。岩层产状略有变化，近河岸N70~80°W，SWÐ20~35°，靠山内N65~80°E，SEÐ20~25°。
1.3构造
右岸地下洞室涉及的主要断层有f2断层，该断层及两侧与之平行的面主要对引水隧洞进口段有较大影响。其余地段层间错动、夹层极其发育，如目前揭示的fj2~fj6，及fpd2-4-1等。T1y2-3内仅见裂隙发育，局部层面偶有泥膜；fj2，为T1y2-3/T1y2-2-2分界面，厚度变化较大，性状时好时差；T1y2-2-2内主要有fj5及小断层fpd2-4-1，均较连续，厚度大，泥质充填，性状差，并局部岩溶；fpd2-4-1倾角陡于岩层。fj6，为T1y2-2-2/T1y2-2-1分界面，性状其本同fj5；T1y2-2-1、T1y2-1-3岩层均薄，层间夹层及层间错动极其发育，厚度大于1cm的间距在0.7-1m左右，连续，多有软化现象，fj3、fj4仅为其中的略具代表性的两条，fj4厚度达10~30cm，一般层面则多有炭质薄膜。
厚层、中厚层灰岩中裂隙少量发育，以NNE、NEE两组陡倾裂隙为主，厂房区除少数较大裂隙充填有泥质，局部并有溶蚀现象外，一般裂隙以方解石充填为主，面平直粗糙，宽小于0.5cm，连通率小于30%，主变洞或近地表多有夹泥现象。薄、极薄层灰岩，方解石脉及隐节理发育，间距小于0.1m。
1.4岩溶水文地质
据前期钻孔勘察，地下水位近岸边为761~762m，靠山内为763m左右，一般高于河水位1~3m，水力比降1~2%，为地下水补给河水动力类型，地下水低平带宽大于230m。
岩溶主要沿断层、裂隙及顺层发育。最大岩溶为K11岩溶管道。经前期勘探，其在PD2-2底板下分布长达70余米，最低高程在762m左右，主要沿N70°E裂隙发育，呈一缝状岩溶管道，宽度1~2m，下部顺层发展（fj5及fpd2-4-1），形成倾向河流的带状岩溶管道，其主要出口可能有多个，Sb4、Sb6等。
2主要工程地质问题分析与评价
2.1围岩分类及稳定性分析
从开挖揭露的情况来，前期预测的地层岩性和主要面同开挖后的情况是一致的，主要差别在于分界线、面的具体位置，产状及性状略有差异。
（1）围岩分类及整体稳定性
围岩基本分类同前，为II-IV类。
顶拱以II-III1类为主，根据开挖揭露情况展示图统计，T1y2-3（厚层灰岩）占56%，T1y2-2-2（中厚层灰岩）占44%。T1y2-3厚层灰岩，层面不发育，稳定性较好，为II类围岩；T1y2-2-2中厚层灰岩，面发育一般，稳定性稍差，为III1类围岩。
边墙，以III1-IV类为主。上部为T1y2-2-2中厚层灰岩，属III1类围岩；中部为T1y2-2-1薄层灰岩属III2类围岩，下部为T1y2-1-3薄、极薄层灰岩，岩体较破碎，层间夹层发育，稳定性差，属IV类围岩。
综上所述，厂房区无大型断裂，且均为灰岩，岩层层厚成为影响围岩分类的主要因素，其虽II至IV类围岩均有，但影响洞室围岩稳定的关键部位顶拱为II、III1类围岩，对洞室稳定有利，厂房的围岩整体稳定。
岩体的物理力学参数如表1。
表1 地下厂房各层岩体力学参数建议值表
地层
岩性
风
化
容重
变模
湿抗压
泊
松
比
抗剪
岩体综合
抗剪断
围岩
分类
单位
弹抗系数
Ko
(GPa)
(KN/m3)
‖
⊥
(MPa)
f
f’
C’(MPa)
（MPa/m)
T1y2-3
厚层灰岩，块状。
微新
27.0
12
12
65
0.25
0.70
1.2
1.2
II
6000
T1y2-2-2
中厚夹薄层灰岩。层状。
微新
27.0
8.0
6.5
45
0.30
0.65
1.0
1.0
III1
4000
T1y2-2-1
薄层灰岩，薄层状
微新
27.0
6.0
4.0
42
0.32
0.55
0.8
0.6
III2
3200
T1y2-1-3
极薄、薄层层灰岩岩，夹炭质层。极薄层状。
微新
27.0
5.0
3.0
40
0.32
0.55
0.7
0.5
IV
2500
（1）以上参数未考虑溶洞影响。
（2）岩体综合抗剪强度指完整岩体强度，层面及裂隙方向强度不能用此表。
（2）局部岩体稳定分析
①顶拱：
同前期分析，层间错动fj2、fj5与N70°E，NWÐ70-80°及N0-20°E，SEÐ80°两组陡倾裂隙组合，以层间错动面为顶剥离面，裂隙为侧向切割面，形成上游薄下游厚的楔形锥体。
fj5性状差，其在顶拱形成的塌落体，顶部沿面完全分离，稳定性较差，但影响范围小，据统计面积为271m2，占7.4%，锥体顶尖位于安装间NE下游角，最厚6m左右。
fj2影响范围较大，面积为1627m，占厂房顶拱面积的44%，锥体顶尖亦位于安装间NE下游角，最厚为13m左右，其面性状比前预测稍好，局部尚有c值维系，稳定性相对较好。
由于上述岩体的形成，并受裂隙的发育程度影响，而目前揭露的情况，大裂隙发育较少，一般裂隙连通率小于<30%，岩体完整性较好，岩体尚能自稳。
从目前开挖的情况，厂房顶拱T1y2-3厚层灰岩基本无掉块现象，开挖面较完整，而T1y2-2-2中厚层灰岩地段则主要在fj2、fj5及层面夹泥多的地段沿层间错动或层面剥离有小掉块，开挖面相对破碎，表现出叠板状，在下游拱座部位，由于fj5、fpd2－4－1、岩溶的发育，及平行洞轴线方向的反倾裂隙较多，稳定性较差。