围滩水电站引水发电系统工程地质评价

周慧蓉

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概况

围滩水电站引水发电系统由引水发电洞和水电站组成，引水发电洞进口位于壅水坝右岸坝肩处，断面为城门洞型，洞宽2.3m，进口高程503.3m，出口高程501.08m，长2.13km，底板坡降1‰。引水水电站位于坝后右侧，装机3×500kW。根据《水利水电工程地质勘察规范》分段评价叙述工程地质条件。

2 工程地质情况

2.1 引水发电洞工程地质

桩号电0+000—电0+040为引水发电洞引水明渠段，位于丹河右岸，岩质岸坡，坡度40°～50°。表层局部覆盖厚度不大的第四系全新统洪冲积卵石混合土层，基岩为寒武系上统凤山组灰岩夹白云岩，岩性坚硬，岩体完整性较好。

桩号电0+040—电2+290引水发电洞进口段，桩号电0+040—电0+204.35位于丹河右岸岸坡下部，该处岸坡坡度50°，地形起伏较大。隧洞围岩为寒武系下统崮山、长山组白云岩，亮晶结构，块状构造，岩性坚硬。单斜岩层，岩层产状为 N70°～80°E/NW∠5°～10°，岩体中主要发育3组节理裂隙：第1组产状N30°～50°E/NW 或 SE∠60°～80°；第 2 组产状 N70°～80°W/NE 或SW∠80°～85°；第 3 组产状 N10°～30°W/NE 或 SW∠75°～85°，大多无充填或少量岩屑充填。进口处受风化卸荷作用在近岸坡处节理裂隙有所张开，一般2～10mm，向岩体内部逐渐闭合。岩体中岩溶发育较弱，主要为溶孔、溶蚀裂隙，局部有溶洞、管道岩溶。综合分析，隧洞围岩类别为Ⅳ类。地下水类型主要为酸盐岩溶水，透水性中等—较好，施工时局部可能存在渗漏或涌水问题，应及时排水，同时采取排水措施。

桩号0+204.35—1+230段为引水发电洞洞身段，隧洞围岩为寒武系中统张夏组鲕状灰岩，鲕粒结构，块状构造，岩性较坚硬。强风化厚度1.5～3.0m。引水发电洞在桩号1+610处需穿越南掌沟背斜，以该背斜核部为界，其上游岩层产状为 N70°～80°E/NW∠5°～10°，下游岩层产状 N80°～85°W/SE∠3°～11°。桩号 1+790处穿越围滩断层F1，该断层为压扭性断裂。N60°～70°W/NE∠60°～65°，断层带宽 20～30cm，为断层角砾岩、断层泥等。岩层中发育两组节理裂隙，第1组产状N0～10°E/NW 或 SE∠75°～85°，与河流近于平行，无充填或充填少量岩屑。第2组产状N60°～70°W/NE或SW∠80°～89°，与河流近于垂直，无充填或充填少量岩屑。综合分析，隧洞围岩类别大多为Ⅲ类，仅在背斜核部及围滩断层附近，隧洞围岩岩体较破碎，围岩级别为Ⅳ类。其中第2组节理裂隙走向与洞轴线方向一致，易产生不稳定块体，施工时应及时打锚杆挂网并喷混凝土。

桩号1+230—1+280段为引水发电洞出口段，隧洞围岩为寒武系中统张夏组鲕状灰岩，鲕粒结构，块状构造，岩性较坚硬。强风化厚度2.0～3.0m。岩层产状 N80°～85°W/SE∠3°～11°。在进出口处，受卸荷及风化影响，节理裂隙均一定程度的张开，综合分析，围岩级别为Ⅳ类。施工时应及时清除不稳定块体及危岩。

2.2 水电站站址工程地质

水电站位于围滩水利枢纽大坝下游约20m的丹河右岸，设计装机容量3×500kW。

2.2.1 工程地质条件

水电站站址处河流流向S20°E，主河床靠左岸，宽约40m，右岸形成河漫滩，谷底较平坦，宽约80m，右岸为基岩岸坡，坡度40°～50°，右岸坡脚处为三姑泉水电站引水渠，宽2m、深1.5m。水电站站址处出露地层为全新统洪冲积物，岩性为卵石混合土，夹级配不良砂、低液限粉土透镜体，结构松散，分选较差。卵石主要成分为灰岩，磨圆度呈次棱角—次圆状，粒径一般30～40mm，含漂石，细粒为中细砂，主要为岩屑，厚10.3～12.45m，分布于河床、河漫滩。下伏基岩为寒武系中统张夏组地层，岩性为灰色—灰黑色灰岩、鲕状灰岩。岩性较坚硬，厚度大于200m。站址处断裂构造不发育，未发现断层，为单斜岩层，岩层产状为N7°W/SW∠4°～7°。岩体中主要发育2组节理裂隙，分别为第1 组产状 N63°E∠70°～86°，第 2 组产状 N4°～7°W∠66°～70°，站址处地下水主要为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩岩溶水，为统一含水体系，丹河两岸地下水补给河水，并向下游径流排泄，为补给型河谷。2.2.2 存在问题

一是建基面选择。水电站站址处全新统洪冲积卵石混合土结构松散，有架空现象，且夹有较厚的淤泥质土和低液限黏土、级配不良砂透镜体，易产生不均匀变形，该层不宜做电站基础持力层，建议对水电站站址处丹河右岸进行削坡，开挖出一平台，将水电站基础置于寒武统中厚层状弱风化灰岩、鲕状灰岩岩体上。该层工程地质条件较好，满足水电站持力层的要求。二是水电站站址边坡岩体稳定性。水电站站址右岸边坡40°～50°，为中寒武统张夏组中厚层状灰岩、鲕状灰岩组成，岩层倾角4°～7°，且倾向岸坡内部偏下游，为逆向岸坡，岩体中主要发育两组陡倾角节理裂隙，断裂结构不发育，岸坡岩体稳定性较好，但应清除岸坡上部危岩。三是洪水冲刷。因水电站站址位于丹河右岸岸坡处，汛期洪水将对电站站址地基产生冲刷和淘蚀作用，应修筑防洪堤，确保水电站安全运行。

3 结论

水电站站址位于坝后丹河右岸，持力层为寒武系中统张夏组中厚层状鲕状灰岩，工程地质条件较好，满足工程要求，但应注意汛期洪水冲刷。站址右岸边坡岩体稳定性较好。引水发电隧洞围岩为寒武系上统凤山组中厚层状灰岩、崮山长山组白云岩、寒武系中统张夏组中厚层状鲕状灰岩，隧洞围岩主要为Ⅲ类，仅在进出口段、背斜核部及断层带处为Ⅳ类围岩，工程地质条件较好。应对桩号电0+000—电0+040渠道进行防渗处理。