长引水隧洞勘察的几点体会

刘俊生，王艺凝，常 狄

（1.吉林省水利科学研究院，吉林 长春130022；2.吉林省银河水利水电新技术设计有限公司，吉林 长春130022）

长引水隧洞勘察中是水利水电勘察的一部分，是围绕围岩分类等展开的以工程地质测绘、勘探为主，结合现场或室内试验及工程类比等方法，获取地质资料及岩土体物理力学参数，并将成果绘制成图件交付使用的过程。较其它建筑物勘察，有其自身的特点和施工难点。

1 水洞勘察的方法和步骤

1）水隧洞勘察应充分搜集、熟悉和工程相关的地质资料，对工作区地形地貌、岩性条件、地质构造、水文地条件等做到充分了解和掌握，根据勘察任务书及工作大纲的要求，确定适合该设计阶段的测绘比例尺和测绘范围。

2）掌握该工程引水隧洞勘察的目的和任务，以便在野外工程地质测绘中做到有的放矢。引水隧洞勘察的目的：①了解或查明隧洞测绘区域的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件及特殊工程地质现象，如喀斯特、滑坡等；②了解或查明特别是进出口和浅埋段的覆盖层厚度、风化深度，确定进出口岩体有无岩体卸荷、卸荷深度及进出口边坡的稳定性等；③了解或查明岩土体的物理力学性质和渗透性；④进行围岩工程地质分类；⑤其他工程地质问题，如地热、有害气体等。

3）工程地质测绘，主要是利用地质点、山地开挖结合钻探、物探、硐探等方法，针对具体工程地质问题展开勘察。在野外测绘的同时，应及时分析整理资料，以便下工作的开展。

4）内业资料的整理和图件的绘制。

2 域资料的利用

区域资料的合理利用对内业分析整理和有效指导外业工作带来很大帮助。例如，重庆市酉阳县金家坝水电站工程引水隧洞，老寨正断层从袁家大陀附近通过洞身。该断层在地形地貌表现为地表成槽，可见长度延伸几公里，但其识别特征很模糊。结合区域资料，在其特征相对明显的位置反复量测产状，研究性状，以地质点控制，问题就迎刃而解。

3 工建筑物部位工程地质勘察

由于水工建筑物的布置，进出口、调压井、厂房等建筑物位置勘察显得格外重要，要求精度亦较高。因为要查明覆盖层的厚度及其组成、岩性及风化状态、地下水位及岩体的透水率、构造等。所以布置勘探钻孔是十分必要的。再配合地表工程地质测绘（地质点、山地工作），以查明岩性分布、地质构造。对进出口附近岩石的节理裂隙应详细地量测，分析是否存在不利组合,最终绘制成裂隙玫瑰花图。存在岩体卸荷的，应对卸荷范围、深度充分的调查，再根据勘察成果绘制成果图件。

4 埋段工程地质调查

引水隧洞浅埋段较其它部位有着自己的特殊性，其上覆岩体薄到什么程度、岩石风化状态如何、岩体完整性及透水性如何、沟谷的形成是否与构造有关、覆盖层有多厚等等，所以布置勘探钻孔是十分必要的，钻孔对浅埋段的勘察提供了最可靠的帮助。另外地表工作应充分调查节理裂隙的发育情况，结合钻孔岩心，统计有代表性的节理、裂隙，绘制玫瑰花图，分析不利组合形式，为围岩分类及后期施工做好准备。

5 文地质问题

引水隧洞勘察遇到的水文地质问题基本是岩溶和地下水位问题。

5.1 岩溶问题

金家坝水利枢纽工程，二叠系、三叠系灰岩类岩石中，岩溶问题十分突出。当时对落水洞和溶洞分布范围、高程作了详细的测量与调查，分析了引水隧洞穿越溶洞的可能性。这只是理论上的分析、探讨，缺少必要的试验手段，施工过程中可能存在一定差异，应进一步加强分析和预报。由于暗河溶洞等岩溶发育自成系统，有不可预见性，在引水洞的相关部位易发生涌水或者突泥的情况，掌握岩溶发育规律，对正确评价围岩的稳定性还是有帮助的。结合重庆市酉阳县金家坝引水洞勘察、重庆市云阳县盖下坝水电站库区岩溶调查、以及参考其他文献资料，发现岩溶发育主要特点如下。

1）的发育对岩性有选择性，即岩石可溶成分含量越高（CaCO3含量越高，溶解度就越高），岩溶就越发育。金家坝引水隧洞中，二叠系石灰岩地区岩溶就比三叠系石灰岩地区发育。

2）发育对地质构造有依赖性，即在地质构造发育方向上岩溶尤其发育。地质构造对岩溶的发育有一定的控制作用，岩溶形态的发育方向，都与构造发育密切相关的。比如盖下坝水电工程库区位于齐耀山背斜区，其核部及两翼岩层走向均为N35°～E 45°，经实际测量和调查，库区大鱼泉等暗河整体走向与其一致，可以看出盖下坝库区嘉陵江组第三段中的岩溶发育方向主要是受层面方向控制的。

3）地下水、地表水的补排关系和溶蚀作用的下限受地壳的升降和侵蚀基准面变化的控制，不同时期的侵蚀基准面的变化导致了相应时期的地下水、地表水的补排关系的变化。所以岩溶发育在垂向方向上与区域夷平面有对应性，且有一定的分带性。盖下坝水电站工程岩溶分期见表1。从表中可以看出岩溶发育在垂向上与区域夷平面有对应性。

表1 下坝水电站岩溶分期表

4）岩溶在空间分布上有不均一性。主要原因也是由岩溶对岩石的选择性、对构造的依赖性和岩体透水性的不均一性造成的。岩溶的发育，只能在可溶岩体的岩性、地质构造、水动力条件组合最有利的部位发育。

5.2 地下水水位问题

引水隧洞地下水位通过量测钻孔水位、地表水及泉水的出露，一般可以控制，但由于地层岩性的不同，往往存在这样的问题。

就盖下坝水电站工程来说，三迭系上统须家河组（T3xj）石英砂岩上覆于三迭系中统巴东组（T2b3）泥岩等软岩之上，这种地层结构，上覆岩体节理裂隙的张开性和连通性相对较好，形成相对含水层，下伏岩体因其塑性，节理裂隙相对细、密，含水性和导水性均相对较差，形成相对的隔水层。由于两种岩石的成层性，使得地下水具有承压性质。如果地下水位较高，将导致引水隧洞开挖时，在这样的部位有可能出现涌水或者突泥,施工时就应该加强预报工作。

6 围岩工程地质分类

围岩分类是评价围岩稳定和隧洞设计的重要依据，在围岩分类中首先应分析岩石强度、结构面状态、地下水、和主要结构面产状等5个方面的因素。也就是是通常所说的地质因素。其次是工程本身的因素，包括洞轴线方位、隧洞几何尺寸等和结构面方位。

在GB 50487-2008《水利水电工程地质勘察规范》中，围岩分类的地质因素有详细的评分标准，但计算值一般偏低，实际工作中应该结合不连续面的不同组合，以及岩体的稳定分析，针对特殊地质问题，对围岩分类给予正确的评价。

7 几点体会

1）引水隧洞勘察过程中，充分利用实测断面的指导作用：①实测地层断面能充分认识标志层和岩性特征，以此指导野外引水隧洞测绘，具有针对性和实用性；②内业工作分析整理时能指导地质剖面图的绘制和围岩工程地质分类，更直观、更科学。

2）引水隧洞地下水调查，除了地下水位调查外，应注意硬岩（导水性、富水性好）和软岩（导水性、富水性差）接触部位可能存在承压水，以及可能造成开挖过程出现涌水或者突泥的情况。

3）喀斯特勘察一方面应该通过了解溶洞的分布范围和高程，与建筑物布置高程进行对比分析，评价岩溶对围岩稳定的影响。同时应研究本工程区岩溶发育规律，以指导施工过程中的岩溶分析和超前预报工作。

4）对不同岩石，围岩分类主要考虑以下几方面的情况。完整岩石即坚硬、节理裂隙不发育的岩石，主要考虑建筑物的布置和岩石的初始应力状态；块状岩石，节理裂隙较发育，有软弱结构面，应对典型地段（如：浅埋段、进出口）进行节理裂隙统计，确定有代表性的产状，分析可能的组合形式和不利组合出现的部位；软岩工作重点应分析节理裂隙的不利组合外，还应调查物理力学参数、膨胀性和风化崩解等；层状围岩工作重点是调查了解岩石层面性质，其它重要的物理现象的调查，如：岩溶、滑坡等。

5）围岩稳定分析应该注意的问题。引水隧洞边墙的稳定，应该注意与建筑物轴线平行或者小角度相交的陡倾角的倾向洞内的贯穿性结构面；引水隧洞顶拱的稳定，应注意是否有缓倾角结构面及其与其它结构面组成的不稳定块体。

［1］水利水电工程地质手册［M］.水利电力出版社，1985，4：481—488.

［2］水利水电工程地质勘察规范［S］.中国计划出版社，1999.

［3］GB50487—2008中国水利百科全书水利工程勘测分册［M］.北京：中国水利水电出版社，2004，11.