梅山水库新建泄洪洞工程地质条件分析

丁向阳

(安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230041)

梅山水库是位于史河上游金寨县境内的大(1)型水利水电枢纽工程。枢纽工程现由拦河坝、溢洪道、泄洪隧洞、放水底孔和发电钢管及厂房等部分组成。

新建泄洪洞位于坝址左岸，隧洞线按直线布置，进口位于左岸上游山坡上。进口上平段后接1∶2的斜洞接下平段至出口。出口位于左岸进厂公路西侧大坝下游的山坡陡壁处，以下接出口明渠穿过左岸进厂公路进入下游河床。

1 地质条件

1.1 地层岩性

隧洞沿线出露岩石均为燕山晚期细粒花岗岩(γ3-3 5)，矿物成分以石英、长石为主，其次为角闪石、云母等，细粒花岗结构，块状构造，新鲜时岩石致密坚硬。除隧洞进出口部位有近期人工堆积和坡残积覆盖层外，隧洞洞身段地表山坡基本为岩石出露，局部有浅薄的第四系残坡积覆盖。

根据除险加固勘察阶段坝基岩石物理力学试验成果，微风化～新鲜花岗岩比重为2.66，重度为24.93～26.30 kN/m3，饱和吸水率0.47%～1.12%，饱和单轴抗压强度84.6～129.2 MPa，弹性模量37.25～56.14 GPa，是理想的隧洞围岩。

花岗岩地表一般呈弱～微风化，局部亦有强风化，甚至全风化，主要表现为沿裂隙密集带或挤压错动带的差异风化，分布范围不稳定，主要出现在进口山坡浅部。

1.2 地质构造

根据本次隧洞开挖结果，在隧洞进口及洞身段共揭露断裂构造9条，其中规模较大的断层1条(F1)，小断层5条，闪长岩脉3条。主要断裂构造如表1所列。

表1 主要断裂构造性状一览表

1.3 地下水活动状态

从隧洞开挖情况来看，在桩号0+22.3～0+37段由于隧洞埋深较浅，施工期间下雨时洞内顺裂隙滴水，天气晴好时则洞内干燥。除本段外，其余洞段仅在小断层f208及闪长岩脉δ2处有滴水现象，而绝大部分洞段干燥，因此洞室水文地质条件简单。

2 工程地质条件评价

2.1 进口段工程地质条件评价

进口段设闸门井及消涡梁(0-006～0+22.3)，建基面共长28.3 m，建基面高程108 m。建基面岩性为浅肉红色细粒花岗岩，岩石新鲜、坚硬，较完整。建基面发育有2条挤压式小断层f202及f210。f202位于建基面左侧，产状为N45～60°E，NW∠60～70°，面弧形弯曲，夹0.5～1cm高岭土及岩片；f210从右侧向上游斜穿建基面至左侧，产状N65～75°E，NW∠65～75°，面弯曲，宽5cm，局部宽10cm，夹岩片及高岭土，已掏槽处理。另外尚发育有L1及L22条大裂隙。L1产状N15～20°E，NW∠45～50°，面弧形弯曲，夹0.3～0.5cm高岭土及岩片； L2产状N60～70°E，NW∠60～65°，面较平，稍弯，夹0.2～0.3cm岩片及高岭土膜。除上述外，其余裂隙一般闭合、短小，断续延伸，附铁锰膜，且不甚发育。以上断裂构造规模较小，不会对闸门井等建筑物的安全稳定产生不利影响，建筑物建基面工程地质条件较好。

2.2 洞身段工程地质条件评价

洞身段(桩号0+22.3～0+382.637)岩性全部为细粒花岗岩，岩性单一，洞内岩石大部分新鲜坚硬，仅进口洞顶部分为微风化。洞内共揭露小断层5条，闪长岩脉3条，闪长岩脉与两盘岩石均为裂隙式接触。洞身段断裂性状见表1。其中小断层f205、f211及闪长岩脉δ1、δ2与洞轴线交角较大(90°～60°)，对围岩稳定性影响不大；f208与洞轴线交角较小(24°～34°),顺洞延伸较长，但其宽度不大，对围岩稳定影响亦不大；f210主要位于进口段，洞内仅在右侧洞壁下部出露，对洞室稳定影响较小。因此洞身围岩总体上稳定性较好，大部分属Ⅱ～Ⅰ类围岩。

但是洞身桩号0+22.3～0+37段由于开挖断面较大，宽16 m～13.8 m，高22.5 m～15.5 m，洞顶为平顶，且埋深较浅，最小埋深仅12 m，距地表较近，因此裂隙发育。主要发育裂隙产状N60～70°E，NW∠70～75°及N30～50°E，NW∠75°，此两组裂隙均与洞轴线交角较小(0°～25°)，另f202在桩号0+25～0+36段形成宽0.5～1.2 m的透镜体裂隙密集带。在裂隙的相互切割下，岩体完整性较差，洞顶稳定性亦较差，在洞顶中间部分围岩类别为Ⅲ类，洞顶其它部位及两壁围岩类别为Ⅲ～Ⅱ类。洞身围岩具体分类评价如表2所列。

表2 围岩分类及稳定性评价一览表

2.3 出口段工程地质条件评价

出口明渠(桩位0+382.637～0+428.90)底板开挖高程65.2 m，岩性为细粒花岗岩，岩石新鲜、坚硬，完整，底板裂隙不发育，两侧壁裂隙较发育，裂隙面一般附铁锰膜，大部闭合。

出口明渠右侧壁平行发育2条产状N40°E，NW∠75～80°裂隙，裂隙面平直，夹2 mm～5 mm白色高岭土膜，裂隙间隔40 cm～50 cm。由于其走向与边坡近平行，且倾向渠内，裂隙延至边坡下部被切脚后影响边坡稳定，因此对其进行了锚固处理，保证了边坡的稳定。明渠左侧壁裂隙大部分闭合，可见3条与边坡近平行的产状N40°E，∠90°裂隙，长4 m～7 m，一盘开挖震动影响已脱落，另一盘形成边坡，因此边坡较稳定。

出口段底板新鲜、完整，裂隙不发育，大多短小闭合，是良好的建基面。

3 施工开挖及处理措施

建议泄洪洞分进、出口两个工作面施工，先从上游进口开始施工。进口段施工时在桩号0-008 m附近预留挡水岩坎，进行进口明渠、闸门井建基面及洞室桩号0+22.3～0+52.2段开挖，上述开挖结束后即进行混凝土施工。其后出口工作面开始开挖，直至与第一次开挖全线贯通。开挖期间对局部不稳定岩体进行临时锚杆锚固或挂网喷锚等临时支护措施。

根据泄洪洞所开挖揭露地质情况以及所处工程部位的不同，采取不同的永久支护措施。桩号0+000～0+22.3闸门井为全混凝土结构；洞身桩号0+22.3～0+123.015段全断面砼衬砌；0+123.015～0+367.637段两侧洞壁及底板砼衬砌，洞顶为素喷砼；0+367.637～0+382.6段全断面砼衬砌，0+382.6～0+428.9出口明渠段两侧为砼挡墙。

4 结束语

新建泄洪洞洞室围岩基本新鲜，断层及裂隙不发育～较发育，岩体完整，岩体结构大部为块状～次块状结构，局部为镶嵌碎裂结构；除沿断层f208及闪长岩脉δ2有滴水现象外，其余绝大部分洞段干燥无滴水，施工期间未发生掉块、塌方等围岩失稳现象，围岩绝大部分为Ⅰ～Ⅱ类，洞室整体稳定～基本稳定。但在桩号0+22.3～0+37段由于洞室埋深较浅，裂隙较发育，岩体完整性差，洞室围岩为Ⅲ～Ⅱ类，施工时为保证安全，本段进行了临时支护处理。开挖后对局部构造发育段进行固结灌浆处理后再进行浇筑混凝土。由此可见，本文建议的泄洪洞施工开挖顺序及支护处理措施等方案技术可行，社会经济效益明显，为水库的安全运行提供数据支撑，并为类似工程提供技术支撑。