隆鑫一级电站地质分析

计鹤飞

(中山市水利水电勘测设计咨询有限公司，广东 中山 528405)

1 概 述

隆鑫一级电站位于陕西省镇坪县南江河下游左岸一级支流洪石河上游，取水坝位于曾家镇上游曾家滩；引水隧洞沿洪石河左岸，长3.619 km；发电厂区布置于曾家镇上游约500 m，洪石河左岸黄草坝；取水区、厂区有镇坪——安康公路通过，交通便利。该电站拟采用径流式引水发电方案，装机容量2×1 600 kW,设计引用流量3.4 m3/s。电站位于秦岭褶皱系北大巴山北西向构造带，工程区地质状况复杂，为了确保项目科学安全建设，需对其工程地质条件进行分析。

2 区域地质分析

2.1 地形地貌

隆鑫一级电站工程区位于陕、川、鄂三省交界的大巴山山岳地带，地形受构造控制，山脉顺构造线呈东西向延伸，山顶高程多在1 500～2 000 m间，谷底高程在600～800 m间；水系则垂直或平行山脉走向呈羽状分布。洪石河两岸岸坡陡峻，山体雄厚，山峦叠障，河流横断面多为深切“V”型峡谷，相对高差500 m以上。工程区主要属中深切割高中山构造侵蚀剥蚀地貌，局部灰岩分布区属溶蚀地貌。

2.2 地层岩性

工程区出露寒武系上统(∈3)、奥陶系下中统(O1-2)及第四系地层，地层岩性由老至新分别为：

(1)寒武系上统(∈3)：角砾状灰岩(部分为竹叶状灰岩)、页片状灰岩，夹灰质泥灰岩、灰质板岩、石灰岩。

(2)奥陶系下中统(O1-2)：泥板岩为主，次含灰质泥板岩，底部夹灰质板岩及薄层石灰岩。

(3)加里东前期侵入岩：基性岩脉，为辉绿岩、角闪岩。

(4)第四系：以全新统冲洪积及崩坡积为主，冲积层(Q4al)由中、粗砂及卵砾石、漂石构成；分布于洪石河沟及支沟的河床部位及阶地下部，厚2～10 m。洪积层(Qpl)由黄色粘土、粉质粘土含中、粗砂及砾石，少量漂石构成，结构较紧密，砾石成份复杂，磨圆差，无分选；零星分布于河床两岸高漫滩，厚3～8 m。崩坡积(Q4col+dl)由黄色粘土、粉质粘土含块碎石、砾石及孤石构成，局部块碎石含量多于粘性土含量，呈碎石土；块碎石及砾石成分以炭质板岩、灰岩为主，其次为硅质岩、凝灰岩等，孤石主要为凝灰岩；分布于两岸岸坡及两岸槽沟、陡崖坡脚部位；厚1～20 m不等。

2.3 地质构造

隆鑫一级电站工程区域位于南秦岭褶皱系，北大巴山加里东褶皱带南部之高滩～兵房街褶皱束。电站工程区位于高滩～兵房街褶复向斜之鸡冠石向斜，轴部向南翼倒转，出露寒武系上统(∈3)、奥陶系下中统(O1-2)火山碎屑岩建造，并伴随中、基性、碱性侵入活动，岩石普遍轻度变质。区域构造稳定性较好。

2.4 物理地质现象

区内物理地质现象主要表现为岩体风化及卸荷，其次为崩塌及滑坡分布。

(1)岩体风化卸荷作用

灰岩抗风化能力较强，强风化层不发育，岩体主要表现为受风化影响轻微松弛；两岸坡坡度较缓，岩体卸荷裂隙不发育，且多短小，张开度小，强卸荷水平深度较小。

(2)崩塌堆积

坝区段无滑坡分布，两岸沿缓坡分布有第四系崩坡积、坡残积堆积层，为块石夹亚粘土，块石大小20～40 cm，成份以灰岩、凝灰岩类为主，松散堆积，厚度多小于10 m。

2.5 水文地质条件

地下水主要为第四系松散岩类孔隙水和基岩强风化层裂隙水两大类。基岩裂隙水赋存和运移在基岩裂隙和风化卸荷带中，由大气降水补给，直接排于河中。松散岩类孔隙水以分布于河床冲积层中的为主，坡残积层内地下水分布零星，流量小，动态特征随季节变化明显，多不具有水文地质意义；下伏基岩微、弱风化层为相对不透水层。

根据区域水文地质资料，工程区地表地下水多为重碳酸—钙型水，环境水对混凝土无腐蚀性。

2.6 地震

据1965—1974年的地震台站观测资料，区域内仅发生过7次微弱地震(在万源一带)，震级在3.6级以下；外围最强的一次地震为公元788年3月8日安康东南6.5级地震，震中距本工程区100 km，其余地震均≤5.5级，震中均在50 km以外。另外，该区域及外围地区地震分布零散，没有明显的周期性或成带性，活动频度、强度均不高。工程区域地震动峰值加速度等于0.05 g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，反应谱特征周期为0.35 s。

3 取水建筑区工程地质条件

工程采用低栏栅坝取水，在曾家镇上游曾家滩筑坝，取水坝右岸下游处设沉沙池，正常水位高程957.0 m，坝最高小于6 m，河水位仅抬高5 m，回水短。

3.1 基本地质条件

取水建筑物区河段河床较为狭窄，河谷横断面呈“U”型，右岸坝肩962 m镇坪—安康公路通过。河床高程在951.3～957.3 m之间，宽度为6～13 m；岩层倾向下游，为横向谷；河床及两岸坝肩基岩裸露。岸坡较陡，岸坡坡度为40°～50°，两侧峰顶高程约1 500 m。河床最低高程951 m，相对高差约450 m，属高山侵蚀河谷地貌。河流流向总体为由SW流向NE。

取水枢纽区属秦岭褶皱系北大巴山北西向构造带，高滩～兵房街褶复向斜之鸡冠石向斜南西翼，坝区地层为单斜构造，倾向下游，岩层产状为N20°E/SE∠33°。

3.2 取水枢纽区工程地质条件评价

(1)栏栅坝

坝址区河床高程954.3～957.5 m，河床宽6～12 m；基岩裸露，岩性为角砾状灰岩、页片状灰岩、灰质板岩；无强风化层，其强度和变形均能满足修建低栏栅坝的要求，基础可直接置于弱风化基岩上。

(2)沉沙池

沉沙池处于坝址下游河床左岸，左岸岸坡覆盖第四系残坡积层,厚约0.5～3.0 m，河床基岩裸露，无强风化层；沉沙池底板置于弱风化基岩上，左岸为残坡积覆盖层，边墙应作好支挡措施，或进行放坡处理。

4 引水隧洞区工程地质条件

引水系统由隧洞组成，隧洞进口洞底高程954.19 m，隧洞出口洞底高程952.44 m，为无压隧洞,洞径2.0 m×2.65 m。隧洞位于洪石河左岸，总的洞向为200°～225°，与地层走向交角较大。引水线路区山高坡陡，属高中山构造剥蚀地貌，岩溶不发育，地表小沟谷较为发育。

4.1 洞脸边坡的稳定问题

隧洞进出口均为奥陶系下中统(O1-2)地层，岩性为泥板岩为主，次含灰质泥板岩。隧洞进出口段裂隙发育，岩体破碎，呈碎裂状结构；岩体稳定性差，开挖后应及时衬砌，开挖形成的边坡应做好地表排水和防护措施，对不稳定的边坡采取上部减载，下部压脚或支挡。坡高小于10 m的边坡一般采用1∶0.75～1∶1.0放坡,坡高大于10 m的应分级设平台或放缓边坡。

4.2 洞室围岩稳定问题

隧洞区地质构造较为复杂，柔皱较为发育，轴面向南西倒转，局部层面陡立，向斜核部构造节理裂隙密集带，片理化现象普遍，岩体较破碎，呈碎裂状结构。围岩为Ⅳ～Ⅴ类，岩体稳定性差；其余地段经过的地层围岩大多为Ⅲ～Ⅳ类。Ⅲ类围岩岩体质量中等，发育少量裂隙，有少量地下水活动，局部有少量掉块、坍塌现象；可采用喷锚结构，局部用混凝土衬砌，约占隧洞总量的50%。Ⅳ类围岩岩体破碎，岩体呈块状或层状，裂隙发育，切割较多，地下水活动较强烈，易发生塌顶现象；可采用混凝土衬砌、局部喷锚支护，约占隧洞总量的62%。Ⅴ类围岩岩体松散，岩体强度低，地下水活动强烈，塌方普遍，易冒顶；可采用混凝土或钢筋混凝土衬砌，开挖后应及时支护，约占隧洞总量的15%。如遇到围岩渗水时，应先采取排水措施，而后喷射混凝土，约占隧洞总量的8%。

4.3 岩爆问题

隧洞上覆岩体厚小于300 m，岩体新鲜完整，工程区不属高地应力区，发生岩爆的可能性较小；但局部裂隙较发育，在局部应力集中点可能发生岩爆现象，施工中应注意采取防治措施。

4.4 隧洞涌水问题及其他

在鸡冠石向斜核部一带发育洪石河左岸支流葛溪湾，汇水面积较大。鸡冠石向斜核部，由于柔皱发育，构造节理裂隙密集，片理化现象普遍，岩体较破碎，有利于地下水的富集。隧洞穿越鸡冠石向斜核部时，可能产生洞室涌水，因此施工中应注意可能产生的坍塌和涌水问题；可适当布置一定的超前钻孔，以加强探测。隧洞区无煤层出露，无瓦斯影响或瓦斯影响很小。

5 发电厂区工程地质条件及评价

5.1 地形、地貌及地质构造

发电厂区枢纽布置于曾家镇上游约500 m，洪石河左岸黄草坝。前池布置于后坡山脊宋家梁，厂房布置于河床左岸。

河床右侧已修建防护堤，厂址区河流流向为N70°E，厂区段河床宽50～55 m。河床左岸高程836 m左右发育1块阶地，阶地地面平整，长约120 m，宽14～18 m；厂址处于该阶地上，阶地后缘边坡坡度为38°～45°。

厂区构造简单，为单斜地层，断层不发育，岩层产状为N42°E/SE∠36°。构造裂隙较发育，主要发育如下二组：一是N30°W/NE∠30～35°。大角度横切河流方向发育，多闭合，延伸较短。二是N60°E/NW∠65～70°。为顺河向卸荷裂隙，多张开，张开度小，延伸2～5 m。

5.2 厂区工程地质条件评价

(1)前池

前池位于宋家梁山脊上，基岩裸露，山脊两侧岸坡卸荷带宽约5 m，强风化层较薄，基础可直接置于弱风化基岩上。由于卸荷裂隙较发育，前池基础应采取锚固措施，开挖形成的边坡应做好地表排水和防护措施，对不稳定的边坡采取上部减载，下部压脚或支挡。坡高小于10 m的边坡一般采用1∶0.75～1∶1.0放坡,坡高大于10 m的应分级设平台或放缓边坡。

(2)压力管道

压力管道区地形坡度较陡，零星分布第四系崩坡积层，大部分基岩裸露，风化卸荷较发育，卸荷宽约3～5 m，强风化层厚约1～2 m，建议管道镇墩基础置于弱风化基岩上。

(3)厂房

厂区覆盖层厚度约为3.0 m，砂卵石层结构密实，承载力较高，电站厂区一般性建构筑物可直接利用砂卵石层作基础持力层，采用浅基础形式；重要建构筑物建议采用基岩弱风化层作基础持力层，采用大直径桩基(深基础)形式。厂房基坑开挖应作好排水工作，卵砾石层渗透系数建议取50 m/d。

厂区枢纽建议岩土允许承载力：

弱风化角砾灰岩、灰质板岩：〔R〕=2.0～2.5 MPa。

卵砾石层：〔R〕=0.30 MPa。

厂区覆盖层建议开挖坡比：1∶0.75～1∶1.25。

挡土墙及防洪墙基底摩擦系数(μ)：基底为覆盖层μ=0.30，基底为基岩μ=0.55。

6 结 语

通过地质勘察和分析探讨，隆鑫一级电站工程区区域构造稳定，坝基岩体主要为灰岩、灰质板岩，坝基及两坝肩无产生绕坝渗漏的可能，两岸坡基岩裸露，在开挖基坑时应注意边坡的放坡和支护处理。隧洞施工穿越鸡冠石倒转向斜核部一带时，应注意出现涌水现象，厂房基坑开挖应作好排水工作。