大渗漏量溶洞防渗堵漏技术

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1、大渗漏量、高流速溶洞地层防渗堵漏技术研究摘要：国家电力公司科研项目（合同编号：SPKJ007-06）大漏量、高流速溶洞地层堵漏和防渗技术研究系结合贵州猫跳河四级窄巷口水电站工程，研究溶洞地层堵漏和防渗技术。研究包括：溶洞精确探测技术研究，高流速水流堵漏材料研究，溶洞地层堵漏工艺研究。所取得的成果在猫跳河四级窄巷口电站、贵州引子渡水电站基坑溶洞堵漏工程、广西拔贡水电厂溶洞堵漏工程得到应用，对类似工程的设计、施工具有参考和推广价值。1、前言我国碳酸盐出露面积约95万km2，主要分布在贵州、广西、滇东、湘西和鄂西，吕梁山、太行山、鲁西地区也有大面积出露，这些地区蕴藏着丰富的水电资源。深

2、埋藏、大渗漏量、高流速溶洞管道在可溶岩分布区的已建或待建水库中普遍存在，如何经济、有效地封堵岩溶管道和进行岩溶地层防渗是目前世界上公认的难题。研究岩溶地层探测、堵漏、防渗等一整套技术，对于岩溶地区筑坝减少防渗帷幕工作量、已建电站发挥其应有的工程效益具有十分重大的经济和社会效益。1998年国家电力公司立项，中国水利水电科学研究院负责，贵阳勘测设计研究院、贵州华天水电有限责任公司、贵州红枫发电总厂、葛洲坝集团基础公司等单位共同参加，对溶洞地层的溶洞精确探测、动水下不分散灌浆材料及工艺进行了系统研究，开发了一套适合于大漏量、高流速的动水条件下进行防渗处理的灌浆材料和灌浆工艺。本项目目前

3、正处于验收阶段，本文只对项目取得的成果进行简单介绍。2、溶洞精确探测技术研究2.1通过对猫跳河四级水电站水库和坝址岩溶渗漏研究资料的收集和综合分析，有效地确定了猫跳河四级水电站水库和坝址岩溶四条集中渗漏通道，有效地确定了精确探测的区域，为后续进行的高精度探测奠定了基础。2.2溶洞物探精确探测方法与技术：因溶洞发育的随机性和溶洞周围岩性的多样性，决定了必须有选择地运用物探技术和方法，物探层析成像技术具有探测分辨率和精度与勘探深度无关的特点，为了达到米量级的分辨率，主要进行了以下技术的研究：①物探层析成像辅助反演技术：公轭梯度、卷积重建技术，各向异性处理技术，钻孔精确测斜与边界反演技

4、术，计算机模拟正反演判定溶洞边界技术等。②井间斯通滤波探测溶洞：ST波动探测溶洞，射线法确定溶洞边界，小波分析判断溶洞及裂隙型异常。③物探技术的综合分析。④新一代钻井电视摄像仪的研制。2.3深埋溶洞潜流水的流速流向测试技术：研究了测试深埋地下水流流速、流向测试的方法和技术:①噪声监测测试地下水流速，该技术主要由“噪声?流速”率定关系曲线，声波分析，率定曲线对比确定。噪声监测测速的特点是：工作效率高（可进行全孔、多孔测试），监测范围大（可监测钻孔四周的地下水流动情况），测试孔径小（要求测试孔径不小于38mm），但测试进度不高，干扰因素多。②光电式流速仪，可测试大流速，能准确测定孔内

5、揭示溶洞的水流速，特点是操作简单，动态范围大，不受测试深度的影响，是溶洞探测的推荐方法。③同位素示踪测试渗流流速，是地下水流速慢的地段有效的测试方法。2.4研究成果在实际工程中的应用①溶洞精确探测技术应用于猫跳河四级工程：确定76-89m范围大溶洞，测试溶洞剖面面积约48m2,溶洞水流速0.1～0.68m/s,平均0.3m/s,并确定了溶洞水流向，估算溶洞水流量14.4m3/s,经过投放物料试验验证此溶洞为主要的漏水通道，解决了多年来存在争议的漏水通道问题。②溶洞精确探测技术应用于引子渡溶洞堵漏工程：引子渡水电站厂房基坑开挖后，由于断层穿过厂房基坑，发生了围堰地基溶洞涌水，流量大

6、于1700m3/h，估算流速为2.6?2.8m/s，溶洞精确探测技术探测出溶洞走向、规模、充填物等，为溶洞堵漏的顺利进行奠定了基础。3.溶洞地层堵漏材料研究3.1模袋灌浆材料：通过试验可以发现模袋灌浆有着其独特的优点：耐高速水流，在高速水流下，保证水泥不分散，不被冲走；水泥浆经模袋析水后，不但硬化速度加快，而且固化强度有着很大提高。模袋材料在压力下膨胀，适应不同形状，可以堵塞不同形状的漏洞。模袋灌浆的关键是压力和灌浆速率的控制；为降低堵漏工程造价，对水泥固化土材料进行了试验研究；其它如水泥粉煤灰浆材也可应用于模袋灌浆工程。3.2水泥化学混合灌浆材料:AC-MS是性能良好的堵漏灌浆

7、材料，有很好的可灌性，其凝胶体具有较好的粘结性和弹性，以及水中膨胀性，和水泥合并使用，可使浆液速凝，凝胶体粘结强度和抗冲性能较好，可以用于封堵较高流速和较大流量的涌水,适合溶洞地层及碎石级配料的灌浆堵漏。3.3水泥基速凝材料：适当水灰比的铝酸盐水泥和硅酸盐水泥的混合水泥浆液具有凝结快、早期强度高等特点，可在无水或静水溶洞或大节理裂隙岩体灌浆处理中作为灌浆材料使用。适当配比的铝酸盐和硅酸盐的混合水泥膏浆具有在动水条件下能凝结且凝结时间较短，早期强度高，能抵御一定水流的冲击等特点，可