英布鲁水电站坝基岩体渗流特性及工程对策

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1、2011年第30卷第4期·DWRHE水利水电工程设计英布鲁水电站坝基岩体渗流特性及工程对策乔东玉韩治国杜长青高志飞摘要英布鲁坝基白垩系砂岩具有大孔隙、低密度、强透水性等特性，其渗漏及渗透变形问题是工程最主要的地质问题。为控制坝基渗流状态，降低扬压力和防止渗透变形，进行了坝基岩体渗流特性及工程措施的研究。关键词白垩系砂岩孔隙一层面节理岩体渗流特性渗透变形灌浆地质特性渗流控制中图分类号TV223．4文献标识码B文章编号1007．6980(2011)04．0011-04结构破坏后粒径小于0．074min的白色析出物，为1坝基岩体的水文地

2、质特性弱结晶的高岭石。而由于CaCO3含量低(0．13％一1．1砂岩的物理结构及其水理特性1．65％)，致使砂岩的钙质胶结作用微弱。英布鲁坝基白垩系砂岩多呈黄白或灰白色，1．2砂岩的水文地质构造特征中、细粒结构，粒径多为0．0750．5mm，约占工程区域白垩系砂岩连续沉积厚度巨大，由厚82．8％，主要矿物成分为石英，含有少量长石等。度普遍在1～2m以上的近水平岩层组成。岩层近中、细砂颗粒均匀，磨圆度好，多呈孔隙式点接触水平层面节理和交错层理面节理构成了坝基岩体主弱胶结，长石多已风化，孔隙内可见高岭土团粒，要的一组结构面，形成特有的

3、孔隙一层面节理岩体局部胶结物中含有少量硅质。岩石结构破坏后，在介质。巨厚砂岩沉积不存在理论上的隔水层，而且松散砂状态下，孔隙内的高岭土物质呈白色絮状胶砂岩结构疏松，孔隙非常发育，实际是一种以孔隙体析出并沉淀，含量为1．46％2．15％。砂岩孔隙为主的(／7,=25％)含有层面节理的孔隙一层面率约25％，天然干密度2．0g／~m3，单轴抗压强度节理介质，因此无论从岩体质量抑或是其渗透性来多小于5MPa，具有高孔隙率、低密度、低强度和看，都可认为是一种相对均匀的岩体，亦即整个巨易扰动破坏等特性，属极软岩；同时，砂岩结构疏厚砂岩沉积层是

4、一个统一的孔隙地下水系统(单松，孔隙发育，渗透性强，在强渗流作用下，易发元)。生渗透破坏。考虑坝基岩体水文地质特性，将其自下而上分岩体的上述物理、水理性质与其成岩胶结程度为3层，即①由薄层沉积层理构成的层状软弱砂岩密切相关。英布鲁砂岩成岩程度很低，属于弱中等(K2’。)，总体表现为强透水性；②由中层一厚层胶结。易溶盐含量低，为HCO3一一ca2型。由于沉积层理构成的厚层状软弱砂岩(K2)，呈中等地下水具有较强的水交替作用和弱酸性，为砂岩中一强透水性，渗透性相对较均匀；③由薄层沉积层长石颗粒的高岭石化作用提供了条件，砂岩中普遍理构成

5、的层状软弱砂岩(K2i。)，呈中等一强透水缺少长石，其原因是原砂岩中少量长石已转化(蚀性，渗透性不均匀。其在坝基范围内的分布高程、变)为高岭石。砂岩孔隙内的高岭土团粒，即砂岩厚度及结构特征见表1。表1坝基岩层结构及产状分布特征表注：岩层产状主要有以下3组：(1)0o一40~NW或SEL2~一10％(2)65。一90~NW或SEL2o～9o(局部15~)；(3)350~SW／4o。水利水电工程设计DWRHE·2011年第30卷第4期按坝基岩体结构的差异，可分为三大层两种类构已不明显，而中下部岩体风化程度微弱；第②、①型，见表2。其中

6、：第②层沉积层理较厚，胶结程度层软弱砂岩岩体新鲜。三大层砂岩在物质组成、胶和完整性相对较好；第①、③层沉积层理薄，胶结程结形式上基本相同，岩体组成相对较均匀，局部地段度和完整性相对较差。第③层软弱砂岩顶部为全一3层间的界线不明显，呈逐渐过渡状态。强风化层，一般厚5—8m，呈风化砂状，沉积层理结岩成岩程度差，孔隙及层面节理发育，成为地下表2坝基岩体结构分类表水的良好储存和径流介质，地下水赋存状态主要表进过程中地下水位随孔深加大逐渐升高的规律以及现为孔隙潜水和孔隙一层面节理潜水两种形式。而基坑施工开挖中的降水过程，都证实了对砂岩以潜如

7、前所述，不同层位或不同地段的软弱砂岩，其岩水性质为主的赋存状态的认识是正确的。体透水性存在一定差异，尤其是岩层在水平方向和1．3砂岩的渗透及渗变特性垂直方向上存在的渗透各向异性，造成地下水在局从钻孔压水试验成果看(表3)，上部K2卜和部地段形成层间微弱承压现象。坝基砂岩三大层位K2．一2两层的透水性相近，下部K2层透水性偏的划分已表明其在渗透性上存在一定结构性差异，大。岩体透水率多在60—90Lu，为中等透水性，但进一步划分至更小的层位，即更细的沉积层理结局部岩体透水率超过100Lu，呈强透水性。室内渗构面层次上，其差异已不明显，

8、亦即岩层不存在理透试验，砂岩的渗透系数为3．00×10～一2．80×论上的相对“透水层”和“隔水层”，其“渗透性10～em／s，平均1．80×10～em／s，属中等透水性，差异”现象与通常的“承压水”概念有所不同。钻与钻孑L压水试验成果一致。表3钻