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大量工程实践表明,山区水电站其水库区一般存在两大类工程地质问题:一是库区渗漏问题,二是库岸稳定性问题。尤其由岩溶导致的水库渗漏问题是岩溶地区建坝成库最为关键性的工程地质问题之一,能否将这一问题查明并提出合理的防渗处理措施,直接关系到水电站建设的成败。
目前正在紧张施工建设即将并网发电的宣恩洞坪水利水电枢纽,其库区位于鄂西南岩溶地区,存在的主要工程地质问题,一是由一套滨一浅海相的碳酸盐岩层组成的左岸河间地块主要存在库区岩溶渗漏问题,二是库首近坝段的白家堡老滑坡体因为库水位变化而引发的库岸稳定性问题。
稳定性分析对于如何在确保洞坪水电枢纽安全的前提下以最经济的手段来处理白家堡滑坡体具有决定意义。在通过综合勘察手段查清滑坡体的空间形态、滑床面的起伏状况及力学参数的前提下,拟定各种工况,分别采用了极限平衡法和弹塑性有限元法对该滑坡体的稳定性进行了分析。从现有资料分析,滑坡现状稳定,在施工期或运行期整体快速下滑的可能性不大,即使滑坡复活,其距坝址又还有1km的峡谷,不会形成大的涌浪对大坝稳定产生威胁。最终确定相关处理措施:取消原设计削坡减载方案,改在自家堡滑坡体上打排水平硐。为以防万一,将白家堡滑坡体上所有住户全部迁出。水库蓄水之后,须定期对自家堡滑坡体变化情况进行观测。
洞坪水库库区左岸存在南起宣恩县城郊,北抵清江两河口一带,长约26km,东西宽仅2km的狭长河间地块。主要出露地层为三叠系下统大冶组薄一中厚层灰岩夹页岩或泥质灰岩:嘉陵江组灰岩、白云质灰岩、白云岩、溶崩角砾岩夹少量泥质灰岩;中统巴东组粉砂岩、泥岩、页岩和灰岩、泥质灰岩、泥灰岩等。而三叠系大冶组和嘉陵江组主要为一套滨海一浅海相的碳酸盐岩沉积,它在本区分布最广,岩溶也最为发育,是水库左岸潜在的主要渗漏层位。左岸河间地块岩溶水文地质条件复杂,发育有呈串珠状、平行于忠建河展布的岩溶洼地,并直抵清江,其下是否存在贯通的地下岩溶管道?水库蓄水后会不会形成自库尾向清江的岩溶管道式渗漏?这是该工程急待解决的主要工程地质问题。经大量的地质勘探、地质测绘、室内外试验研究、地下水动态监测等多种手段,查明了库区岩溶发育规律、库水渗漏部位、渗漏类型,在此基础上,应用多种理论和方法进行分析、评价,得出结论为:库区左岸河间地块,岩溶水文地质条件十分复杂、地下暗河发育,岩溶水系统繁多,泉水和盲谷的来龙去脉清楚,存在高于正常蓄水位的地下水分水岭且位置明了,同时地下分水岭地区存在高于正常蓄水水位的弱岩溶化岩块,因此地下分水岭地区不会产生严重的岩溶渗漏问题。仅坝址附近存在裂隙型绕坝渗漏且渗漏量有限,不会危及坝区建筑物安全,亦不会对工程效益产生大的影响。通过采取帷幕灌浆措施可以实现防渗。最终为工程的选址、蓄水水位的确定以及库岸治理方案提供了依据。