巴基斯坦卡洛特水電站工程地質勘察研究綜述

尹春明 陳文理 侯欽禮 楊安勇

摘要：卡洛特水電站位于巴基斯坦吉拉姆河上，工程前期勘察設計工作為國外公司完成。在工程實施階段，根據項目業主的總體安排，工程勘察設計分為以詳細設計為目標的Level 1階段及施工圖設計的Level 2階段。通過Level 1階段大量詳細的勘察研究，根據壩址地質條件對該工程招標方案的工程布局進行了較大變更并獲得認可，對工程順利推進起到了決定性作用。通過簡要回顧前期及Level 1階段壩址工程地質勘察研究，扼要介紹了該電站主要地質問題的研究思路、方法和工作內容，并總結了這一特殊地質環境條件下的大型水電站工程的地質勘察與研究的基本經驗，以期為類似工程勘察借鑒。

關鍵詞：工程地質勘察;主要地質問題;研究思路;綜述;卡洛特水電站;巴基斯坦

中圖法分類號：TV221 文獻標志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.03.003

1 工程概況

卡洛特（Karot）水電站地處巴基斯坦東北部，是吉拉姆（Jhelum）河規劃的5個梯級電站的第四級，其上一級電站為阿扎德帕坦（Azad Pattan），下一級電站為已建成的曼格拉（Mangla）。卡洛特水電站壩址位于巴基斯坦旁遮普省境內卡洛特橋上游1.75 km，下距曼格拉大壩74 km，西距首都伊斯蘭堡直線距離約55 km。從伊斯蘭堡-卡胡塔-科特里路可通往場址，交通較為便利。

卡洛特水電站壩址控制流域面積26 700 km2，多年平均流量819 m3/s，多年平均年徑流量258.3億m3。工程為單一發電任務的水電樞紐。水庫正常蓄水位461m，正常蓄水位以下庫容1.52億m3，電站裝機容量720 MW，保證出力116.1 MW，多年平均年發電量32.1億kW·h，年利用小時數4 452 h。

2 勘察設計工作過程

2.1 國外公司的前期工作

1975～2009年，先后由加拿大、德國、澳大利亞等國的公司對該項目進行過不同階段的研究。2007年受巴基斯坦ATL公司委托，由澳大利亞雪山公司（SMEC）、巴基斯坦Mirza聯合工程服務公司（MAES）及工程總咨詢公司（EGC）組成咨詢聯合體（以下簡稱“咨詢聯合體”）。2009年9月，編制完成《720MW卡洛特水電站可行性研究報告》，并通過了巴基斯坦相關部門的審批。

2.2 EPC期間的工作

EPC實施期間，根據合同要求，在Level 1階段先后完成了工程場地地震安全性評價、引水發電系統、壩型、壩線及樞紐布置、水文泥沙、施工總布置規劃、機電及金屬結構、防震抗震研究設計、建設征地與移民安置規劃、投資概算等多項專題研究工作，相關研究成果均通過了三峽集團巴基斯坦水電工程技術專家組的評審。據此，對工程原方案廠房型式及大壩壩型、工程布置格局均進行了較大調整并獲得專家組認可，認為方案合適、技術可行。在此基礎上編制完成的《巴基斯坦卡洛特水電站可行性研究報告》，經技術專家組評審認為，可滿足勘測設計工作的范圍和深度的要求。

2016年6月，卡洛特水電站前期工程啟動，2018年9月實現大江截流，目前工程進展順利，按進度計劃2021年4月首臺機組商業投運，2021年11月工程完建。

3 工程地質概況及主要地質問題

3.1 地質概況

卡洛特水電站區域北部處于喜馬拉雅山南麓中高山區，海撥2 000～3 500 m;東側為克什米爾盆地;西側為白沙瓦盆地;南部為旁遮普（Punjab）平原區，高程約200 m。區域位于印度板塊與歐亞板塊發生碰撞作用形成的喜馬拉雅造山帶西構造結南側，區域內構造活動及地震活動強烈，主要斷裂分別為主地殼斷裂（MMT）、主中央逆沖斷裂帶（MCT）、主邊界逆沖斷裂帶（MBT）和主前緣斷裂帶（MFT）及穆扎法拉巴德斷裂（MZF），其中MBT、MFT及MZF均為第四紀活動斷裂，MBT和MFT為強震構造，區域構造穩定性差。壩址區無區域性斷層通過，在新構造運動時期以整體間歇性抬升為主，內部差異性活動較弱，為構造穩定性相對較好的區塊，地震活動性水平相對較低。壩址區50 a超越概率10%的基巖地震動峰值加速度為0.26 g，100 a超越概率2%及1%的基巖地震動峰值加速度分別為0.52 g、0.61 g。壩址地震基本烈度按Ⅷ度考慮。

水庫長約26 km，庫段內河谷深切，多呈“V”型谷，兩岸谷坡基本對稱。水庫地形及地質構造封閉條件良好，不存在庫水向鄰谷滲漏問題。水庫岸坡主要為基巖岸坡，岸坡穩定條件較好，水庫蓄水后庫岸再造輕微。庫區右岸發現變形體1處，距壩址16.1 km，對水庫正常運行影響小;右岸近岸TR2段（1.52～3.23 km）為基巖順向岸坡，該階段勘察時未發現明顯滑動跡象。水庫不具備誘發高震級地震的條件，震級不大于Ms3.0級，對壩址最大影響烈度為Ⅴ度。

卡洛特水電站壩址位于吉拉姆河中上游河段，壩址區屬中低山地貌，兩岸臨江岸坡山頂地面高程一般510～870 m。吉拉姆河呈“幾”字穿越壩址區，在右岸形成寬約700 m的河灣地塊。吉拉姆河枯水期水面寬30～60 m，水面高程388～391 m，相應水深一般為6～8 m。壩址區地形封閉，左岸山體渾厚;右岸河灣地塊高程461 m處寬380～700 m，不存在地形埡口。

區內出露基巖地層主要為新近系中新統納格利（Nagri）組（N1na）以及多克帕坦（Dhok Pathan）組（N1dh）地層，巖性主要為中砂巖、細砂巖、泥質粉砂巖及粉砂質泥巖等。不同巖性所占大致比例分別為：泥巖、粉砂質泥巖23.7%，泥質粉砂巖、粉砂巖32.2%，中粗砂巖38.0%，細砂巖6.1%，總體呈不等厚互層狀。巖石膠結成巖較差，較軟弱，屬較軟巖-軟巖。

壩址區在構造上處于左岸卡拉托特（Karatot）向斜SW翼與右岸納灣（Narwan）背斜NE翼之間的寬緩單斜巖層部位，巖層產狀平緩且較穩定，巖層傾角7°～10°。壩址區斷層、層間剪切帶不發育，主要構造形跡為裂隙，左岸主要發育兩組裂隙，其中規模較大的一組與河流方向大致平行，走向NE，傾向NW，陡傾角為主。另一組走向與第1組基本垂直，長度受第1組控制，多短小。右岸河灣地塊地表發育兩組裂隙，第一組與陡崖近于平行，走向NE～NEE，河灣上游傾NW、下游傾SE（傾河流一側），主要為陡傾角，近岸坡部位卸荷影響張開;第二組裂隙與第一組裂隙近于正交，傾角一般70°～85°，延伸一般受第一組裂隙限制，較短小。

區內地下水主要為基巖孔隙裂隙水和第四系松散層孔隙潛水。基巖孔隙裂隙水主要賦存于砂巖中，一般為中等-貧含水，由于泥巖、泥質粉砂巖等相對不透水巖層分布，形成多層狀水文地質結構，并通過裂隙通道運移。巖體總體透水性較弱，中砂巖、細砂巖相對于其他巖類透水性稍大。

區內巖體風化具有垂直分帶的特點，全風化帶厚度一般較薄且分布有限;強風化帶厚度一般為0～10.7 m，弱風帶厚度為0～28.3 m，總體上巖體風化帶厚度不大。壩址區陡立岸坡強卸荷帶水平深度一般為8～16 m，弱卸荷帶水平深度一般為6～25 m。在垂向上，隨著高程的降低，巖體的卸荷作用逐漸減弱，強、弱卸荷帶寬度也相應減小。

3.2 主要工程地質問題

（1）軟巖及其工程特性。壩址分布主要為新近系陸源碎屑沉積，由于地質時代較新，巖石總體成巖膠結程度較差，巖石以較軟巖-軟巖為主，少量極軟巖。因此，軟巖及其工程特性是壩址主要的工程地質問題。

（2）可溶鹽巖及膨脹巖。壩址出露地層主要為干旱-半干旱氣候海陸過渡相陸源碎屑沉積，其中的紅色地層可能存在巖鹽、石膏等可溶鹽巖，是壩址需要查明的地質問題。

（3）軟弱夾層及層間剪切帶。壩址地層為具磨拉石建造的過渡相陸源碎屑沉積，巖性、巖相變化大，呈交互層狀產出，砂巖層間的粘土巖夾層在褶皺構造及地下水的作用下可能形成軟弱夾層或層間剪切帶，對工程設計產生重要影響。

（4）河灣地塊巖體滲透性。壩址河灣地塊巖體滲透特性是河灣地塊防滲的關鍵，了解河灣地塊巖體滲透特性是選擇防滲方案和評價地塊防滲可靠性時需要重點解決的地質問題。

（5）天然建筑材料。壩址區巖石軟弱，河道無天然砂礫卵石沉積，可利用天然建筑材料缺乏，支流河床狹窄，砂礫石分布有限，因此，天然建筑材料需要進行重點勘察研究。

4 主要地質問題的勘察研究

在充分分析掌握項目外部環境條件、基本地質條件、工程特殊性等基礎上，遵循準確把握重、難點，制定完備可操作的關鍵技術方案，采用地面地質、遙感地質、鉆探、硐、井探、工程物探、專門性工程地質水文地質觀測、測試與試驗、巖（土）體物理力學性質試驗研究等技術手段和方法，圍繞與工程建設關系密切的關鍵性地質問題開展了卡洛特水電站的工程地質勘察研究。

4.1 研究的重難點

根據原咨詢聯合體報告評估意見及通過現場查勘得出的基本結論，提出了Level 1階段勘察工作重點。

（1）區域構造穩定性。該區地質構造復雜、區域構造穩定性差，距離壩址26 km的雷西（Raisi）逆沖斷層在2005年發生了7.6級地震，雷西逆沖斷層最有可能誘發地震。需復核區域構造穩定性和地震動參數，特別是對雷西逆沖斷層的活動性及對工程場區的影響需要進行重點研究。

（2）水庫工程地質。水庫區岸坡主要為基巖岸坡，總體穩定性較好，局部分布有小型崩滑體。對于水庫區分布有崩滑堆積體的重點庫岸，需進一步研究其穩定性。在右岸近壩庫段大壩軸線上游約1.0～2.5 km的庫岸，為順向結構岸坡，周緣地形呈圈椅狀，外部形態特征上疑似滑坡。該部位是否存在順層滑動需進一步地質工作論證。吉拉姆斷層是否穿越庫區需進一步研究，以確定水庫是否存在水庫誘發地震問題。

（3）壩址區工程地質。壩址出露地層為一套新近系中下更新統磨拉石建造的沉積巖，為弱膠結的砂巖、泥質粉砂巖及粉砂質泥巖呈不等厚互層狀，屬較軟巖-軟巖。對于壩址基本地質條件的勘察研究，需進一步查明壩區各類巖體的分布、巖相變化、巖體風化、卸荷特征和緩傾下游的層間剪切帶及軟弱夾層發育分布情況;查明壩址是否存在可溶鹽巖及膨脹巖;進一步查明壩址各類巖石工程特性及可利用壩基巖體力學特性;查明壩址巖土體透水性，重點查明河灣地塊巖體滲透特性的研究。

在查明基本地質條件的基礎上，結合壩址樞紐建筑物布置方案開展專門工程地質問題勘察與研究。在高烈度地震區，應重視大壩安全與抗滑穩定問題研究，該工程建壩巖體強度低，可能存在大壩變形穩定問題;由于互層狀巖體軟硬相間，層面發育，巖層產狀平緩傾向下游，對混凝土重力壩壩基抗滑穩定不利，需要重點研究;兩岸卸荷裂隙發育，巖層層面與側向裂隙構成的岸坡壩段側向穩定存在問題。地下洞室圍巖主要為互層狀的軟巖組成，巖層產狀平緩、近于平鋪洞頂，層理發育和互層狀巖體不利于頂拱穩定，圍巖總體地質條件差。對于地下廠房方案，洞室圍巖穩定及開挖支護措施成為方案選擇的關鍵，需要重點研究。壩址主要建筑物開挖邊坡主要為軟巖邊坡，部分為平緩順向邊坡，近岸坡巖體卸荷裂隙較發育，對軟巖高邊坡穩定不利，需加強勘察研究。壩址區巖體抗沖能力差，存在沖刷問題，混凝土重力壩大壩下游消能區、溢洪道下游泄槽及消能區均需加強防沖處理。壩基巖體屬微透水-弱透水巖體，但右岸河灣地塊地形相對單薄，巖層總體傾向下游一側，需要加強河灣地塊防滲問題的研究。

（4） 天然建筑材料。卡洛特水電站工程采用普通的混凝土材料。詳查儲量達到設計需要量的1.5～2.0倍。工程區及鄰近地區主要分布中～軟質巖石，不能用作天然建筑材料料源，同時缺乏天然砂礫卵石料料源，只有在距壩址以西10km的小支流河床中有沖積卵礫石分布，且厚度不大，集中開采困難，需要開展大量工作研究。該階段進行天然建筑材料詳查，重點研究天然砂礫料骨料儲量、質量及堿活性。

4.2 技術線路及工作思路

該階段勘察按以下技術路線開展工作：進一步搜集已有的資料并加以充分分析研究→明確本階段需完成的主要勘察任務及勘察研究的重點與難點→了解設計意圖及設計要求、熟悉樞紐布置方案→進行勘察工作總規劃、部署和布置→編制詳細的勘察工作大綱、作業計劃→按大綱及計劃實施、并根據具體情況進行適時的調整。

在原咨詢聯合體勘察工作和長江勘測設計研究有限責任公司評估意見的基礎上，結合該階段勘察要求[1-2]，對右岸近壩庫段岸坡開展勘察研究工作，評價對壩址的影響;開展區域構造穩定性補充研究、水庫區工程地質勘察和天然建筑材料詳查等工作。結合壩址地質條件勘察，開展重點地質問題勘察研究;對各樞紐建筑物布置方案開展壩線比較及樞紐布置格局研究勘察工作，選定壩線及推薦樞紐布置方案，隨后對推薦的樞紐布置方案開展主要建筑物工程地質條件的勘察工作。最終完成Level 1階段勘察研究任務。

4.3 主要工程地質問題的研究

4.3.1 區域構造穩定性和地震活動性研究

卡洛特水電站區域位于印度板塊與歐亞板塊碰撞形成的喜馬拉雅造山帶西構造結南側，區域內構造活動及地震活動強烈，分布有MMT、MCT、MBT、MFT及MZF等規模巨大的深斷裂，且部分為地震活躍的斷裂，區域構造穩定性差。因此，區域構造穩定及地震研究尤為重要。考慮到區域地處巴基斯坦北部中高山區，區內地質研究工作總體不深，可利用的地質基礎資料有限，以及地震安評工作的必要性，同時必須達到規范規定深度，因此委托了具有資質的專業機構開展研究工作。

在區域地震構造研究中，收集區域范圍內的地震地質、地震活動和現代構造應力場等資料及近年來國際上有關的研究文獻，進行了衛片解譯;對區域范圍內的活動斷層進行重點研究，分析其最新活動時代、性質和運動特征;對近場區進行第四紀地質和地貌現場野外調查，對主要活動斷裂的活動性進行野外調查鑒定，特別是對雷西逆沖斷層的活動性進行重點研究。編制區域、近壩區地震構造圖，對區域、近壩區地震構造環境進行綜合評價。在地震活動環境研究中，收集美國國家地震信息中心（NEIC）、英國國際地震中心（ISC）等歷史地震資料，通過核對和震級轉換等工作，編制區域地震目錄、震中分布圖等，分析區域、近壩區的地震活動特征，分析歷史強震對本工程場地的影響。采用目前國際上最新的地震活動空間掃描結合斷層離散化的地震活動性模型，選用美國NGA給出的衰減關系，進行地震危險性概率計算，給出工程場地不同概率水準的基巖水平峰值加速度及反應譜。

通過上述工作，有關卡洛特水電站庫壩區的構造穩定性、地震活動性以及地震危險性分析都得出了明確可信的結論，并得到巴基斯坦相關主管部門及項目業主工程師認可。

4.3.2 水庫近壩庫岸穩定性研究

卡洛特水電站庫岸穩定性是庫區最主要的地質問題。為此，開展了全庫段詳細的地表地質測繪，對特殊庫段岸坡穩定性進行專項調查和勘察研究。

重點對右岸近壩庫岸穩定性開展勘察研究。對庫段岸坡進行了詳細的地質測繪，布置縱向勘探剖面，采用鉆孔、豎井、高密度電法剖面測試、鉆孔彩色電視錄像、地下水位長期觀測等手段開展勘察研究，并在岸坡前沿選取鉆孔埋設鉆孔測斜儀，對岸坡實施監測，評價岸坡的穩定性。對地表測繪及1號勘探線鉆孔、鉆孔錄像資料的分析研究表明，該部位兩側沖溝斷面大部分地段基巖露頭良好，地層基本連續且完整，無切錯現象;鉆孔揭露巖體大部分較完整，鉆孔錄像在軟硬巖交界面附近及軟巖內部均未發現滑動（錯動）跡象，更無滑帶分布;后部溝谷及圈椅狀地表均屬于巖體差異風化及地表流水侵蝕造成。該結論得到咨詢專家組的認可。通過一段時間岸坡前沿鉆孔測斜儀的觀測表明岸坡無任何變形位移的跡象。

4.3.3 壩址主要工程地質、水文地質專題研究

卡洛特水電站大壩原設計為弧形重力壩，壩址地質條件是否適應興建100 m級混凝土重力壩，需要進一步論證。對于軟巖大跨度地下洞室的開挖、支護及變形控制，在原設計地下廠房方案對地質勘察提出了特殊要求。互層狀軟巖地基、軟弱夾層及層間剪切（錯動）帶等不利地質缺陷是壩址重要地質問題。巖體力學參數、邊坡開挖坡比和建基巖面的選擇等都會給工程量和造價帶來較大影響。壩址區地質與巖石力學問題的勘察研究至關重要。鑒于以上特點，在壩址一般地質條件勘察、全面掌握基本地質條件的基礎上，應對重點問題、重點地段和建筑物的重點部位，進行更深入的地質勘察研究。主要專題研究有以下幾個方面。

（1）軟弱夾層（含層間剪切帶）發育分布特征及其對大壩抗滑穩定影響研究。壩址區出露地層為新近系中下更新統一套典型的磨拉石建造的陸源碎屑沉積巖，巖性較復雜，一般呈交互層狀產出，其間的粉砂巖、黏土巖層在褶皺構造及地下水的作用下可以形成軟弱夾層或層間剪切帶。壩址區巖層緩傾向下游，軟弱夾層的發育對大壩抗滑穩定起到至關重要的影響。因此，需要重點研究壩址特別是河床壩基應力范圍內軟弱夾層的發育分布及性狀特征，評價其對大壩抗滑穩定的影響。在策劃中將對軟弱夾層的研究作為重點專題，開展勘察工作，并制定了詳細的實施計劃。

在軟弱夾層的研究中，大量借鑒了葛洲壩[3]、亭子口、構皮灘等工程的經驗及前人的大量研究成果[4-5]。現場結合壩址主要建筑物地質條件對軟弱夾層進行勘察研究，開展現場地表露頭地質調查，采用鉆探、平硐、豎井、探槽等對各類軟弱夾層分布規律進行專項勘察研究，以充分查明在壩基范圍內軟弱夾層的空間展布規律、連續性及工程性狀，對軟弱夾層在不同地層、不同水工建筑物區的分布特征、工程性狀進行概括總結，為工程區軟弱夾層的概化分類提供依據。由于壩址區巖石軟弱，可能存在夾層取芯困難的問題，為提高對夾層的辨識，大部分鉆孔均采取了雙管雙動繩索取芯的工藝，并對鉆孔進行了高清彩色電視錄像。通過對大量鉆孔資料、聲波及錄像資料的對比分析研究，查明了壩址區夾層分布及延伸情況，對夾層進行了分類和相關試驗研究，為評價其對工程建筑物的影響提供了合理參數。

（2）軟巖物理力學特性及其對大壩變形穩定影響研究。壩基巖體由軟硬相間的砂巖、粉砂巖及粘土巖組成，呈不等厚互層，巖體強度低，部分巖石為極軟巖，巖層平緩傾向下游，工程位于高地震區，在強震作用下存在軟巖地基大壩變形穩定問題。因此，需要重點研究壩基巖體中存在的軟巖對大壩變形穩定的影響。

結合壩基地質條件研究，查明大壩壩基應力范圍內巖體中軟巖的空間分布及性狀特征。在早期試驗成果的基礎上，系統補充了大量的室內、現場試驗，著重開展了混凝土與基巖結合面抗剪強度試驗，對不同類型巖體的變形特性和承載力、不同結構面的抗剪強度、不同巖體的圍巖彈性抗力等開展了現場試驗。針對軟巖的一些特性（如膨脹、流變、軟化等），補充必要的原位測試及室內試驗[6]，開展軟巖流變試驗，確定軟巖流變特性的相關參數。對不同類型的巖石進行了膨脹性測試。對軟巖物理力學性質進行分類統計，確定各種參數指標，為大壩變形穩定數值計算提供依據。開展大壩變形穩定數值模擬及計算分析，并分析軟巖流變特性對大壩長期變形穩定影響，評價大壩變形穩定性。根據相關研究成果提出壩基軟巖地基處理措施建議。

（3）軟巖大型地下洞室圍巖穩定研究。對于地下廠房方案，洞室群圍巖主要由互層的砂巖、粉砂巖、黏土巖組成，巖層產狀平緩、近于平鋪洞頂，層理發育和互層狀巖體不利于頂拱穩定。地下廠房開挖形成軟巖高邊墻，邊墻變形與穩定也將直接影響廠房頂拱圍巖穩定狀態。下部機窩開挖軟硬相間巖體易于發生回彈變形。復雜洞室群的分布導致圍巖應力分布復雜，對洞室圍巖穩定不利。在地質時代較新的復雜軟巖中，開挖大跨度地下廠房洞室群尚不多見，需要重點開展相關研究，以評價軟巖大型地下洞室群圍巖穩定性。

結合地下建筑物地質條件研究，查明大型地下洞群圍巖中軟巖空間分布與地下建筑物的關系。在補充大量室內試驗的基礎上，開展必要的現場試驗及測試，如圍巖彈性抗系數，巖（石）體彈性縱波速度測試等;鑒于軟巖所獨具的流變特性且對硐室長期穩定影響，開展軟巖的流變試驗，確定相關參數，以便分析軟巖流變特性對洞室長期穩定影響。對物理力學性質進行分類統計，確定各種參數指標，為硐室穩定數值計算提供依據。采用水工地下洞室圍巖分類標準，對圍巖詳細分類指標進行優化分級，制定適用于該工程的圍巖分類標準。采取巴頓巖體質量（Q）分類、巖體地質力學分類（RMR分類）等進行對比研究。建立地下洞室群三維可視化模型，開展洞室穩定性數值模擬及計算分析，并分析圍巖流變特性對圍巖穩定的影響，評價洞室圍巖穩定性，提出洞室開挖及支護措施建議及圍巖變形監測方案建議。

（4）壩址河灣地塊巖體滲透性研究。右岸河灣地塊巖體滲透性對防滲產生重要影響。結合壩址及建筑物基本地質條件勘察，利用在河灣地塊布置的大量鉆孔開展了鉆孔壓水試驗，以獲得河灣地塊水文地質條件及巖體滲透特性，結合地下水長期觀測，了解河灣地塊基巖裂隙水動態變化特征及其影響因素，評價地塊防滲可靠性，為防滲方案的選擇提供地質依據。

（5）軟巖高邊坡穩定性研究。壩址建筑物開挖邊坡為軟巖高邊坡，部分邊坡為順向結構，邊坡穩定條件較差。勘察中重點針對邊坡巖體結構、巖體及結構面強度、結構面的展布及其組合、地下水分布及其動力特征等因素開展系統研究，特別是對邊坡巖體中可能分布的軟弱夾層或層間剪切帶開展了深入勘察和分析研究，結合試驗提出了相關力學參數;建立邊坡三維地質模型，提出邊坡可能的變形破壞模式，采用極限平衡，二維、三維有限元分析等多種方法綜合研究，評價邊坡穩定性，提出開挖坡比及邊坡支護、排水措施的建議;進行邊坡變形因素及變形趨勢分析預測，提出邊坡系統變形監測建議。

4.3.4 天然建筑材料勘察

卡洛特水電站所需天然建筑材料種類多、可供料選擇空間有限。天然建筑材料選擇對設計方案影響重大。

（1）混凝土骨料勘察及試驗研究。卡洛特水電站混凝土所需粗細骨料約120萬m3，合理選擇混凝土骨料的料源及產地，不僅直接影響工程造價，還涉及到施工總體布置、對外交通方案選擇等。

在對前期成果復核的基礎上，對壩址及周邊地區可利用的料源進行了大量分析研究及普查。先后勘察研究過吉拉姆河干支流河床、階地以及山崗堆積的天然砂礫石料，以及可利用人工骨料等。通過反復比較研究，最終選用支流巴得利（Budli）溝河床天然砂礫石料作為混凝土骨料料源。

由于料源分布于狹長的支流溝谷，具有河段長、分布范圍有限、厚度極不穩定等特性。在勘察手段上，采用物探方法進行普查。在加密勘探斷面上，加大投入，采取挖掘機開挖探坑（井）代替鉆孔的直觀方法，共完成425個大型探坑（井）開挖及編錄。項目部專門成立了QC小組，對勘察布置、質量、儲量計算等開展工作，效果較好。此外，為確保用料需求，還進行了備用料源和勘察與研究工作。開展了大量混凝土骨料質量及性能的試驗以及骨料堿活性反應試驗研究，料源質量均滿足規范要求。

（2）土料的勘察研究。該電站的土料主要用于土石圍堰和可能的黏土心墻堆石壩的防滲。前期研究報告及專項調查表明，壩址及周沿40 km范圍內，缺乏可用于防滲且可集中開采的土料。勘察期間，通過對周邊開展大量的詳細調查，確定沒有具備開采價值且可滿足建筑物防滲需要的防滲土料料源。最終對土石圍堰采用下部混凝土防滲墻、上部土工膜的聯合防滲方案，對大壩則采用瀝青混凝土心墻方案。

（3）填筑料的勘察、試驗與研究。圍堰及大壩填筑料主要利用壩址建筑物開挖料。開挖料用作圍堰及大壩填筑料的關鍵是質量和填筑特性能否滿足壩（堰）體強度及穩定的要求。為此，進行了大量的試驗研究工作，包括可利用料的礦物、化學成分分析，開挖料顆粒級配、含泥量、天然容重、天然含水量測定，在剪、壓、震、沖、浸泡等條件下的級配穩定性試驗，以及天然和水下拋填后各種力學性能、滲透性能的試驗研究對比分析等。根據試驗成果，弱風化及微新砂巖、粉砂巖及泥質粉砂巖開挖料可作為填筑料料源利用。采用斷面法，并利用三維地質模型，對可利用料的儲量進行了詳細計算。

5 結 語

卡洛特水電站為軟巖地區大（2）型水利水電工程，組織實施該工程的地質勘察研究，得到以下幾點主要體會。

（1）充分分析研究前期勘察成果并進行正確評估，充分理解和把握國外工程勘察設計階段劃分及工作深度上與國內標準的差別，對涉外水電工程項目具有借鑒意義。

（2）準確把握重點、難點和關鍵問題，制定切實可行的技術路線與完備可操作的技術方案是成功的關鍵。采用多種技術手段和方法，圍繞關鍵性地質問題開展深入的勘察研究工作。

（3）應充分應用先進技術手段。航天和航空遙感技術及地理信息系統在庫岸穩定性及崩、滑體的調查研究中起到了重要作用。鉆孔彩色電視錄像技術日趨成熟，其成像清晰程度完全可以彌補特殊地層取芯困難的缺陷，成為一種不可或缺的技術手段。新興無人機技術、三維地質建模技術、新的試驗技術、數值分析方法等，對深化建筑物工程地質條件分析和評價起到了關鍵作用。

（4）正確處理好宏觀和微觀、研究重點和工作深度之間的關系。對大壩、廠房等主體建筑物安全及布置方案有深刻影響的地質問題，必須予以重點查明，提供滿足設計要求的成果。

（5）重視施工檢驗、總結和提高。施工地質工作不僅是服務于工程建設的重要環節，也是檢驗前期認識、解決施工難題和提高處理實際問題能力的機會。施工期大量良好的開挖露頭，為專題研究的開展提供了良好條件。大量的編錄統計資料、監測和測試資料，以及施工信息的反饋資料，對專題研究取得突破性的認識也大有裨益。

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（編輯：唐湘茜）

Overview of geological survey of Karot Hydropower Station in Pakistan

YIN Chunming， CHEN Wenli， HOU Qinli， YANG Anyong

（Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan ?430010， China）

Abstract： Karot Hydropower Station is located on the Jhelum River in Pakistan， the pre-engineering survey and design work was completed by foreign companies. In the implementation phase of the project， the project survey and design was divided into the detailed design of the level 1 stage and the design of the level 2 stage of the construction drawing according to the overall arrangement of the project owners. According to large amount of detail survey and research in level 1 stage and dam site geological condition， the engineering layout scheme was changed in a large extent and approved， and the decisive role in promotion of the project construction was achieved. Through a brief review of the geological survey of the pre-stage and level 1 dam site projects， this paper comprehensively introduces the research ideas， methods and working contents of the main geological problems of the Karot hydropower station， and summarizes some basic experiences from the geological survey and research of large hydropower projects under this special geological environment.

Key words： engineering geological survey; major geological problems; research ideas; overview; Karot Hydropower Station; Pakistan