水電站巖體透水性分析

宋立國

摘要：在水利工程建設過程中，有效的水文地質勘察是十分必要的，它可以保障水利工程建設的有序進行。其中鉆孔壓水試驗是評價巖體滲透性的最常用的方法，其主要指標為透水率、滲透系數(shù)。巴基斯坦某水電站壩址地區(qū)以輝長巖為主，通過綜合考慮該地區(qū)的壓水試驗呂榮值和各種地質資料，來對巖體透水性和完整程度進行分析。結果顯示，巴基斯坦某水電站鉆孔壓水試驗中，鉆孔MHL-3呂榮值主要位于0.08-0.25Lu之間，鉆孔MHR-1呂榮值主要位于0.04-1.36Lu之間，綜合分析得出該水電站壩址地區(qū)巖石滲透性極低，巖體裂隙發(fā)育較少。

關鍵詞：水利水電工程、鉆孔壓水試驗、呂榮值、透水率

0前言

水文地質試驗是水利地質勘察中的一個重要環(huán)節(jié)。通過水文地質試驗，獲得巖土層的水文地質參數(shù)，評價巖層的透水性。其中壓水試驗是評價巖體滲透性的最常用的方法，該實驗是通過灌漿塞把鉆孔隔離出一定的長度孔段，然后以一定的壓力向該孔段壓水，測定相應壓力下的壓入流量，是根據(jù)巖體的吸水量判斷巖體裂隙發(fā)育程度和透水性的一種原位試驗[1]。工程實踐表明，壓水試驗是確定巖石完整程度及滲透性強弱的良好方法，可以被廣泛應用[2，3]。

1研究區(qū)概況

1.1地形地貌

巴基斯坦全境五分之三為山區(qū)和丘陵，南部沿海一帶為沙漠，向北伸展則是連綿的高原牧場和肥田沃土。某水電站位于巴基斯坦北部高地，屬中低山地貌，山體渾厚，溝谷發(fā)育，印度河呈“幾”字穿越壩區(qū)，河谷呈“V”型谷，兩岸坡角30°～40°，兩岸谷坡基本對稱。

1.2工程地質概況

某水電站兩岸基巖裸露，以白堊系輝長-蘇長巖為主，少量出露超基性侵入巖，風化不強烈，基巖巖體完整性較好。河谷兩岸分布有第四系堆積層，河床堆積主要為砂卵礫石，最厚可達40m～50m。兩岸谷坡腳多以崩坡積、沖洪積和冰水堆積為主，一般厚度較小。

根據(jù)勘察資料、地表露頭，某水電站內分布的地層主要有：第四系沖、洪積（Qal+pl）層，第三系輝長巖和第三系蘇長巖。現(xiàn)分述如下：

1.2.1第四系沖、洪積（Qal+pl）層

由黑灰、綠灰、淺黃等雜色含砂礫粘土、砂礫（巖塊）粘土等組成，結構松散。其中礫石巖塊成分以輝長巖、蘇長巖為主，礫徑一般3～10cm，少量達20～30cm。與下覆地層呈不整合接觸，呈稍濕、稍密狀態(tài)。

1.2.2第四系殘、坡積（Qal+pl）層和冰磧物

由黑灰、綠灰、淺黃等雜色含砂礫粘土、含粘土砂礫（巖塊）等組成，結構松散。其中礫石卵石塊石巖塊成分以輝長巖、蘇長巖為主，礫徑一般5～15cm，少量達20～30cm。與下覆地層呈不整合接觸，呈稍濕、稍密狀態(tài)。

1.2.3第三系輝長巖

主要由火山巖及火山集塊巖等組成。集塊巖中伴有次生的安山巖熔巖，同時，火山巖與頁巖和砂巖互層。局部地段伴有安山巖熔巖，與下覆蘇長巖呈整合接觸。

1.2.4第三系蘇長巖

淺灰、青灰色，斑狀結構，基質具顯微粒變晶結構，塊狀構造。巖石強烈蝕變，具典型的斑巖型礦床蝕變分帶。未風化巖石強度一般。均以石膏充填，局部見綠泥石及褐黃色鐵質渲染;巖體呈塊狀結構，局部碎裂結構，延展性差，結合度好，巖體風化后力學強度較低。

1.3氣候條件

巴基斯坦屬于熱帶氣候，氣溫普遍較高，降水比較稀少，年降水量少于250毫米的地區(qū)占全國總面積的四分之三以上。巴基斯坦除南部屬熱帶氣候外，其余屬亞熱帶氣候。南部濕熱，受季風影響，雨季較長;某水電站位于巴基斯坦北部地區(qū)，干燥寒冷，有的地方終年積雪，年平均氣溫27℃。

1.4水文條件

印度河是巴基斯坦主要河流，印度河干流源于中國西藏境內喜馬拉雅山系凱拉斯峰的東北部，山峰平均海拔約5500米，終年冰雪覆蓋。印度河上游為獅泉河，河流在印度境內基本上向西北流。河流穿過喜馬拉雅山脈和喀喇昆侖山脈之間，接納眾多冰川，進入巴基斯坦境內后，在布恩吉（bungi）附近與吉爾吉特（gilgit）河相匯，然后轉向西南流，轉向西南貫穿巴基斯坦全境，在卡拉奇附近注入阿拉伯海。某水電站地區(qū)大氣降水較為稀少，地表水來源主要為印度河河水。

2鉆孔壓水試驗

2.1壓水試驗設備

本次壓水試驗所用設備主要包括：記錄儀、壓力計、流量計、壓力表、灌漿塞、手壓泵、高壓水泵、地面注水脹塞系統(tǒng)等。

2.2壓水試驗的方法

本次壓水試驗采用國際標準，每5m進行一次壓水試驗。壓水試驗的設定壓力隨深度的不同有所變化：（1）深度小于15m，壓力為0.1-0.2-0.3-0.2-0.1 MPa;（2）深度15-30m，壓力為0.2-0.3-0.5-0.3-0.2 MPa;（3）深度30-60m，壓力為0.3-0.4-0.7-0.4-0.3 MPa;（4）深度60-100m，壓力為0.3-0.6-1.0-0.6-0.3 MPa;（5）深度大于100m，壓力為0.5-1.0-1.5-1.0-0.5 MPa。

3試驗成果及其分析

該項目每5m做一次壓水試驗，本文共選取2個鉆孔，每個鉆孔選取5組試驗數(shù)據(jù)進行分析。壓水試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

由表1可知，MHL-3呂榮值主要位于0.08-0.25Lu之間，MHR-1呂榮值主要位于0.04-1.36Lu之間，可以判斷巴基斯坦某水電站壩址地區(qū)巖石滲透性極低，巖體裂隙發(fā)育較少。

4結論

1）巴基斯坦某水電站壩址地區(qū)壓水試驗呂榮值較小，巖石滲透性極低。

2）鉆孔壓水試驗為該項目的巖體完整性提供了重要依據(jù)，并為后續(xù)的注漿設計工作提供基本的地質資料。

參考文獻：

[1]常士驃，張?zhí)K民.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]王大純，張人權，史毅虹等.水文地質學基礎[M].北京：地質出版社，1998.

[3]GB50021-2001.巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）[S].