小湾枢纽区域工程地质条件与三维建模分析

8.1.2.1　基本地质条件

(1)地形地貌。枢纽区河段长2300.0m,河道总体流向为由北向南,并略呈向西凸出的弧形。枯水期河水面高程988.0m,河谷呈V形,两岸岸坡陡峻。河边至高程1600m之间,两岸平均坡度为40°～42°,局部地段为悬崖峭壁;高程1600m以上,地势渐变平缓。其三维数字地形如图8.2所示。

图8.2　小湾工程地形地貌(单位:m)

(a)三维数字地形图;(b)坝址地形地貌

岸坡大部地段基岩裸露,冲沟发育,岸坡呈现沟、梁相间地貌形态,左、右岸山梁自上游向下游分别顺序编号为②、④、⑥和①、③、⑤,如图8.2(a)所示。

(2)地层岩性。枢纽区分布基岩为时代不明的中深变质岩系(M)及第四系(Q),岩石类型主要有花岗片麻岩、黑云花岗片麻岩及角闪斜长片麻岩夹薄层状或透镜状片岩,按岩性组合细分为4段11层,如表8.2所示。新鲜完整的岩石(包括片岩)均属坚硬—极坚硬的块状岩石,而片岩抗风化能力较差,风化后易软化或泥化。

岩层呈单斜构造,岩层走向与河流流向近垂直,陡倾上游,总体产状为N75°～85°W,NE∠75°～90°。根据岩性组合分层,主要有MⅣ-1、MⅣ-2及MⅤ-1三层与水工建筑物关系密切。

表8.2　小湾枢纽区地层岩性划分简表

整个枢纽区第四纪覆盖层广泛分布:坡积层(Qdl)随处可见,由碎石及壤土组成;河床地段分布有冲积层(Qal),厚度为20～25m,由砂、卵、砾石组成,具强—极强透水性;两岸坡冲沟发育地段堆积有厚度为5～60m的崩积层(Qcol),由大块石、块石碎石及壤土组成,局部集中形成松散堆积体。(www.xing528.com)

(3)地质构造。枢纽区处在三江褶皱系的滇西径向构造带、青藏滇缅印尼歹字形体系中部东支、云南山字形西翼反射弧和纬向构造4种体系复合部位,地质构造复杂。枢纽区构造主要顺近EW和近SN两个方向发育,大多数倾角陡立,近EW向构造多为顺层错动。根据结构面分级原则,枢纽区无Ⅰ级区域性大断裂,仅分布有一条Ⅱ级断层F7,还有Ⅲ级断层20条,均为陡倾角断层,除F20走向为NNE外,其余均为NWW向的层间挤压性质断层,F7断层破碎带宽18.6～37m,其中主裂面一般宽0.8～2.5m,除主裂面为断层泥及角砾岩外,主要为碎裂岩及碎块岩;其余Ⅲ级断层破碎带物质以碎块岩、碎裂岩为主,结构紧密,仅在断层壁附近有薄层断层泥分布。Ⅳ级结构面以走向近SN和NWW陡倾角为主,还有极少量中缓倾角Ⅳ级结构面发育。Ⅴ级结构面为节理,其产状近似于Ⅳ级结构面,但两岸表浅、表中还各发育一组顺坡倾斜的中缓倾角节理。

(4)风化卸荷。岩体风化以表层均匀风化为主,风化程度较浅,局部由于构造发育等原因风化较深,在断层和厚层片岩部位存在夹层风化现象。但岩坡岩体卸荷、岸坡卸荷作用强烈,一般深度为20～50m,在山梁部位岩体卸荷深度大,如左岸④号山梁部位卸荷岩体最大深度(水平)可达160m。卸荷裂隙可分为两组,一是陡倾角的拉张裂隙,二是顺坡向中缓倾角剪切裂隙,二者在剖面上常呈阶梯状组合。

8.1.2.2　岩体质量分级

根据小湾水电站枢纽区地层岩性组合、岩体完整程度、结构面发育程度、性状及岩块嵌合情况综合考虑,结合岩体力学试验成果,参照水利水电工程岩体分类标准,岩体质量共划分为5个大级、9个亚级,具体分级结果如图表8.3所示。

表8.3　小湾水电站岩体质量分级表

8.1.2.3　枢纽工程地质条件

(1)大坝工程岩体条件。建基面以微风化—新鲜的Ⅰ+Ⅱ类岩体为主,整体质量较好。在左岸高程1210m以上分布有弱风化卸荷岩体,右岸高程1130m以上出露有断层F11及蚀变带E1、E4、E5等软弱岩带Ⅳ类岩体,部分岩体中有裂面高岭土化现象,在两岸坝趾部位局部分布有卸荷岩体,均需进行工程处理。另外,由于岩体较完整,坝基嵌深较大,开挖后建基面岩体有明显松弛现象,且经过一段时间后,松弛速度变缓。

坝肩岩体部位分布的主要软弱岩带有F11、F10、f12、f19、f34、E1、E4、E5、E8、E9等,除f34和E8走向近SN向外,其余走向均为近EW向。断层破碎带主要由碎块岩、片状岩及不连续的断层泥组成,在不同高程处宽度及性质均有差异;蚀变带在空间展布上具有不均一性,其中E1、E4、E5以中等蚀变为主,E8以强蚀变为主,E9以轻微蚀变为主。它们的存在对拱坝坝肩变形和抗滑稳定均有较大的影响,需认真分析并采取妥善的工程处理措施。

(2)地下工程岩体条件。地下厂房洞室群围岩主要为黑云花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩夹薄层透镜状片岩,岩体完整、新鲜,围岩总体条件较好,多属Ⅰ、Ⅱ类围岩。对局部围岩稳定有较大影响的是近EW向陡倾角断层F10、F11、F5、F27、f14等,它们中的构造岩虽以碎裂岩、碎块岩为主,结构紧密,但开挖暴露后极易松弛。

导流洞、泄洪洞均布置在左岸,岩性主要为黑云花岗片麻岩、角闪斜长片麻岩夹片岩,围岩以微风化—新鲜为主,岩石强度高,岩体完整,仅在进出口洞段分布有少量弱风化、卸荷岩体。洞室出露有Ⅱ级断层F7,Ⅲ级断层F5、F11、F30等及多条Ⅳ级断层,它们与洞轴线近正交,无Ⅳ级及以上结构面组合形成的不利于围岩稳定的分离块体。因此,围岩总体稳定条件较好,仅在进出口洞段和断层出露洞段围岩稳定条件较差。