件在弱可溶的白云岩中找到 / 相对隔水层0 作为防 渗依托, 从而大大节省工程费用。
4 结语
由于白云岩的物质组分以白云石为主, 其晶格 的内能远大于方解石的, 因此其可溶 性弱于石灰 岩。白云岩在溶蚀过程中, 可分解为白云岩粉和易 使地下水中的 CaCO3 达到饱和 状态。当径流条件 差时, 白云岩粉与次生方解石则将岩体中的孔、隙 堵塞, 促 使白云岩岩溶 不发育。只有 在垂直渗流 带、水平循环带的断裂 发育部位才能 使水交替强 烈, 带走白云岩粉和饱和的 CaCO3, 而发育一些溶 洞或管道。所以, 白云岩地区岩溶普遍不发育, 但 有地表水系, 且小泉水普遍, 岸坡地下水水力比降 较大。在距岸坡一定深度和水平循环带以下无张宽 裂隙时, 岩溶不发育, 可成为防渗依托的 / 相对隔 水层0。从而, 白云岩地区的岩溶渗漏一般不复杂, 要处理的范围与深度也有 限, 防渗处 理工程可节 省, 这已为不少水利水电工程所证实, 在新的工程 中应大胆借鉴与采用。
( 见表 1) : 当岩石中含有 50% 以上的方解石或文石 的属石灰岩类; 含有 50% 以上白云石的属白云岩 类; 介于两者之间的为过渡类型。
表 1 碳酸盐岩的分类
岩石名称
石灰岩 含白云质石灰岩 白 云质 石 灰 岩 石 灰质 白 云 岩 含石灰质白云岩 白云岩
碳酸盐岩成分/ %
方解石
白云石
95~ 100 75~ 95
第 18 卷第 2 期
贵州水力发电 GU IZHOU WAT ER PO WER
2004 年 4 月
白云岩地区岩溶渗漏问题评述
谢群
( 深圳市水利规划设计院, 深圳 518036)
摘 要: 白云岩地区水 库渗漏问题不严重, 处理较 简单, 其理 由是岩 溶不发 育及水 文地质 条件较简 单。岩溶 不
甚发育的原因则与白云岩的溶蚀机理有关。
由于白云岩地区具有上述岩溶水文地质条件, 因此在白云岩地区的水利水电工程中处理渗漏问题
较简单, 可视为裂隙岩体的渗漏。因此, 防渗处理 不必寻找泥页岩隔水层作防渗依托, 也不必一定要 接地下水位, 只需拦截低平水位带即可。有的工程 虽有地下水洼槽但也不一定产生渗漏, 仅为微不足 道的渗透, 而不需处理。这些十分珍贵的实践经验 是应该大胆采用的。
5~ 0 25~ 5
50~ 75 25~ 50
50~ 25 75~ 50
5~ 25 0~ 5
95~ 75 100~ 95
CaOBM gO
> 5011 91 1~ 501 1
4~ 911 21 4~ 4 115~ 21 2 114~ 11 5
为反应岩石的可溶性, 经试验表明: 在含 CO 2 的水溶液中, 当方解石的溶解度为 1 时随着岩石中 CaO 和 Mg O 比值的增加则相对溶解度也增加。如 白云岩的 CaO 和 MgO 比值在 112~ 212 之间时相 对溶解度为 0135~ 0182; 若比值为 212~ 1010 之 间的 相 当 于 白 云 质 灰 岩, 相对 溶 解 度 为 018 ~ 0199; 若比值大于 1010 时相当于石灰岩, 其相对 溶解度接近 1。
红岩水电站 为猫跳河最下游 的梯级电 站, 于 1974 年建成发电。大坝为双曲率薄拱坝, 坝高 60 m, 雍水高 48 m, 水库总库容 3 040 万 m3, 装机 容量 30 MW。
坝址及库首分布的地层为三叠系下统永宁镇组 下段 ( T 1yn1 ) 灰岩、白 云 岩及 白 云质 灰 岩 与上 段 ( T 1yn2) 白云岩。岩层缓倾上游偏右岸。左岸有 F30 断层平行于河流展布, 右岸坝肩上游有 F31断层斜 过。在 F30断层影响带上发育有 1 号岩溶管道, 直 径 013 m, 顺 F31断层在 Ò级阶地时期发育了 K 32溶 洞, 其体积约 800 m3。左岸距库岸 200 m 有平行 河流的栽江沟存在, 至坝轴线下游 150 m 处又与近 垂直于猫跳河的红岩沟汇合。两溪沟的水位比库水 位低 0~ 40 m。栽江沟水分散补给左岸地下水, 水 力比降为 6% ~ 9% ; 库 首右岸为一弦长 约 900 m 的河弯, 河弯地带岩溶化 程度低, 除 K32 溶洞外, 未见其他涌水溶洞或暗河。右岸地下 水补给条件 差, 排泄条件好, 地下水等水位线受坝下游的河水 控制呈朝向下游的洼槽, 洼槽水位比 下游河水位 高, 但比上游略低 1 m。
关键词: 工程地质学; 白云岩岩溶特点; 渗漏评述
中图分类号: P6421 25
文献标识码: B
文章编号: 1007- 0133 ( 2004) 02- 0043- 03
白云岩地区已建成不少水利水电工程, 其岩溶 渗漏问题与灰岩地区有所不同, 表现在岩溶渗漏不 复杂、不严重, 基本为岩溶裂隙性或裂隙性渗漏, 故对其处理也较简单, 从而大大节省工程费用。现 在, 在白云岩地区还将兴建一批水利水电工程, 所 以据本人收集到的一些典型资料略作评述。
( 3) 白云岩在溶蚀过程中, 其结构遭到溶蚀破 坏逐渐分解为分散的晶体颗粒( 白云岩粉) 。在径流 迟缓的条件下则易将岩体的孔洞、裂隙堵塞而影响 岩溶的发育。同时在水溶液中 CaCO3 的饱 和度比 M gCO3 的小, 而 CaCO3 的溶 解速度 却比 MgCO3 的快, 因此 CaCO3 很快达到饱和状态而沉淀, 形 成次生方解石, 亦将孔隙堵塞。故白云岩的岩溶发 育只有在良好的地下水径流条件下, 即有优越的张 开裂隙和较强的水交替, 如垂直的渗流带和水平的 循环带有可能冲刷与搬运白云 岩粉和带走饱 和的 CaCO3, 而发育一些小洞穴或管道。在远离岸坡的 部位和水平循环带 以下的岩体中, 由于张宽 裂隙 少, 水交替条件差, 则岩溶不发育, 为微透水至不 透水的岩体。因此, 前述各工程的防渗处理才有条
坝址为切深百余米的 / U0 型峡谷, 白云岩缓 倾下游, 左岸有 F1, F10断层, 右岸有 F 50断层近平 行河流展布。坝址岩溶发育微弱, 岩溶形态在正常 蓄水位以 上占 70% , 河 床有直径几厘 米至 30 cm 的小溶洞。地下水补给河水, 左岸 F1 断层下盘地 下水水力比降为 36% , F1, F 10 之间的地下水位受 下游急滩影响, 比坝址河水位低 2~ 3 m, 为一纵 向( 平 行 河流 ) 径流 带; 右岸 水 力 比降 较 陡, 为 57% 。河床有承 压水, 水 位高出河 水面 6~ 9 m。 岩体在一定深度内具裂隙性与岩溶裂隙性透水, 河 床渗透系数为 0122~ 0154 m/ d。为防止渗 漏与避 免出现渗透稳定问题, 坝址设置了防渗帷幕, 两岸 的帷幕均接地下水位, 其中左岸帷幕长 60 m, 并 y 拦截了 F1, F 10纵向径流带; 右岸帷幕长20 m, 为
鲁布格水电站位于云、贵交界处 的黄泥河 下 游, 为混合式开发。大坝为风化料心墙土石坝, 最 大坝 高 10318 m, 雍 水位 高 85 m, 水 库 总 库 容 1111 亿 m3, 装机容量 600 MW, 1989 年底蓄水发 电。
水库不存在 渗漏 问题。坝址 为深 切 / V0 型 谷, 两岸山体高出河水面 300 m 以上。分布地层为 三叠系中统关岭组( T 2g) , 以白云岩为主, 岩层缓 倾下游偏右岸, 有 3 条断层与河流斜交。岸坡地表 岩溶不发育, 只有沿断层可见较宽的溶蚀裂隙, 河 边有小泉水出露。坝基钻孔发现的岩溶多为溶孔、 溶隙和小溶洞, 直径一般为 2~ 5 cm, 最大 7 cm。 在两岸的 30 个平硐中共见 40 个小溶洞和 104 条溶 蚀裂隙, 多沿断层发育。两岸存在地下水低平带, 左岸宽 210 m, 右岸宽 115 m , 地下水位与河床水 位接近或略低。
3 白云岩的溶蚀机理
白云岩的溶蚀机理与石灰岩大不相同, 综合各 方面研究结果, 择主要部分简述如下:
( 1) 白云岩的成分与可溶性。碳酸盐岩的物质 组分( 化学成分与矿物成分) 和结构构造影响岩石的 可溶性, 对于纯 碳酸盐岩 的分类是 按方解石 ( CaCO 3) 和白云石( CaCO3#Mg CO3) 的重量百分比划分的
1 工程实例
111 修文水电站 修文水电站位于贵州猫跳河中游, 于 1961 年
建成 发电。大 坝为混凝 土拱坝, 最大坝 高 49 m, 雍水高 40 m, 总库 容 1 140 万 m3, 装 机容 量 20 M W。现已蓄水 40 余年, 未发现渗漏。
该电站组成库盘与坝址的地层为寒武系中上统 (: ls2+ 3) 白云 岩, 库首 左岸为 一弦长 约 2 km 的 河 湾, 其地面高程比正常蓄水位高 200 m 左右。坝址 上下游均有泉水出露, 按坝址左岸地下水水力比降 36% 推测, 地下水分水岭远高于库水位, 故蓄水以 后未发现渗漏。
防渗采用灌浆帷幕。帷幕只能与微透水岩体相 接, 经电网络模拟试验确定: 左岸帷幕长 214 m, 右岸长 110 m, 只拦截两岸低平水位带; 坝段帷幕 长 107 m , 深 42 m。帷幕防渗总 面积 218 万 m2, 钻孔进尺 9 300 m, 钻孔利用系数为 3101, 灌浆单 位耗灰量为 100~ 300 kg / m。蓄水后实测渗漏量仅 为预期值 0128 m3/ s 的 35% ~ 37% , 处理是成 功 的。
收稿日期: 2003-12-02 作者简介: 谢 群( 1967-) , 女, 贵州 省贵阳 市人, 工 程师, 从 事
水利水电及民用建筑工程地质勘察工作。
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第 18 卷第 2 期
贵州水力发电
2004 年 4 月
防渗处理采用灌浆帷幕。帷幕端点与底界无隔 水层可用, 均依托相对不透水的岩体。防渗帷幕线 的布 置 为 : 在 左 岸 穿过 F 30 断层 , 幕 长 1 10 m ; 右 岸向岸坡延伸 40 m 后折向下游, 长 81 m, 以拦截 河弯渗漏对厂房后 坡的渗水; 河床坝基帷幕 深为 30 m 。帷幕一般设单排孔, 孔距 115 m, 但在断层 带及右拱端附近为双排孔。帷幕总防渗面积 211 万 m2, 总孔 深 25 79419 m, 钻孔利用 系数为 0181, 灌浆平均单位耗灰量为 6516 kg/ m 。帷幕完全形成 后, 未发现渗漏, 库首右岸地下水洼槽缓慢上升, 其水位虽比 库水位仍 然低 20 m, 但未 发现渗漏, 仅为缓慢的微不足道的渗透。 113 鲁布格水电站