糯扎渡水电站右岸构造软弱岩带渗透稳定性研究（李宝全,张瑞）

关键词：软弱岩带；渗透变形；稳定性分析；糯扎渡水电站

摘要：糯扎渡水电站工程地质条件复杂，尤其是坝址右岸存在的构造软弱岩带有渗透变形稳定问题，对坝基的工程地质条件影响极大。根据软弱岩带的工程地质特性，对渗透变形稳定问题进行了专门的现场试验研究，并结合试验成果对构造软弱岩带的渗透稳定性进行了初步分析，提出了相应的工程处理措施。

糯扎渡水电站坝址区澜沧江的流向为S35°E，两岸河谷呈不对称的“V”字形。坝基部位的基岩主要为花岗岩，局部有花岗斑岩岩脉，由于受后期岩浆热液的侵入和断层构造的作用，花岗岩蚀变作用明显，风化复杂。在坝基右岸受断层构造、岩体蚀变和风化等的综合作用，形成了贯穿坝基上、下游的构造软弱岩带，由此产生了坝基岩体的不均一性、坝基渗透变形等工程地质问题。

1 右岸构造软弱岩带的空间分布及工程地质特性

坝基部位断层发育，走向主要有NE向和NNW向两组，右岸坝基中高程部位平行发育NNW向的F12、F13断层，两断层相距约40m，构造软弱岩带即为断层的破碎带、影响带和两断层间裂隙化的蚀变、风化岩体组成。该岩带在平面上呈条带状平行岸坡延伸，向上、下游逐渐尖灭，坝基范围水平宽度一般50-80m，与NE向的F14、F5断层交汇处宽达110m；剖面上则表现为槽状倾向山内，部位不等：(1)N10°-30°E,NW＜60°-80°；(2)N10°-40°W,SW＜50°-70°。上述组两断层及其影响带部位的构造岩及构造蚀变岩组成了宽度为几十米到百余米的构造软弱岩带。构造软弱岩带内岩体风化深、完整性差，各级结构面发育，而且多夹泥或附有泥质薄膜。构造软弱带内岩石抗压强度及岩体变形模量较低，尤其在Ⅳ勘线的F12、F13和F14、F5断层交汇部位，岩体性状最差。

F12、F13为代表的NW向顺河断层，断层破碎带宽0.2-2.0m，由碎裂岩、片状岩、糜棱岩、断层泥等构造。两断层相距约40m，影响范围较大，导致两断层间及外侧一定范围内岩体破碎、风化强烈，尤其在与北东向断层交汇部位，破碎带和影响带宽度增大，岩体透水率在10-100Lu之间，比两侧岩体透水性大。该软弱岩带延续性好，贯通坝基上、下游，水库蓄水后存在沿该软弱岩带产生坝基渗漏及渗透变形破坏的可能性，并可能危及大坝运行安全。为此，可行性研究阶段对F5、F12、F13断层进行了现场渗透变形试验。

2 渗透变形现场试验

在坝基右岸中部以F5、F12和F13断层的规模最大，性状较差，对坝基岩体影响最大，渗透变形试验即布置于上述3条断层带上。试验布置采取在主洞内平行断层开挖支洞（距离10-20m），并在支洞内钻水平孔至断层破碎带进行压水。

观测断面为主洞揭露的断层破碎带，下部砌筑混凝土集水槽采集水样，断层两侧影响带用水泥砂浆封堵。

渗透变形试验要求连续进行，时间在7-10d左右，采用自动记录仪现场记录每一压力阶段（持续12h）下流量变化，同时采集水样进行含泥量定量分析，并注意观察断层破碎带的破坏过程。含泥量测定采用过滤和烘干结合的方法，测出一定体积水中含泥量（g/L）。

3 渗透变形试验成果分析

3.1 断层破碎带渗透变形试验

渗透变形试验从2002年8月6日上午开始，起始试验压力为0.03MPa，试验持续时间为24h；经过9d多时间，到2002年8月15日中午结束，结束时试验压力为1.50MPa，试验持续3h。断层带渗透变形试验取得良好效果。

从渗透变形试验过程和断层破碎带破坏情况来看，F5断层破碎带产生渗透破坏的临界水力坡降为6(观测断面出水有突然增大的趋势，含有很少的泥)，破坏水力坡降为18（观测断面出水继续增大，含泥量突然增大），如图1a所示。渗透变形破坏的形式为破碎带中的细小颗粒随着地下水流失（即管涌）。

3.2 F13断层破碎带渗透变形试验过程

F13断层破碎带渗透变形试验在两个平洞中进行，由于两个试验点地质条件不一样，因而试验的过程和结果也不相同。

3.2.1 PD205中F13断层破碎带渗透变形试验过程

渗透变形试验历时5d，从开始压力0.03MPa至结束压力0.60MPa。

从渗透变形试验过程和断层破碎带破坏情况来看，F13断层破碎带产生渗透破坏的临界水力坡降为4，破坏水力坡降为13.3，见图1b。产生渗透变形破坏的形式为破碎带中的细小颗粒随地下水流失（即管涌）。

3.2.2 PD227中F13断层破碎带渗透变形试验过程

F13断层破碎带渗透变形试验历时7d，14个压力阶段，从起始压力0.03MPa至结束压力1.50MPa，观测断面基本没有变化。

从渗透变形试验过程来看，PD227中F13断层破碎带在理论水力坡降为50的条件下仍然不会产生渗透破坏的原因是，试验时压入的水大部分沿其他张裂隙（估计是NE向陡倾角张裂隙）流失，而沿F13断层破碎带渗出的水量非常有限，观测断面出水情况始终没有变化，说明沿断层带的实际水力坡降很小，未产生渗透破坏。

3.3 F12断层破碎带渗透变形试验过程

F12渗透变形试验历时7d，15个压力阶段，起始压力0.03MPa至结束压力1.20MPa。

从渗透变形试验过程和断层破碎带破坏情况来看，F12断层破碎带产生渗透破坏的临界水力坡降为12，破坏水力坡降为30，见图1c。产生渗透变形破坏的形式以破碎带中的细小颗粒随地下水流失为主（即管涌），同时断层影响带岩体裂隙中充填物被地下水冲刷流失。

4 渗透稳定性分析

试验成果表明，F5断层破碎带产生渗透变形破坏的临界水力坡降为6，破坏水力坡降为18。F13断层破碎带在PD205中产生渗透变形破坏的临界水力坡降为4，破坏水力坡降为13.3。F12断层破碎带产生渗透变形破坏的临界水力坡降为12，破坏水力坡降为30。糯扎渡水电站正常蓄水位为812m，最大水头高度为210m左右，由于选定的粘土心墙堆石坝防渗层宽度大，加上上述. 条断层走向基本顺河流及斜向右岸山体内展布，蓄水后的渗透途径大于200m，即断层破碎带在正常蓄水位条件下的水力坡降不大于2，与现场渗透变形试验的临界水力坡降或破坏坡降相差较多。故糯扎渡水电站的修建，总体上不会对断层破碎带物质产生冲蚀破坏。

作者简介：李宝全（1970-），男，云南曲靖人，工程师，从事水利水电工程地质专业工作；张瑞（1966-），男，云南洱源人，高级工程师，从事水利水电工程地质专业工作.