枢纽区典型水文地质问题主要包括枢纽区异常承压水问题、坝基及绕坝渗漏问题、深厚覆盖层区坝基基坑降水问题、基坑开挖底板涌突水问题、下游雾化边坡稳定问题、水工隧洞涌水问题、地下建筑物渗水及大坝析出物问题等。
(1)枢纽区异常承压水问题。在水电工程勘察中,不少工程发现有承压水分布,有的在覆盖层中,有的分布在基岩中,有的工程还发现有多层承压水,这些承压水水质类型各异,成因类型也不相同,有的补给源较远,是否会对大坝或其他建筑物的长期稳定安全带来较大影响,需要进行仔细研究。需要研究承压水类型、特征,异常承压水表现、问题识别,承压水的控制结构、成因机制,评价对工程的影响等。
(2)坝基及绕坝渗漏问题。现有工程研究中多以地下水系统理论为指导,充分利用现有勘察资料和研究成果,并结合分析区域地质的研究成果,采用多种试验和测试技术,运用系统分析方法,将野外实地调查测试和室内综合分析相结合,定性分析与定量模拟相结合,在保证信度基础上求精度;进行基础地质、水文地质(补径排)研究,地下水系统划分,含水介质结构刻画,地下水流动系统的模拟等;力求对坝址区(裂隙水)地下水进行全方位、多视角的系统分析,力求完整、准确把握工程的水文地质全貌,为工程设计和施工提供可靠的水文地质依据。主要研究手段包括:①对现有勘察资料和研究成果,区域地质的研究成果的收集与系统分析;②重点地段的野外水文地质调查,岩石与水样采集和分析,包括岩石的化学成分,不同水源和不同部位地下水的常规化学成分和特殊的微量组分,以及氢氧稳定同位素与锶同位素组分等;③平洞的水文地质调查及分析;④系统开展平洞裂隙测量,统计分析和量化计算;⑤在水文地质研究基础上,建立研究区水文地质模型,进行数值模拟计算。
(3)深厚覆盖层区坝基基坑降水。金沙江、雅砻江、大渡河、岷江、白龙江等皆属高山峡谷型河流,河谷多呈V形或U形。河床之下一般为深切槽谷,基岩深埋,河谷覆盖层深厚,一般几十米至百米不等,有的甚至超过百米到数百米不等。这些深厚覆盖层不仅厚度大,而且物质组成结构复杂,有粗粒土,也有细粒土分布,成因类型多样,建坝时常常开挖数十米高的深基坑,降水问题突出,同时也造成突出的边坡稳定问题。因此查明深厚覆盖层的工程地质特性,并根据深厚覆盖层的特点进行相应的基坑开挖及基坑涌水预测就可以避免出现工程事故,显然,对深厚覆盖层区坝基基坑降水机理和措施研究成为又一水文地质问题。
(4)基坑开挖底板涌突水问题。水电工程基坑底板突水是一种十分复杂的工程地质现象。主要表现为地层结构条件在不同水电工程区差别很大,突水的相关因素包括水源、水压、隔水层、结构、构造和基坑底板卸荷等;高坝洲水电站、大潭水电站、洪家渡水电站、莲花台水电站、引子渡水电站、万家寨水利枢纽工程、乌江沙沱水电站、浯溪水电站、小岩头水电站、株溪口水电站、乌江渡水电站、黄河青铜峡枢纽、广西西江佳平航运枢纽、三江口枢纽、沙湾水电站等15个项目均有涌突水现象存在,给工程建设带来一定的困难,需要研究底板涌突水类型、机理、进行底板涌突水预测分析,提出处理对策等。(www.daowen.com)
(5)下游雾化边坡稳定问题。目前已建成小湾、拉西瓦、锦屏、二滩、糯扎渡等高坝泄洪最大单宽流量均超过200m3/(s·m)、单宽消能功率达300MW/m,使得泄洪消能问题十分突出。所采用的消能方式,主要有挑流、底流、面流及戽流。下游出现不同程度的雾化现象,在一定范围内形成降雨或浓雾。这种现象对枢纽建筑物正常运行、交通安全、周围环境以及两岸边坡稳定性等产生一定的危害。威胁着边坡和建筑物的安全,有的工程还造成了一定程度的损失,这个问题已经引起了工程界的重视,很多工程主要是在前期阶段进行模型试验,根据模型试验成果结合数值计算进行边坡的处理。从实际运行情况看,雾化对边坡和建筑物的影响较复杂,模型试验与实际情况有较大差别,仍需结合地形、地质、水文、机理、雾化雨在岩体边坡中的渗流规律、泄洪时坡体和防护结构的稳定及边坡失稳的预测影响范围等方面不断深入研究。
(6)水工隧洞涌水问题。随着人类对生存环境要求的日益提高,环境污染问题及其治理已成为大众所关注的问题。水工隧洞按照用途可分为泄洪洞、引水洞、排沙洞、放空洞、导流洞等。按照洞内水流状态分为有压洞和无压洞,一般说来,隧洞可以设计成有压的,也可设计成无压的。由于隧洞洞线长,常常遇到复杂的地质结构,在施工期可能会出现高压涌水,给施工安全造成较大威胁,在运行期给洞室安全造成隐患甚至破坏,水工隧洞涌水问题已经得到了重视,针对这一问题需要研究基于主控要素的涌水类型、基于水文地质结构各类型特征及识别,进行涌水类型综合评价与对策措施建议。
(7)地下建筑物渗水及大坝析出物问题。根据已有的文献和报道,建成的水电站中有部分电站廊道、坝后发现一定的白色、黄色、黑色等析出物,无论是沉积岩、岩浆岩还是变质岩,均可见到地下建筑渗水或大坝析出物的存在。地下建筑的渗水和大坝析出物的不断排出,是否会影响枢纽区建筑和坝基的安全稳定,是蓄水后水库运行的一个问题。针对这一问题,需要研究基于主控要素的析出类型、地下建筑物渗水分类、各类型特征及识别,进行问题综合评价与对策措施建议等。
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