4.6.1.1　工程及研究区地质概况

水东水电站枢纽为福建闽江流域尤溪支流梯级开发的第三级。大坝为整体式碾压混凝土重力坝，最大坝高63m，坝顶高程145m，正常蓄水位143m，相应库容1.077亿m3。电站于1995 年投入运行。

坝址区出露了以下三套地层：①侏罗系凝灰质砂页岩，分布于右坝肩部位，与下伏岩体之间呈侵入型接触；②花岗斑岩，分布于河床部位，此为燕山期侵入体；③流纹岩，分布于左坝肩。坝址区断裂构造发育。根据产状，可把区内断层分为以下4组：①NE向组；②NEE向组；③NW向组；④NWW 向组。其中，第2组较为发育。同样根据产状，可把区内岩体裂隙也分为以下4组：①NNE向组；②NE 及NEE 向组；③NWW 向组；④NW 向组。其中，上述第2组相对发育。上述断裂构造的发育使坝址岩体具有裂隙介质的一般属性，即地下水主要赋存并运移于具有一定开度、一定连通性的裂隙网络中，其水力传导性具有显著的非均质、各向异性。沿坝轴线的地质剖面特征如图4.6.1 所示。需要指出的是，在河床部位发育裂隙密集带及断层。前者如JM13，走向NW82°，倾向NE，倾角74°，约2m 宽；后者如F1，走向NE65°，倾向SE，倾角80°，破碎带宽1.5～2.0m之间，带内充填有构造角砾岩、碎裂岩等。

大坝施工期间，对基础先后进行了固结灌浆和帷幕灌浆，并在大坝基础廊道设置了一排排水孔。蓄水条件下，坝址上、下游之间的水头差一般在40m左右。在上述天然的及人类工程活动的双重因素影响下，坝址岩体中的渗流性状趋于更加的复杂多变。

图4.6.1　沿坝轴线地质剖面示意图

4.6.1.2　坝基局部扬压力异常的动态特征

按照规范，在大坝基础廊道幕后共设有13 个扬压力观测孔。沿坝轴线自右向左，依次为Up01～Up13。其中，Up07 孔位于河床部位F1 断层与JM13裂隙密集带之间，距上游坝踵约5m。近年来原型观测资料反映，坝基扬压力测值沿坝轴线的总体分布特征呈左、右坝肩部位高、河床部位低，但局部异常明显而以Up07 孔位最为突出。

表4.6.1 为Up07 孔位扬压力水头于最近4 年来的特征值统计，而图4.6.2则为该物理量与同期库水位之间的过程线图。总体显示，在上游相似库水位的条件下该孔扬压力特征值，具有随时间而增大的趋势。其中以1999～2000年间更为显著，如以该相邻年份的最小值为例，2000 年比1999 年上升了7.26m。

表4.6.1　Up07孔扬压力水头于不同年份间的特征值统计

图4.6.2　Up07孔水位与同期库水位过程线

图4.6.3　Up07孔渗压系数的动态变化

图4.6.3 为Up07 孔近年来渗压系数α的动态图。由此反映：①自2000年以来，α值在某临界值（如0.25）上下波动，即在低温期α＞0.25，而在非低温期α＜0.25；②在整个分析时段内，α值的动态变化虽具有一定的周期性，但在年际间相同的时期内，α值具有增大的趋势，此由该动态曲线的斜率值（＞0）得以显示。此从一个侧面表明，在该孔位作为传递水压力的渗流动态具有不稳定性。

4.6.1.3　模型计算及其成果分析

由前面的定性分析知，Up07 孔扬压力（U）的变化主要受上游库水位的影响，此外还受下游水位、坝基温度以及坝踵帷幕体的防渗时效等因素的影响。这样，可建立相应的统计模型(www.daowen.com)

式中：a0 为常数项；ai 为水压分量因子回归系数；hi 分别为观测日前1d、前2d、前3～4d的平均上游库水位，以及前5～15d的平均库水位；ha为测孔的建基面高程；t 为观测日至始测日的累计天数；b1i、b2i为温度分量因子的回归系数；C1、C2为时效因子回归系数；θ为观测日至始测日的累计天数除以100，每增加1d，θ增加0.01。

部分计算结果见表4.6.2，模型计算值与实测值拟合如图4.6.4所示。总体上，模型的拟合精度比较高（复相关系数R＝0.955），因而是有效的。同时，也由模型的计算结果知，Up07 孔扬压力的变化均选中了上游库水位、温度及时效。按这3 个影响因子所占百分比的大小，依次为上游水压、时效以及温度（表4.6.3）。其中，水压分量高于70%，说明上游库水位的变化对Up07孔位扬压力的变化具有明显的影响；温度分量也被选中，但影响比较小；时效分量接近1/3，说明其对于该孔扬压力的变化也有一定的影响。

表4.6.2　Up07孔扬压力统计模型计算结果

表4.6.3　Up07孔扬压力各影响分量及其百分比

图4.6.4　Up07孔扬压力计算值与实测值拟合曲线

另外，为揭示Up07 孔位扬压力异常的影响范围，还作了现场卸压（或涌水）试验。具体的做法：将处于封闭状态的该孔孔塞突然打开，并开始观测不同时刻的涌水量。该试验过程中泄流（Q）的动态特征如图4.6.5 所示。据此，可以把该孔涌水量的变化分为以下两个时段。第一时段（0＜t＜2.2min），该孔的涌水量从15ml/min 很快衰减到8ml/min，其涌水量动态曲线（图4.6.5）表明，该时段内孔中涌水量相关渗径中的水流具有紊流的分量，反映出于初始时刻孔内高压水流具有弹性释放的泄流特点；第二时段（t＞2.2min），该孔的涌水量很快地趋于稳定，反映相关渗径中水流呈相对稳定的层流状态，径流强度约为7ml/min。此表明，Up07 孔与补给源之间存在着相对通畅的主渗流通道。

图4.6.5　Up07孔涌水量过程线

在完成了上述试验之后，对Up07 孔还作了封孔试验，以通过观测扬压力的恢复状况，揭示相关渗径（或渗流通道）对于传递来自补给源的水压力的敏感程度。图4.6.6 反映，该孔扬压力的恢复与相应的时间之间具有良好的线性关系，但在最初时刻（0～1.67min）扬压力的恢复则慢一些。究其原因在于：在封孔之前相关渗径传递到该孔位的水压力是以泄流（涌水）形式释放，一经封孔则必然以压力的变化加以反映，由于该孔的孔径与相关的渗径之间在其几何尺寸方面存在不一致性，从而使封孔之后最初的时段内压力的恢复相对要慢一些。但在一段时间（如图4.6.6 所示的约2min）之后，扬压力值呈稳定的恢复趋势，即在之后的每一个时段Δt＝0.6min 左右，扬压力的恢复均增加0.005MPa。由此表明，与Up07 孔相关的主渗流通道对于传递来自补给源的水压力还是相当敏感的，表明与之相关的渗流通道具有相对的通畅性，而由扬压力的恢复值在很短时间之后即趋于稳定这一现象反映，相关的主渗流通道的几何形态具有相对单一的管状型。

图4.6.6　Up07孔扬压力恢复曲线

根据综上分析可以得出：依据原型观测资料，在定性分析的基础上建立扬压力统计模型，可从定量分析的侧面有助于判定导致扬压力孔位测值异常的相关环境影响因子；现场卸压试验有助于确定与扬压力孔测值异常相关渗径的渗流强度，以及该物理量趋于稳定值的时间；而随后的封孔试验则有助于揭示与扬压力孔测值异常相关的渗径（或主渗流通道）传递渗压的敏感性。