小浪底水利枢纽左岸山体初期防渗处理措施及效果

小浪底水利枢纽左岸山体初期防渗处理措施及效果一、坝址区左岸山体地质条件小浪底坝址区内断层、裂隙发育，出露在左岸的F236、F238、F20断层呈近东西向展布，贯穿水库上下游。主要透水岩层T14中走向285°(上、下游方向)的一组节理线连通率最高，这样裂隙与断层组合，形成了坝基以断层为主导的渗流网络。左岸山体出露地层为三叠系下统刘家沟组(T11～T15)、和尚沟组(T16、T17)，岩性为硅钙质中细砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质黏土岩互层。从整体而言，岩体中夹有弱透水岩层，顺层的渗透性大于垂直的渗透性。左岸岩体风化卸荷带厚度各处不一，变化在5～50m之间，一般岸坡及山岭分布较厚，谷地较薄，带内岩体透水性增大。这类岩体组成了左岸壳状渗透结构。因此，左岸山体为多层状非均质各向异性透水岩体。断层使岩体透水性具有带状分布规律，而风化卸荷作用则增强了上部壳状岩体的渗透性，形成左岸山体层状、带状、壳状渗透结构相互组合的渗透性分布结果。二、水位超过235m后左岸山体渗漏情况小浪底水库2001年12月7日库水位超过235m，2002年3月1日，水库水位达240.87m，3月2日起开始向下游供水，库水位逐渐回落。当库水位超过235m后，曾出现以下现象：1.2号排水洞内U-028孔内有岩块被渗水带出2号排水洞位于左岸，洞底高程约170m，其上有3号排水洞，3号排水洞的排水孔与2号排水洞相通，该排水幕主要拦截通过灌浆帷幕(或由幕底绕渗)的渗水，以保证灌浆帷幕后洞群区的地下水位低于高程200m。2号排水洞内靠近南侧的U-028～U-036排水顶孔(桩号自0+083.50～0+107.50)中有6个孔的渗水量在库水位超过235m后显著增加。2002年2月6日(库水位238.85m)在测流时发现U-028孔中有软岩岩块、岩屑被渗水带出，散落在排水孔孔口管周围。被带出岩块、岩屑称量共重达21.7kg。根据被带出岩块、岩屑的岩性分析，它们是T14中软岩夹层在造孔过程中受到扰动，当渗水在排水孔处的流速达到一定量值后被带出，不属于渗透冲刷破坏。朵2永．燃30脱号排水洞及地告下厂房的渗水早量变化较大府制30证号排水洞位于冬地下厂房四周养，洞底高程搬117m贝，位于天然地沉下水位以下约击20m蜘。向下排水孔菌孔底高程为刮85.Om躺和欣100m椅，位于倡T13-1监岩层内。按根据渗水脖监测，少30猫号排水洞排水属底孔的渗水量此约占地下厂房饿总渗水量的塘90跨％。详当库水位义超过段235m蚕后，拖30阴号排水洞、地江下厂房顶拱及愧上游边墙的渗泡水呈增加趋势墓。典型库水位本和糠30耳号排水洞的日棋渗水量变化情咏况见表劝1乱。误由表封1增可以看出：润阔库水位由殊234.95酬m卵上升到蜘240.83档m耽时，日渗水量萝增加远2624m3购/d紫，库水位每上理升屈1m芒，渗水流量平死均增加快5.181姻／收s次，而库水位由栋230.14菌m袍上升到棉235.35凶m仰时，库水位每灶上升绞lm胸，渗水流量平皮均增加奖3.7L涉/s惭。根据库水位腥变化与渗水量谋变化滞后约巨4界天推算，并结扫合搏8幕号交通洞渗水葡量变化情况，哪约在库水位珠237否～呢239m助时渗水量出现丹陡增。三、原因分析躲1灰．岸边岩体的荒风化卸荷带与碰岩体破碎带组荒合形成渗漏通销道锹针2匹号排水洞南侧赞并无构造发育低，集中渗漏通藏道可能是由岸眉坡岩体受风化傅卸荷影响，形脊成走向雁270°顿～紫290°泛连通性很好的通裂隙与随机出龟现的剪切破碎愉带组合而成。悼2涝号排水洞南侧清的脉6贝个排水孔均位慨于军T14闭岩层内，强透遥水的岩T14糖地层在坝上游匀的冲沟内大面弦积裸露，距上忍述排水孔仅沃80嘱～坛200m若，距地表岩面福约画50m渡，位于岸坡风君化卸荷带内，宾当库水位升高党后，库水淹没太T14照地层的面积迅捆速增加，故造壶成渗漏量增加孙较大。蠢2斯．哄F28傅断层及其分支区断层与走向促270°作～骂290°族的裂隙组合形拉成渗漏通道慕饥(1)瓣2001信年铅1恳月侮9罗日该，在溢洪道灌仍浆孔内用高锰劳酸钾做示踪试甘验，于次日在躁30既号排水洞内的久66蒜号～疮83割号顶孔间有康10肿个孔流红色水之。梢米(止2)2002限年吧3朽月互9膨日用慎100m3单/h晋的泵向灌溉洞赏内做灌水试验饶，洞内水位不观抬升，因为枯0+000.稍0吧～狐0+215.佣0搁间洞段已衬砌崇，仅桩号蔑0+215.滴00-0+2肉33.00候间刚开挖完，毙尚未衬砌，说婆明可能的人渗芝点只能在以上御两个桩号间的某18m槐洞段。地质资叼料表明：娱0+215.虹0-0+23现3.0详间发育有善F28绳断层的分支断幼层，其走向拢NE50°冶。翁表剃1太秩30江号排水洞渗水君量变化情况由题(3)偿黄委设计院物跃探总队用瞬变寒电磁法探测结欲果表明，在溢毕洪道和副坝间鱼、高程届122.0脏～光170标.0m参间有抗5密条宽度式8钢～缘40m碌的集中渗流通背道狼(提见图匆1)椅。狼图测1沙瞬间电磁法骗探测渗流通道短塔(4)绢河海大学科学姥研究院用同位闭素综合示踪方狂法自忠2002抢年枝4闭月起重点探测森了掏30劣号和示28裳号排水洞渗漏菌异常带，结果际表明：在显F28景断层下盘与灌跳浆帷幕之间高翼程荒58m牢以上的地层中聋，存在一条深晓部的基岩渗漏检通道。该通道渐在岩层党T13-1猴中，绕过坝肩造，最大的影响登深度达高程雄58m允，是造成扇30柜号排水洞渗水萌量偏大的主要宿原因课(捏见图絮2)朽。税通过以上难分析说明，在兴溢洪道与副坝产之间可能存在孙集中渗漏通道饶。通过对木4羞号灌浆洞和迷4夫号排水洞地质从素描图的核查饶，发现走向眨270°歼～钱290°系的裂隙十分发袖育，约巾3依～帝5免条喜/m劝。据此判断，败当库水位超过处235m风后，财30站号排水洞和地甲下厂房渗水剧蹲增的现象可能回是由哪F28,何断层及其分支默断层与走向记270°尸～边290°穷的裂隙密集带晕组合形成集中帖渗漏通道所致熟。她3签．入渗面积增仗加俊鉴(泡1)割左岸出露岩层颂除轿T15-1蹈外都是透水岩拾层，在迎水边浑坡，主要透水耀岩层笑T14守出露高程约只200坊～讨260m壶，所以随着库钉水位的上升，忙入渗面积也随逢之增加。训剃(2)Px泪断层为倾向勤NW(艰即库内呜)有断距达友300m夫的大断层，断虾层本身为阻水佩带，随着库水争位的升高，库脊水淹没了该断闭层，水可以直墨接从肢F28冲断层下盘影响酿带及下盘岩石摆边坡入渗，并粗与走向债270°玻～战290°朴的裂隙组合，封形成较为通畅液的渗漏通道。姥图恩2首同位素示踪真渗漏通道谱四、处理渗漏坐所采取的工程非措施售1待．绿2划号排水洞集中哥渗漏带的处理隐鄙(1)治在修U-028毙～也U-036式间的就9败个排水孔内安吼装组合过滤体拒，以防冲蚀日进抬—演步扩大，并在得当时出水量大真的现U-028别孔和望U-034彼两个孔上安装集控制阀门、压屿力表和流量表孝。在税U-028-锋U-036具孔间的洞顶进毛行回填灌浆补芦强。该项措施广完成后，未再后见有岩屑及细物颗粒带出，未知发现排水孔间箭歇排水的情况傍。衡代(杆2)娱左岸岸坡段帷伯幕补强灌浆。答2杠号排水洞南端证渗漏的原因是稼近岸边卸荷造雷成剪切破碎带俩和该部位岩石作向下游高倾角捡倾斜形成渗漏挖通道。语U-028旋～凤U-036秆孔在帷幕轴线颠上的桩号为纸DC0+07积8.82狗～轰DG0+04放5.77驳，而该段中颈DG0+05王7.50尼以南的岸坡段污未做帷幕补强喉灌浆，且正好矛位于岸边岩体丢风化卸荷区。鼻因此，决定在缸3植号灌浆洞内对森4妄号灌浆洞以南鲁，杯3买号灌浆洞以上躲，大坝帷幕灌洗浆副孔线以下炉的三角区域进念行补强灌浆。第该项工程于期2003谋年适8庆月属18皂日辞完成。帷幕灌越浆范围见图扔3级。趁图积3贞左岸岸坡补符强灌浆范围图耐2颤．削30扒号排水洞及地悄下厂房区集中厘渗漏带的处理增道(1)30齐号排水洞的排喇水孔流量控制晋。篮30界号排水洞内排旦水底孔的渗水辱量约占总渗水唤量的咐90众％，在确保渗慈压水位不超过宝130m私的条件下，对杀渗水流量大于座1L俭/s麦的底孔进行控错制，并在渗水痰流量大于遍4L听/s悔的祥4慕个孔上同时安杯装流量表。同否时，将指30裁号排水洞的部颜分水量导向新材增渗漏排水泵恐房，以减轻渗颗漏排水泵房的广抽水压力，确午保厂房的运行拔安全。愚油(2)云厂房顶拱渗水党处理。对厂房棒顶拱的局部渗帆水，对顶拱羡fl便、身f2忙小断层带搭1.5m健深度范围内进度行化学灌浆封瞎堵，采用昨0.3MPa幅的压力。在渗剖水量大的位置填布设排水孔，厨孔深滩2.5m评，孔内安装组桂合过滤体，使流渗水有序排出版。膏唯(3)男补打轮4非号、欠28尤号排水洞部分遵排水孔。兄4铲号排水洞位于怀28环号排水洞上游懂，洞底高程约另184法～梢190m用，主要拦截上握部岩体的渗水沫，由于地面帷斧幕灌浆和康4级号灌浆洞内帷般幕补强灌浆，却致使疤4新号排水洞内的诞排水顶孔和底蚂孔被水泥浆堵睛塞共计约茎70咐个，其中顶孔绳32购个。这些被水闭泥浆堵塞的孔帜正是集中的渗呀水通道。为提够高排水效果，外在这些被堵塞昨孔的两侧补打罢部分排水孔，战孔内安装组合忘过滤体，共计仪补打顶孔肃49停个。诞鉴于厂房姜周边陪28佣号、鄙30暑号排水洞在厂石房边墙和顶拱坡范围内的排水去孔出水量很小坚，而边墙范围赢内渗压计测值裹偏高，为使排代水幕能有效拦爹截该区域渗水牲，确保厂房安玩全运行，决定箱补打门28删号排水洞排水模孔，为排除磨T15-2肌岩层的渗水及语断层带、节理和密集带的渗水带，将原顶拱排福水孔串(烤0+518.盼3匀～址0+761.状54)皆加深至甜T15-1疑岩层以上然5m依，补打提f1用、宏f2效断层范围内的躺排水孔。守比(4)标进一步封堵地哲质探洞。对位吐于灌浆帷幕上缴游侧的地质探蹄洞怀，浓Π息17陆、茅Π书19锋、申Π飞24鸽、藏Π平25并用猜C25扎混凝土封堵并辅进行回填灌浆抛。对穿过帷幕席线的候30季洞进行补充灌食浆封堵，以截流断所有可能的吴人渗口和渗漏洽通道。都育(5)乌封堵宣Px拆断层人渗通道自。根据同位素切示踪及地下厂溉房渗水量随库冤水位变化观测款资料分析，劝F28昨断层带及其分股支断层与走向测270°购～晚290°境的裂隙组合，对可能是地下厂军房区渗漏的主秤要入渗口和通南道。为此，对悲约联215m到高程以上的矿F28蹲断层带及其下认盘影响带用挖伸槽回填土封堵障；对下盘岩石鱼边坡喷油0.2m塘厚加防水剂的梦混凝土予以封础闭，尽可能减胜少库水的人渗倘；对垂直于断陵层走向的断层拾带及其影响带宿封堵灌浆至叉Tl2梯岩层内。痰花(6)节左岸山体帷幕衔补强灌浆。根旅据黄委设计院量物探总队对左均岸山体集中渗红漏通道的探测镜结果，并考虑针集中渗漏通道糊对地下厂房、浊孔板洞中闸室座安全的影响，羡在兄3鹿号、盯4堵号灌浆洞内对把其冲的幅TDl糠、歌TD2匹集中渗漏通道狼进行补强灌浆杏封堵，其他塑3虾条通道位于副乖坝下方，暂不攻进行处理。五、防渗效果赔以上各项骆综合处理措施狱完成后渗漏量财对比效果见表授2帆。由表中可以么看出，各级水眠位下总排水量团均比以前减少叼，减少幅度为川25接％～析40鞋％，尤其是主2姑号排水洞，兄240m慌库水位时渗漏陪量由盲1692m3债/d柜减小为平68m3理／坟d甜，效果相当显助著。以上说明否库区山体渗漏抓综合处理措施货在译240m赌以下是卓有成弱效的。陈表