某水电站工程面板坝趾板基础黄铁矿处理设计
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频率 为 ２０ ００年一 遇 。
坝址 区附近存在有著名的阿舍勒铜矿 ，矿带分 布与区内中基性火山熔岩喷溢喷发及岩浆侵入作用
有关。 坝址为华力西中期侵入杂岩体 （８ ）细粒 ： 。
斜长花岗岩和石炭系下统喀拉额尔齐斯组 （ ： Ｃ）
火成岩地层 ，受阿舍勒铜矿床的影响 ， 在坝址分布 的岩石 、断裂及节理裂隙内含有黄铁矿。在基岩天
２ ０ 年开工建设 ，控制流域面积 ６５ ｋ ０９ ０６ ｍ ，水库总 库容 ２３ ．２亿 ｍ ，正常蓄水位 ７２０ ｍ，水电站装 。 ５．０
机容量为 １０ Ｗ，水电站保证 出力 １．２ Ｗ，年 ６Ｍ ９２ Ｍ 平均发 电量 ４ ９ ．５亿 ｋ ・ 。本水 电站属 大 （ ） Ｗ ｈ ２ 型 Ⅱ等工程 ，由混凝土面板堆石坝 、表孔泄洪洞、 深孔泄洪洞、发 电引水隧洞 、压力管道及地面式厂 房等建筑物组成 ，拦河坝为 １ 级建筑物，最大坝高 １６３ ４ ．ｍ。设计洪水频率为 １ ０ ０年一遇 ，校核 洪水
来 隐患 ，某坝址基岩 中分布有黄铁矿和黄铁矿的氧化 物 ，对大坝基 础混凝 土强度存在 潜在影 响 ，通 过对该工程
Biblioteka Baidu
黄铁矿 的分布 、成 因类型 、氧化机理及其 对工程 的影 响 ， 采取相应 的设计措施 ，保证工程的安全。 【 关键词】 黄铁矿 硫酸根离子 腐蚀性 化学灌浆
【 中图分类号】 Ｔ ２３ Ｖ ２ 【 文献标识码】 Ｂ 【 文章编号】 １７ — ４９（０２ １ ０４ ～ ３ ６２ ２６ ２１）０ — ０９ ０ 【 ＯＩ Ｄ 编码】 １．９９ｊｓ ．６２ ２６．０２０．４ ０３６／ ｉｎ１７ — ９２１．１１ ．ｓ ４
形成的。
作者简介 ：余华英 （９０ １７ 年一 ） 女 ，高级工程师。 ，
・
蚀构造 中低山地貌 ，库区河谷段主要呈 Ｖ形 ，两
岸谷坡较陡峻 ，出露 的地层 主要有泥盆系、石炭
系、第 四系和华力西中期岩浆岩 ，坝址基岩左岸为 斜长花岗岩 、右岸为石英斑岩 ，岩体呈块状构造 一
碎裂镶嵌结构。
杂性 ， 其侵蚀介质的种类及危害性也是多因素综合
１ 工 程 概 况
某水 电站位 于新疆 阿勒 泰地 区的某河 上，于
性的 ， 有硫酸盐侵蚀 、酸性侵蚀 、盐 卤侵蚀等 ， 侵 蚀介质往往含有多种有害成分。在新疆水利工程中
遭遇黄铁矿工程地质问题 的工程有 “３ ”水利枢 ６５ 纽、喀腊塑克水库 ，据文献资料报道国内工程建设 有黄铁矿工程地质问题的工程有湖南镇水电站左坝 肩 （ 浙江） 、清江隔河岩水电站两岸坝肩 ，秦岭铁 路 隧道 。
２ 坝址区黄铁矿分布情况
坝址区处于某河中下游峡谷段 ，两岸山体为侵
然露头的裂隙面和裂隙密集带，有较多黄铁矿氧化 后形成的铁锈色薄膜 ；在岩石中也有黄铁矿氧化后
形成的融蚀小孑 ，见图 ｌ Ｌ 。从 Ｉ 号、Ｖ号 冲沟地下 水水 质分 析 结果 看 ，硫酸 根 离子 含 量分 别达 到 ５５６ ｇ Ｌ ６ ． ｍ ／ ，这些应该 是黄铁矿氧化 ９ ．ｍ ／ 、８８４ ｇＬ
设 计 与施工
水 利规划 与设 计
２１ 第 １ ０２年 期
某水 电站工程 面板 坝趾板 基础黄铁矿处理设计
余 华 英
（ 新疆水利水 电勘测设计研究院 乌鲁木齐 ８００ ） ３ｏ ０
【 摘 要】 某地区已有多个水利水电工程库坝区地层发现分布有黄铁矿，黄铁矿在地表氧化环境下所形成的硫 酸根离子 （Ｏ 一 Ｓ ： ）会对大坝坝基混凝土产生酸蚀作用 ， 从而破坏坝基混凝土结构，降低其强度 ，给大坝安全带
由于西北地区特别是阿勒泰地 区地下环境 的复
４ ・ ９
设计 与施 工
水利 规划 与设计 化学 灌 浆 的处理 措施 。
２ １ 第 １期 ０２年
４ 趾板基础黄铁矿处理设计
黄铁矿 要在地 表氧 化环境 下 ，经氧化 过程 中产
生酸性水 ，腐蚀混凝土 中的水泥。所谓氧化环境 的 条件 ，是指岩体 中具有一定 的空 隙，使 空气 或水 （ 指氧气 Ｏ ）能够进入交换 ，与黄铁矿 （ ｅ 。 ＦＳ）接
右侧岩 体 为石英斑 岩 。左 岸 强风化 层厚 ５— ｍ，现 ６
一
３ 坝址区工程地质条件
挡水建筑 物为混凝 土面板堆石坝 ，最 大坝高
１６ ３ ４ ．ｍ，顶 宽 ８ ｍ， 坝 顶 长 ４６ ４ ｍ， 趾 板 线 长
６４５ ３ ． ｍ。上 游坝坡 １ １５ ：． ，下 游坝 坡 马道 间 １ １ ３ ：． 。
坝体从上游到下游分别为 ：上游铺盖区、混凝土面 板 、垫 层 区 、过渡 区、主堆 石 区、次堆石 区 。垫层 区水平宽 ４ ｍ，其上游 固坡采用挤压边墙技术 ，过 渡区水平宽 ４ ｍ，主堆石区采用新鲜岩石爆破料。 坝址区下覆基岩以 Ｆ５为界 ，左岸及河床左侧 ８ 岩体为变斜长花岗岩 ，节理裂隙较少；右岸及河床
侵蚀的工程不多见 ， 在美国历史上也发现由于受高
图 １ 黄铁矿氧化物及 孔隙
浓度 ｓ 侵蚀而使混凝土遭破坏 的事例 ，我 国有 Ｏ一 如下几处工程遇到高浓度 Ｓ 的侵蚀 问题 。 Ｏ一 引大 入秦工 程盘道 岭 隧洞 （９ ６年 ９月开 工 ， １８ 历时 ５ 年多 ）进 口后段 出现的硫酸盐腐蚀 （ 普通 硅酸盐水泥） Ｏ 一 ，Ｓ 的高峰值为 ６ ７ｍ ／ 。 ８８ ｇＬ 克孜尔水库右坝肩排水廊道 （９ １ １９ 年施工）钢 筋｝凝土严重腐蚀 （９９年） 环境水 的 ｓ 含量 昆 １９ ， Ｏ一 般 为 ｌ２ ６２．ｍ ／ ４０～ ７４２ ｇＬ，最高为 ９４ ．５ ｇＬ ８６ １ｍ ／ 。
触发 生氧化 反应 生 成 酸 ，并有 水 的流 动补 充 作 用 ，
使氧化反应能够持续完成，在这过程 中，可生成几 十种 氧化矿 物 ，产 生较 高 的酸根离 子 ，对 工程危 害
较大 。
一
般 工程对 于有严 重侵蚀 性可 能 的岩层首 先采
取 的办法 是 回避 ，因此 ，工 程上受 特强 侵蚀地 下水
坝址 区附近存在有著名的阿舍勒铜矿 ，矿带分 布与区内中基性火山熔岩喷溢喷发及岩浆侵入作用
有关。 坝址为华力西中期侵入杂岩体 （８ ）细粒 ： 。
斜长花岗岩和石炭系下统喀拉额尔齐斯组 （ ： Ｃ）
火成岩地层 ，受阿舍勒铜矿床的影响 ， 在坝址分布 的岩石 、断裂及节理裂隙内含有黄铁矿。在基岩天
２ ０ 年开工建设 ，控制流域面积 ６５ ｋ ０９ ０６ ｍ ，水库总 库容 ２３ ．２亿 ｍ ，正常蓄水位 ７２０ ｍ，水电站装 。 ５．０
机容量为 １０ Ｗ，水电站保证 出力 １．２ Ｗ，年 ６Ｍ ９２ Ｍ 平均发 电量 ４ ９ ．５亿 ｋ ・ 。本水 电站属 大 （ ） Ｗ ｈ ２ 型 Ⅱ等工程 ，由混凝土面板堆石坝 、表孔泄洪洞、 深孔泄洪洞、发 电引水隧洞 、压力管道及地面式厂 房等建筑物组成 ，拦河坝为 １ 级建筑物，最大坝高 １６３ ４ ．ｍ。设计洪水频率为 １ ０ ０年一遇 ，校核 洪水
来 隐患 ，某坝址基岩 中分布有黄铁矿和黄铁矿的氧化 物 ，对大坝基 础混凝 土强度存在 潜在影 响 ，通 过对该工程
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黄铁矿 的分布 、成 因类型 、氧化机理及其 对工程 的影 响 ， 采取相应 的设计措施 ，保证工程的安全。 【 关键词】 黄铁矿 硫酸根离子 腐蚀性 化学灌浆
【 中图分类号】 Ｔ ２３ Ｖ ２ 【 文献标识码】 Ｂ 【 文章编号】 １７ — ４９（０２ １ ０４ ～ ３ ６２ ２６ ２１）０ — ０９ ０ 【 ＯＩ Ｄ 编码】 １．９９ｊｓ ．６２ ２６．０２０．４ ０３６／ ｉｎ１７ — ９２１．１１ ．ｓ ４
形成的。
作者简介 ：余华英 （９０ １７ 年一 ） 女 ，高级工程师。 ，
・
蚀构造 中低山地貌 ，库区河谷段主要呈 Ｖ形 ，两
岸谷坡较陡峻 ，出露 的地层 主要有泥盆系、石炭
系、第 四系和华力西中期岩浆岩 ，坝址基岩左岸为 斜长花岗岩 、右岸为石英斑岩 ，岩体呈块状构造 一
碎裂镶嵌结构。
杂性 ， 其侵蚀介质的种类及危害性也是多因素综合
１ 工 程 概 况
某水 电站位 于新疆 阿勒 泰地 区的某河 上，于
性的 ， 有硫酸盐侵蚀 、酸性侵蚀 、盐 卤侵蚀等 ， 侵 蚀介质往往含有多种有害成分。在新疆水利工程中
遭遇黄铁矿工程地质问题 的工程有 “３ ”水利枢 ６５ 纽、喀腊塑克水库 ，据文献资料报道国内工程建设 有黄铁矿工程地质问题的工程有湖南镇水电站左坝 肩 （ 浙江） 、清江隔河岩水电站两岸坝肩 ，秦岭铁 路 隧道 。
２ 坝址区黄铁矿分布情况
坝址区处于某河中下游峡谷段 ，两岸山体为侵
然露头的裂隙面和裂隙密集带，有较多黄铁矿氧化 后形成的铁锈色薄膜 ；在岩石中也有黄铁矿氧化后
形成的融蚀小孑 ，见图 ｌ Ｌ 。从 Ｉ 号、Ｖ号 冲沟地下 水水 质分 析 结果 看 ，硫酸 根 离子 含 量分 别达 到 ５５６ ｇ Ｌ ６ ． ｍ ／ ，这些应该 是黄铁矿氧化 ９ ．ｍ ／ 、８８４ ｇＬ
设 计 与施工
水 利规划 与设 计
２１ 第 １ ０２年 期
某水 电站工程 面板 坝趾板 基础黄铁矿处理设计
余 华 英
（ 新疆水利水 电勘测设计研究院 乌鲁木齐 ８００ ） ３ｏ ０
【 摘 要】 某地区已有多个水利水电工程库坝区地层发现分布有黄铁矿，黄铁矿在地表氧化环境下所形成的硫 酸根离子 （Ｏ 一 Ｓ ： ）会对大坝坝基混凝土产生酸蚀作用 ， 从而破坏坝基混凝土结构，降低其强度 ，给大坝安全带
由于西北地区特别是阿勒泰地 区地下环境 的复
４ ・ ９
设计 与施 工
水利 规划 与设计 化学 灌 浆 的处理 措施 。
２ １ 第 １期 ０２年
４ 趾板基础黄铁矿处理设计
黄铁矿 要在地 表氧 化环境 下 ，经氧化 过程 中产
生酸性水 ，腐蚀混凝土 中的水泥。所谓氧化环境 的 条件 ，是指岩体 中具有一定 的空 隙，使 空气 或水 （ 指氧气 Ｏ ）能够进入交换 ，与黄铁矿 （ ｅ 。 ＦＳ）接
右侧岩 体 为石英斑 岩 。左 岸 强风化 层厚 ５— ｍ，现 ６
一
３ 坝址区工程地质条件
挡水建筑 物为混凝 土面板堆石坝 ，最 大坝高
１６ ３ ４ ．ｍ，顶 宽 ８ ｍ， 坝 顶 长 ４６ ４ ｍ， 趾 板 线 长
６４５ ３ ． ｍ。上 游坝坡 １ １５ ：． ，下 游坝 坡 马道 间 １ １ ３ ：． 。
坝体从上游到下游分别为 ：上游铺盖区、混凝土面 板 、垫 层 区 、过渡 区、主堆 石 区、次堆石 区 。垫层 区水平宽 ４ ｍ，其上游 固坡采用挤压边墙技术 ，过 渡区水平宽 ４ ｍ，主堆石区采用新鲜岩石爆破料。 坝址区下覆基岩以 Ｆ５为界 ，左岸及河床左侧 ８ 岩体为变斜长花岗岩 ，节理裂隙较少；右岸及河床
侵蚀的工程不多见 ， 在美国历史上也发现由于受高
图 １ 黄铁矿氧化物及 孔隙
浓度 ｓ 侵蚀而使混凝土遭破坏 的事例 ，我 国有 Ｏ一 如下几处工程遇到高浓度 Ｓ 的侵蚀 问题 。 Ｏ一 引大 入秦工 程盘道 岭 隧洞 （９ ６年 ９月开 工 ， １８ 历时 ５ 年多 ）进 口后段 出现的硫酸盐腐蚀 （ 普通 硅酸盐水泥） Ｏ 一 ，Ｓ 的高峰值为 ６ ７ｍ ／ 。 ８８ ｇＬ 克孜尔水库右坝肩排水廊道 （９ １ １９ 年施工）钢 筋｝凝土严重腐蚀 （９９年） 环境水 的 ｓ 含量 昆 １９ ， Ｏ一 般 为 ｌ２ ６２．ｍ ／ ４０～ ７４２ ｇＬ，最高为 ９４ ．５ ｇＬ ８６ １ｍ ／ 。
触发 生氧化 反应 生 成 酸 ，并有 水 的流 动补 充 作 用 ，
使氧化反应能够持续完成，在这过程 中，可生成几 十种 氧化矿 物 ，产 生较 高 的酸根离 子 ，对 工程危 害
较大 。
一
般 工程对 于有严 重侵蚀 性可 能 的岩层首 先采
取 的办法 是 回避 ，因此 ，工 程上受 特强 侵蚀地 下水