黄河小浪底枢纽工程水文地质研究

黄河小浪底枢纽工程水文地质研究
一!工程概况
小浪底水利枢纽位于河南省洛阳市以北约1’%#的黄河干流上’坝址上距三门峡水利枢纽大坝!$’%#’下距郑州京广铁路大桥!!(%#’控制流域面积02+1万%#*’占黄河流域总面积的2*+*H&工程位于黄河中游最后一段峡谷的出口’处于承上启下(控制黄河水沙的关键部位’是黄河中游三门峡水库以下惟一能取得较大库容的坝址&工程!221年2月主体工程开工’*’’!年!*月完工&兼有防洪(防凌(减淤和发电(灌溉(供水等综
合效用!可控制黄河下游洪水"又可利用其库容拦蓄泥沙"长期进行调水调沙"减缓下游河床淤积抬高"为综合治理黄河赢得宝贵时间"在治理开发黄河的总体布局中具有重要的战略地位!
二!枢纽总体布置
!+设计标准和要求
小浪底水利枢纽最高蓄水位*)(#"最大坝高!(1#"总库容!*0(亿#$"是黄河三门峡以下惟一可以取得较大库容的#治黄战略地位十分重要的工程!枢纽由斜心墙堆石坝#孔板消能泄洪洞#排沙洞#明流泄洪洞#正常溢洪道#北岸灌溉洞以及装机容量!;’万%I 的引水式电站等建筑物组成!枢纽为一等工程"主要建筑物为一级建筑物"采用千年一遇洪水设计"可能最大洪水同万年一遇洪水校核!
*+枢纽建筑物的组成
枢纽建筑物的组成如图!所示!
三!坝址工程地质条件及其处理
!+坝址工程地质条件
小浪底工程拦河大坝坝高!(1#"坝顶高程为*;!#"坝顶长!000+*2#"坝体填筑总量为(!;(万#$"开挖总量为)(’万#$!小浪底大坝有三个主要特点$一是采用了以垂直防渗为主"水平防渗为辅的双重防渗体系%二是右岩滩地设计了目前我国最深的混凝土防渗墙"最大造孔深度达;!+2’#"墙厚!+*#%三是大坝体积大"总填筑方量为(!;(万#$"成为我国目前大坝填筑方量最大的当地材料坝&见图2’!
小浪底坝址河床存在深覆盖层"有较强透水性!且河床坝基岩层不仅夹有中厚层或厚层软岩"还有泥化夹层"抗剪强度低!大坝坐落在深达;’#左右的覆盖层上"河床深覆盖层大致分为表砂层#上部砂砾石层#底砂层和底部砂砾石层!左岸基岩岩性以砂岩为主"右岸基岩以粘土岩为主!砂岩为粘土岩呈互层分布!两岸山体岩性均倾向下游"且岩层之间泥
图!#
小浪底水利枢纽组成
图2#小浪底大坝横剖面图
*+坝基处理!!"河床砂卵石覆盖层处理#河床砂卵石覆盖层采用混凝土防渗墙截渗$墙厚!+*#$插入斜心墙的高度为!*+’##为改善墙顶周围土体的应力状态$墙体上部做成高$+(#%顶部抹圆的弹头形形式#
大坝心墙区基岩面不论砂岩还是粘土岩都浇筑了混凝土盖板或采用挂网喷混凝土进化夹层较为发育"对坝体及山体稳定极为不利!所以拦河坝只宜采用当地材料坝!坝址附近有丰富的土石料"经多种方案的比较"最后采用带内铺盖的斜心墙堆石坝" 以垂直混凝土防渗墙为主要防渗幕"并利用黄河泥沙淤积作天然铺盖"作辅助防渗防线" 提高坝基的防渗可靠性!
有J ! 断层位于右岸坡角下"
走向与河流方向一致"倾向北"倾角;’3左中"断距达*’’#"
断层带宽度变化幅度大!
构造时!灌浆孔的排数适当增加"基础排水分左右布置!左岸排水幕轴线与帷幕轴线大致
平行布置!南端始于岸边附近"北端止于J 10!断层!
共设置了两层排水隧洞!右岸排水幕分为两部分!第一部分自J ! 断层沿帷幕线至J *$’断层北侧为(’#!第二部分沿J *$’断层向东延伸为1’’#!两部分排水总长;(’#"排水孔为斜孔!孔距为$#"
幕体的防渗设计标准为不大于(+’<K !幕体底部进入相对不透水层#小于(+’<K $的深度不小于(+’#"在整个心墙底宽范围内的岩石地基上均布置有团结灌浆!
灌浆孔按$#-$#网格布置!孔深(#垂直基岩面布置"大坝帷幕灌浆分左右岸及河床段两个部
分!帷幕灌浆为单排孔!孔距为*#!
在地质条件复杂的区域!根据实际情况增加了灌浆排数"
#$$J ! 断层处理"右岩J
! 断层是顺河向断层!断层带及两侧影响带宽度变化较大!断层带最宽约!’+’#!两侧影响带最宽各约!’+’#"断层带内分布有多条宽度不足!+’#的断层泥"断层带内的断层泥透水性很小!但断层影响带透水性较强!是贯穿上下游的主要渗漏通道"
在断层带及断层影响带处加强了帷幕灌浆!灌浆增至$!
(排!孔排距均为*+’#!幕底高程0(#"断层带及影响带范围内的团结灌浆孔深度!’+’#"为了能在工程投入应用后根据运行情况对J ! 断层灌浆进行补强处理!
特将*号灌浆洞延长至断层南侧影响带内"
为防止沿断层和斜心墙接触面和断层上部形成管涌破坏!
在断层带及影响带顶面与斜心墙接触面范围内!设置厚!+’#的混凝土盖板!
以隔断坝体和基础的渗流"在下游坝壳范围内的断层顶面铺设反滤层!厚度各为!+’#"行了保护#为帷幕线上都浇筑了宽;#%厚’+;’#的钢筋混凝土#对大的冲沟采用浇筑混凝土回填的方法#填土之前在整个基础面上涂刷一层泥浆$并在泥浆未干之前上土$以确保心墙和基础面结合良好#
!*
"左右岸岩基处理#两岸采用阻排结合的处理措施$以满足坝基防渗和坝体%山体稳定的要求#左右岸心墙岩基均采用灌浆帷幕防渗$经现场灌浆试验验证%三维渗流计算分析和工程类比$采用一道灌浆帷幕$帷幕孔孔距*+’##在遇断层等透水性较大的地质。