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第 22 卷第 6 期 水 利 水 电 科 技 进 展 2002 年 l2 月 上湾 子 I 级水 电站 引水隧 洞塌 方成 因分析 胡艺腾 ( 克什 克 腾旗 水 电开发 公 司 ， 内蒙 古 赤 峰025350) 摘要 ： 从 内蒙古赤峰 市克什 克腾 旗上湾子 I 级 水 电站 引水 隧洞地 质特征及 施工 实践 出发 ， 通过分析 地质状况 、 施 工爆破 、 地下水等 因素与塌方类型的 关 系， 阐述 了隧洞掘进 中的塌方成 因： ① 塌方与 围 岩构造断裂 带有关 ， 断裂 、 含 水带与塌方相伴存在 ， 每遇断裂破碎 带就产 生塌方 ； ②地 下水的活动 降 低 围岩强度 ， 加速 围岩破 坏进 程 ； ③爆破 震动造成 岩体松 塌 ． 提 出塌方 的防治措施 ： 应及 时支护和严 格控爆 ， 妥善 处理地 下水 ， 提 高岩体 自稳 能 力， 把 施工方法和喷锚技 术 紧密结合起 来 ， 形成 系统 的防 治体 系 ． 关键词 ： 水电站 ； 引水隧洞 ； 塌方类型 ； 断裂破 碎 带 中图分 类号 ： T v732 文献标 识码 ： B 文章 编号 ： 1006— 7647(2002)06— 0055— 02 内蒙古 赤峰市克什克 腾旗上湾子 I 级 水 电站位 于内蒙古赤峰 市克 什克 腾旗 的西南 部 ， 西拉 沐沦 河 的上游支流萨岭河 的中下 游 ． 电站为引水式 、 地面式 厂房 ， 装机总 容量 为 3 200 kW ， 隧洞 采用 有 压 引水 ， 设计 过流量 为单 机 3． 57 m3／ s， 双 机 7． 14 m3／ s， 设 计 水 头 57． 1 m， 隧洞总 长 1 098 m． 根据 地形 、 地 质条 件 及施工条件确定 开 挖断 面为 圆形 ， 隧洞 断面 为直径 3m 的圆形 洞 ． 由于 隧 洞轴 线与 多 条 断层 以小角度 斜交 ， 并且有与断层 隔开的蓄水构造 ， 因此 围岩破碎 多水 ， 泥化膨胀 ， 工 程地质 条 件较 差 ． 加 之施 工 中某 些环节考虑欠周 ， 故 在 某些 断层 交 汇处 出现 较严重 的塌方 ． 处理塌方 存在 一定 的难 度 ， 影 响 了工期 ， 同 时又增加 了投 资 ． 该 电站 于 1994 年 11 月 开工 ， 1998 年 5 月投产发 电 ， 历时 4 年多 ， 概算 投资增 大的原 因 之一 即为隧洞 的塌方处理费用增 加 ． 1塌 方 成 因分 析 a ．塌方与 围岩构造 断裂带有 关 ． 引水 隧洞顶部 为风积砂 及少量壤 土组 成 的第 四系沉 积层 ， 厚度 变 化较大 ， 进 口部位地 形较 缓 ， 覆 盖层 不厚 ， 洞线 中部 覆盖厚度最厚 可达 20m 以上 ． 洞线 上方 出露 岩性较 为复杂 ， 分 布较 多 的有 ： 流纹质 角砾凝 灰岩 、 安 山岩 、 蚀变安山岩 、 玄武岩 、 凝灰 岩等 ． 基岩 裂隙发育 ， 风化 破碎严重 ， 进 出口部位 洞深 60m 左右 为强风 化岩 ， 成 洞条件不好 ． 因构造作 用及岩性 变化 较大 ， 不 同地层 风化程度存在较 大差异 ， 最大 强风 化厚 度达 35 m 以 上 ， 但洞身大部均在弱风化岩 中通过 ， 成洞条件较好 ． 沿线 断裂构造 较复杂 ， 在整个 洞线 长 1 098m 的 长度 中 ， 共有 29 条 断层 ， 其 中在蚀 变 的安 山岩 中有 1条 ， 凝灰质 粉 砂 岩 中有 l2 条 ， 在 流纹 质 斑状 安 山 岩 中有 l6 条 ． 主 要 断层 有 Fl3， v2 4， 0． 1m， 大 的断距 为 0． 5 ～1m， 两侧有影 响带 0． 2 ～1m 不等 ． 多深切 成 谷 ， 陡倾 角在 60o～80o， 走 向基 本 与 洞轴线斜交 ， 交角较 小 ， 约 l5。 ～2o。 ， 其 中 F1 3断层走 向与洞线相 交仅 5。 左右 ． 根据 断层带对地下 工程 围岩应 力分 布及其 稳定 性影响 ， 按弹性有 限 元法 分 析 ， 结 果如 下 ： ① 断裂破 碎带 内应力 差一般都变 大 ， 由于破碎 带的存在 ， 开挖 过程 中围岩应力 状 态产 生 剧烈 变 化 ， 开 挖后应 力 差 迅速增大 ， 使应力超 过岩体强度 产生拱体效应破 坏 ； ②有断裂 的洞 体 ， 开挖后拉应力 范 围扩大 ， 其值也相 应地增大 ； ③断裂带破 坏 了岩 体的连续性 ， 同时积 聚 了大量 的残余应力 ， 应力状态 发生很 大的变化 ， 甚 至 由受 压变成受 拉状态 ． 另外 ， 岩石破 坏促使岩体进一 步风化 ， 雨水积 聚残 积土入侵 ， 使 岩石产生软化等 现 象 ． 上 湾子 I 级 电站 的施 工实 践 表 明 ， 断裂 、 含 水带 与塌方相伴存 在 ， 每 遇断裂破 碎带就产生 塌方 ． b ．地 下水 的作 用 ． 地 下 水 活动使 岩 石泡 水 、 软 化 ， 降低 围岩 强度 ． 在 开挖 时 ， 地 下 水形 成指 向临空 面的渗透压力 ， 加 速 围岩破 坏 的进 程 ． 在 F 断层 出 现塌方 时 ， 在 (O+ 39o) m ～(O+ 405) m 段 的 15 m 范 围内出现大量涌水 ， 并 带出 4o m3左右 的泥石 ． ， 小 者 断距 为 作 者简介 ： 胡艺 腾 ( 1968一 ) ， 男 ， 内蒙 赤峰人 ， 工 程师 ， 主要从 事水 利水 电工 程建 筑及管 理 工作 ·55 ·