2.2　洞室群工程地质条件

2.2.1　坝址区域工程地质条件

坝址位于相对稳定地块内，属弱震环境，无区域性活动断层穿过坝址，坝区地震危险性主要受外围地震影响。经国家地震局烈度评定委员会审定：坝址区地震基本烈度和水库可能诱发地震影响烈度均为Ⅶ度。

坝址河谷为较开敞的V形谷，宽高比约为3.5，枯水期河水面高程为219.00m，水面宽为90.0～100.0m，河床砂卵石层厚度为0～6.0m，基岩面高程为200.00m左右，左岸地形整齐，山体宽厚，右岸受冲沟切割，地形完整性稍逊于左岸，两岸岸坡坡度为32°～42°。地层为三叠系下统罗楼组（T1l）和中统板纳组（T2b），属轻微变质的浅海深水相碎屑岩组。T1l以薄层、中厚层硅质泥板岩、硅质泥质灰岩为主；T2b由中厚层、厚层砂岩、粉砂岩、泥板岩互层夹层凝灰岩为主构成，均属坚硬或中硬岩石。T2b是坝址主要建筑物的持力层和地下洞室群的主要围岩。其中砂岩占68.2%，泥板岩等占30.8%，T2b2-4、T2b18、T2b52层泥板岩占70%以上，是板纳组中岩石强度相对较低的地层。主要岩性组合见表2.2和表2.3。

坝址位于近SN向八奈背斜东翼，岩层为单斜构造，岩层产状N5°～20°W，NE∠55°～63°，坝址下游航道出口段岩层倾角逐步变缓至40°左右。坝址无区域性断裂和顺河断层切割，揭露的500余条断层，依其走向可分为以下4组。

第Ⅰ组：产状N5°～20°W，NE∠60°，以层间错动为主，规模较大者有F2、F5、F35、F122等，平均发育间距为3.6～4.8m/条，见表2.4；它们控制主要洞室的轴线选择。

第Ⅱ组：产状N30°～60°E，NW∠60°～85°，平均间距30～50m/条，发育程度仅次于第Ⅰ组，代表性断层有F30、F63、F69、F90等，见表2.5；左岸规模最大的断层为F63、F69，它们控制主要洞室位置的选择。

第Ⅲ组：产状N70°～90°W，NE∠70°～85°，如F1、F4。

第Ⅳ组：产状N65°～80°E，NW或SE∠75°～85°，如F60、F89等，断层带富含地下水。

除以上4组断层外，还有少数产状为N25°～45°W，SW∠30°～45°的断层，多分布在左岸倾倒蠕变岩体一带。地下厂房区有规模较大的F1通过。

坝址发育8组节理，以陡倾角为主。缓倾角节理发育强度较陡倾角节理弱，一般规模小，贯穿性差，但褶皱早期形成的剖面X形缓倾角节理，单条长度可达5.0～20.0m，受后期构造改造，有时会形成裂隙性缓倾角断层，延伸长度可达20.0～50.0m。泥板岩中劈理发育，劈理走向与岩层走向近于一致，它降低了泥板岩强度。

岩体风化受岩性、构造破坏程度及地形条件影响，主要表现为面状风化和沿断层、夹层的楔状风化，以及沿软弱岩层的层状风化；罗楼组风化深度大于板纳组；泥板岩风化深度较砂岩大。板纳组两岸强风化下限深度一般在5.0～25.0m，弱风化下限深度15.0～40.0m，河槽2.0～12.0m。通航建筑物二级塔楼及其出口一带，T2b49-52层砂岩、泥板岩内泥质胶结物或泥质岩、方解石的含量高，其岩石强度较坝址区相似岩性的岩石明显要低，仅为坝址区岩石的0.2～0.7倍；且该部位邻近龙滩向斜轴部，构造断裂发育，岩体完整性差，沿断裂带地下水活动强烈，岩体全强风化深度达30.0～55.0m。

坝址水文地质条件较简单，主要为砂岩、泥板岩互层岩体构成的不均匀裂隙含水层，断层是岩体中渗漏的主要通道。枯水期地下水位埋深：岸坡地段20.0～60.0m，近山顶一带80.0～100.0m，水力坡降0.5～0.6。岩体透水性随岩体埋藏深度增加明显降低，埋深60m以上岩体透水性较强，埋深100.0m以下岩体透水性微弱，但在主要断层及其交汇带，局部可达130.0～180.0m。

坝址主要不良物理地质体有：左岸倾倒蠕变岩体，右岸坝肩风化深槽和反倾溃曲变形岩体，右岸Ⅰ、Ⅱ号松散堆积体。其中右岸坝肩风化深槽和反倾变形岩体，在前期研究阶段仅发现该部位存在深风化区，与施工开挖揭露的实际地质条件有差异。

龙滩水电站输水发电系统布置在坝址左岸，主要地下建筑物包括9条引水洞、主厂房、主变洞、9条母线洞、9条尾水支洞，以及3个调压井、3条尾水洞（均采用内经为21.0m的圆形断面，长度为366.8～702.2m）、进厂交通洞和其他辅助洞室。其中，主厂房、主变室、调压井平行展布在坝址区地质条件最好的山体内，几何尺寸见表2.6。尾水调压井均为阻抗式，成直线排列。

2.2.2　输水发电系统工程地质条件

根据开挖揭露，输水发电系统工程区共发育约375条断层，规模较大的有43条，见表2.7，其余为裂隙性断层，缓倾角断层不发育。断层依其走向可分为以下6组，见图2.1。

第Ⅰ组：N5°～20°W，NE∠52°～63°，为贯穿性层间错动断层，规模较大的有F75、F78、F5、F12、F18、F22、F32等，断层带宽度一般为0.05～0.2m，影响带宽度为0.3～0.5m，面平直、光滑，多充填方解石脉（膜）及泥板岩条带（碎片），少量面附泥膜；经初步统计T2b18-50层层间错动（包括层间光面）共224条，其发育密度3.1m/条。

第Ⅱ组：N50°～85°E，NW（SE）∠65°～85°，代表性断层如F30、F63、F69、F56、F56-1、F13、F213、F119等，工程区揭露该组断层较多，发育密度仅次于第Ⅰ组，平均间距30～50m/条，主要出露于尾水出口、主厂房和尾水隧洞，对其边坡及洞室的稳定性均有一定的影响，断层带宽度一般为0.05～0.5m，影响带宽度为0.5～0.8m，面较光滑、平直，充填方解石脉（膜）、角砾岩和断层泥，断层破碎带富含地下水，沿断层有集中渗水，规模较大的F30断层，其破碎带宽度在尾水出口闸门地基处达4.2～6.5m；规模大的F30、F63、F69在主要洞室和高边坡段已经避开。

第Ⅲ组：N5°～30°W，SW（NE）∠70°～88°，多为裂隙性断层，延伸长度小于50.0m。

第Ⅳ组：N5°～15°E，NW∠70°～85°，代表性断层有F82等，延伸长度一般大于50.0m。

第Ⅴ组：N65°～85°W，NE（SW）∠65°～85°，代表性断层如F1、F7、F7-1等，工程区揭露该组断层的数量不多，断层带宽度一般为0.05～0.1m，影响带宽度为0.2～0.8m，面光滑，较平直，充填灰白色断层泥，少量充碎裂岩、方解石等。规模较大的F1断层贯穿整个工程区，断层破碎带富集地下水，其断层带宽度为0.3～0.6m，影响带宽度为1.0～3.5m，对1～6号引水隧洞进口段、斜井和下平段，主厂房和尾水隧洞的稳定性影响较大。

第Ⅵ组：N10°～25°E，NW∠55°～65°，代表性断层有F213、F366、F369等。

除层面外主要发育有7组节理，见表2.8，间距一般为0.5～3.5m，长度为3.0～3.5m，缓倾角节理间距为2.5～3.5m，长度为6.0～8.0m，局部达30.0m，因此由层面与其他节理组合的楔体一般规模极小。

地下厂房区主要为三叠系中统T2b23～T2b41层微风化和新鲜的软硬相间的砂岩与泥板岩互层状岩体，仅T2b30层为3.0m厚的灰岩夹少量泥板岩岩体，岩体以中厚层结构为主，部分为厚层（或巨厚层）和薄层状结构，其中砂岩饱和抗压强度为130MPa，泥板岩饱和抗压强度为40～80MPa。泥板岩在压应力方向与泥板岩内的劈理面夹角为20°～25°时，单轴饱和抗压强度仅为13.4～23.4MPa。层间错动或层间光面极为发育。岩层产状为N15°～10°W，NE∠55°～64°，与主洞室轴线方向（310°）夹角为35°～40°。三大洞室已避开F63、F69断层，F1断层（与厂房轴线夹角为30°～35°）从主厂房安装间通过，减轻了F1断层对主厂房高边墙的不利影响。

主洞室布置区，顶拱以上岩体厚110.0～300.0m，围岩新鲜完整—较完整，vp为5000～5600m/s，波速均一性较好，水文地质条件较简单，岩体透水性较小，以层状结构的Ⅱ类、Ⅲ类围岩为主。

地下厂房区实测地应力的最大主应力平均值12～13MPa，方向N20°～80°W，近水平分布，侧压力系数为1.5～1.9，除局部应力集中部位外，最大主应力一般约为岩石单轴饱和抗压强度的1/10～1/5。地应力量级不大，围岩强度应力比（S=Rb·kv/σm）一般为2.5～5.0，完整砂岩达7.0，断层带约为1.0。

2.2.3　主厂房、主变室和尾水调压井工程地质条件

（1）主厂房。厂房顶拱高程261.70m（垂直埋深为110～260m），主副安装间底板高程为233.20m，跨度为28.40m，机窝最低高程为184.1m。上游面与9条引水隧洞、9条油气管廊道支洞、4号施工支洞、主厂房进风洞等洞室连通，采空面积约为5%；下游面与9条母线洞、9条尾水扩散段等洞室连通，采空面积约为18%；右端墙与母线排风洞、进厂交通洞连通。

洞室围岩为T2b23-38层微风化—新鲜的中厚层砂岩、粉砂岩和中薄层泥板岩及极少量薄层灰岩岩体；开挖揭露68条层间错动（或层间光面），平均发育密度（间距）为4.5m/条；在主厂房右安装间F1附近发育有F56、F56-1、F7、F7-1、F13、F13-1断层，另外，在其他洞段还揭露了15条裂隙性断层（延伸长度为30～50m）。除右安装间（F56、F56-1断层及其以右F1断层影响部位）有部分Ⅳ类围岩外，其余均为Ⅱ类、Ⅲ类围岩（占92%），且Ⅳ类围岩的波速在4000m/s以上。除沿F1、F56、F56-1、F7、F13等断层有渗水外，其余洞壁多呈干燥—湿润状。主厂房除F1与层间错动、缓倾角节理组合形成了较大规模、稳定性较差的块体（3770m3，最大深度18.5m）外，其余洞段不存在由断层、层间错动及长节理组合的大块体。

（2）主变室。主变室埋深为130.0～300.0m；顶拱高程为254.05m，底板高程为233.30m，高度为20.75m；桩号HR0+47.000以右宽度为12.3m，以左宽度为19.8m。

主变室围岩为T2b25-41层微风化—新鲜的中厚层砂岩、粉砂岩和中薄层泥板岩及少量薄层灰岩岩体。主要断层有F56、F13-1断层及层间错动F18、F12和f13及12条裂隙性小断层（长度小于30m）。围岩类别多属Ⅱ类、Ⅲ类，仅F56断层经过部位及右端墙附近有少量Ⅳ类围岩（仅占总量的2%），围岩质量较好。除桩号HL0+200.000～HL0+210.000顶拱顺层间错动与节理裂隙交汇部位有少量滴水外，其余壁面绝大部分呈干燥状，水文地质条件较简单，洞室围岩稳定性好。

（3）尾水调压井。尾水调压井埋深130.0～300.0m，1～3号调压井间上游侧在高程为250.70m以上有连接洞与其连通。围岩主要为T2b26-41层新鲜的中厚层砂岩、粉砂岩和中薄层泥板岩及少量薄层灰岩岩体。断裂构造相对较少（仅有F56断层和层间错动F12、F18、f13、f14、f15和2条裂隙性小断层），节理块体少。围岩类别均为Ⅲ1类和Ⅱ2类，仅1号调压井右端回车场受F56断层切割部位围岩类别为Ⅳ类（不在井内）。洞室基本上呈湿润—干燥状，水文地质条件较简单。围岩质量较好。