褶皱带隐伏型岩溶发育特征及防渗技术
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前言

岩溶即喀斯特(karst),是水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为主,以流水的冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用,以及这些作用现象的总称。目前,隐伏型岩溶没有统一分类标准,本书将基岩裸露或土层零星覆盖、地下水位随季节在基岩管道内波动岩溶现象统称为隐伏型岩溶。

受地貌、气候、岩性、构造等因素影响,岩溶发育复杂多变,不同地域、构造环境与地层组合条件下发育的岩溶形态千变万化,特别是褶皱带隐伏型岩溶,平面位置多变、空间形态复杂。水库工程遇到岩溶问题,尤其是隐伏型岩溶,对水库成库、大坝基础稳定、施工安全等影响很大,需认真研究并加以技术处理。

黔中水利枢纽平寨水库坐落在乌江干流三岔河中游平寨河段,建有157.5m高的面板堆石坝挡水,正常蓄水位为1331.00m,总库容为10.89亿m3。大坝区处于三塘背斜和鸡场向斜交接的褶皱带,主要分布三叠系下统永宁镇组(T1yn)灰岩夹泥质灰岩,地表可见岩溶洼地、落水洞、竖井等岩溶现象发育,属于岩溶强烈发育区,库首岩溶渗漏问题特别复杂,是影响平寨水库库首防渗的主要不良地质问题。设计的库首防渗帷幕投影长度约3.2km、最大防渗深度为235m、防渗面积达37.3万m2、灌浆总进尺25.7万m,左岸分四层灌浆,右岸分三层灌浆,防渗处理复杂、工程量巨大。

在平寨水库规划设计和实施过程中,贵州省水利水电勘测设计研究院开展了15年的岩溶水文地质勘察,进行了大量地质测绘与调查、钻探物探、连通试验、洞穴调查与岩溶沉积物分析检测;针对地下隐伏岩溶开展了电法勘探、瞬态面波勘探、浅层地震反射波勘探、地质雷达、EH-4连续电导率成像系统探测、磁电阻率法探测。实施过程中根据揭露的岩溶地质情况及时进行动态分析评价,积累了丰富的岩溶地质资料,绘制了三维地质模型图,分析了溶洞形成的物质基础、外水来源、地下水流动通道,查清了防渗帷幕线上岩溶系统的具体位置及溶洞特征,采取了针对性的岩溶处理措施,确保工程顺利建成蓄水。

本书以强岩溶区的平寨水库库首防渗为背景,描述了库首自然地理及地质概况,开展了岩溶层组及地下水类型划分;分析了褶皱构造与岩溶发育特征,进而研究了岩溶水文地质构造与岩溶水特征,包括岩溶水文地质结构、岩溶水动态特征、左岸褶皱带岩溶地下水运移特征等,构建了三维岩溶水文地质模型;分析研究渗漏通道与渗漏形式、库首防渗边界,提出库首防渗方案和特殊岩溶处理技术要求;根据工程实践总结了隐伏型岩溶区的防渗处理技术,以供其他工程参考。

全书共分为7章:第1章绪论,介绍了课题研究的意义、相关研究现状综述、研究区范围和主要成果;第2章自然地理及地质概况,介绍了场地自然地理及地质概况;第3章岩溶层组及地下水类型划分,分析了研究区岩溶层组及地下水类型;第4章褶皱构造与岩溶发育特征,主要分析研究区褶皱构造形态,按褶皱部位分析岩溶的发育特征以及褶皱核部、转折部位和翼部,结合本区水文件特征,分别研究了各部位的岩溶发育特征,总结和论述了岩溶发育的基本规律和岩溶水运动特点;第5章岩溶水文地质结构与岩溶水特征,分析了场区岩溶水文地质结构与岩溶水特征,根据工程建设需要,划分了场地岩溶水文地质结构单元、分析了岩溶水动力,阐述了岩溶水动力单元、岩溶水动力单元及其水文地质意义,在水文地质钻孔地下水位长期观测的基础上,分析了场地岩溶水动态特征及地下水位变化与附近地下洞室开挖的关系,最后总结了本工程左岸防渗帷幕端点鸡场一带岩溶地下水运移特征;第6章水库渗漏与渗控处理,是水利工程地质工作最后的落脚点,重点和难点在于防渗帷幕线上各类岩溶洞穴(隙)的处治技术;第7章结论与展望,提出了一些结论,并对一些新发现的地质问题研究提出了一些展望,希望能对后续工作有所借鉴。

本书依托平寨水库建设实践开展研究,得到了项目业主、施工单位的大力支持,得到了水利部水利水电规划设计总院的技术指导,也得到了贵州省科学技术厅“黔中水利枢纽工程重大关键技术研究与应用”(黔科合重大专项字〔2012〕6013号)的资助,在此向所有支持和关心研究工作的单位和个人表示衷心的感谢,也感谢中国水利水电出版社付出的辛勤劳动。在本书编著过程中,参阅了大量有关岩溶研究的文献资料,部分内容已在参考文献中列出,但难免仍有遗漏,在此一并向参考文献的各位作者致谢。

本书由向国兴、刘子金总体策划,刘子金组织并牵头编著,武兴亮负责施工现场地质工作并参与编著,袁代江、向国兴、官长华负责技术把关和审稿,欧阳孝忠参与审稿,刘子金统稿。

限于作者技术水平及工程实践经验,本书虽几经易稿,但不足仍在所难免,欢迎广大同仁不吝赐教。

作者

2018年4月