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抽水蓄能电站工程地质勘察

2020-04-09 21:00

中国抽水蓄能电站指标

为抽水蓄能电站工程建设所进行的工程地质、水文地质和岩土试验等勘察工作。工程地质勘察需要查明的主要工程地质问题为:区域地质和地震,上水库和下水库的渗漏、边坡稳定和坝基地质条件,水道系统和地下式厂房洞室围岩的稳定性,天然建筑材料的储量和质量等。

上、下水库工程地质勘察

抽水蓄能电站的上水库一般多位于数百米以上的山顶或沟谷内,下水库常位于高程较低的河流、冲沟上。在区域地质地震条件研究时,要根据上库地形地貌条件研究高山地震动力参数放大值。上、下水库主坝、副坝的工程地质勘察与常规电站相同。但是,抽水蓄能电站对上、下库有严格的防渗要求,一般不允许产生永久渗漏。因此,上、下水库,尤其是上库的渗漏勘察与评价是最重要的课题之一。要详细勘察库盆(包括库边单薄分水岭、低矮垭口、库底和坝基)水文地质条件,分析库盆周边泉水分布、地下水水位和岩石渗透性,评价渗漏途径、渗漏范围,估算渗漏量,并提出防渗处理措施的地质建议。为了防止库岸坍滑影响水库的正常运用,还要勘察论证在库水位日变幅大的运行条件下,库盆内天然边坡或开挖边坡的稳定性。同时,也要研究库盆外坡在蓄水后水文地质条件发生变化时的稳定问题。

水道系统工程地质勘察

查明水道系统沿线工程地质、水文地质条件,评价进出口边坡稳定性和隧洞围岩稳定条件,为设计水道系统支护措施或衬砌型式提供地质资料。抽水蓄能电站水道系统的工程地质勘察方法,与常规水电站大体相同。但在修建高水头抽水蓄能电站时,高压管道地段的岩体是否能够承受或分担高达数百米的内水压力,必须进行专门的勘察和论证。工作初期,在对工程区地层岩性、地质构造、外动力地质现象等基本地质条件进行工程地质调查的基础上,初步评价各水道线路方案的山体稳定性和围岩稳定性。在水道系统方案选定以后,要根据选定方案的地形地质条件,利用综合勘察方法进行详细的工程地质勘察。目的是评价水道系统进出口边坡的稳定性,引水洞线洞室围岩的渗漏量、外水压力、地应力、围岩分类及其力学参数,为衬砌设计提供基本资料。同时,还应注意分析在洞室深埋条件下,围岩岩爆或挤压破坏、涌水与突泥、有害气体和高地温等问题对设计和施工的影响。高压管道地段是工程地质勘察工作的重点,因此,常常需要布置深孔勘探,了解高压管道地段的各类岩层、地质构造,并在钻孔中进行地应力测试、地下水水位观测和压水试验。在拟建钢筋混凝土岔管的地段,有时尚要借助地下厂房勘探平硐和钻孔,进行专门性的高压渗透试验。在上述工作基础上,分析高压管道地段上覆岩体的厚度和三维地应力场中最小主应力量级,按照上抬理论经验准则和最小主应力准则,评价高压管道地段山体的地应力环境是否满足设计要求。此外,还需要估算引水隧洞和高压管道的总渗漏量与外水压力,提出岩石力学参数建议值,供设计进行衬砌型式的综合研究。根据工程经验,在高水头蓄能电站设计中,对采用混凝土衬砌的高压管道,岩体的允许水力坡降研究也已经提上日程。

当高压管道全部或部分采用明管时,明管布置地段岩体的风化卸荷情况,以及天然边坡和开挖边坡的稳定性就是工程地质勘察工作的中心问题。

地下厂房工程地质勘察

有关的工程地质勘察工作,可参见地下洞室工程地质勘察及本条目中“水道系统的工程地质勘察”。不同的是抽水蓄能电站的地下厂房多深埋于地下数百米,工程地质勘察工作的难度较大。此外,还要注意尾水洞出口地段岩体的水文地质条件,评价下水库蓄水时,是否会发生库水反渗影响地下厂房尤其是尾部式厂房的安全运行。

天然建筑材料勘察

与常规水电站的地质勘察相同。由于抽水蓄能电站上水库与下水库高差较大,通常要分别在上、下水库附近进行相关天然建筑材料勘察。在需要扩挖库盆形成上、下水库时,也可将扩挖地段的岩体作为建筑材料进行勘察评价;对地下厂房等洞室的开挖石渣料,也应作为天然建筑材料加以研究。

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