四川盆地红色岩体主要水利水电工程地质情况系统研究.doc

四川盆地红色岩体主要水利水电工程地质情况系统研究.doc 四川盆地红色岩体主要水利水电工程地质情况系统研究 第 1 章 引 言 1.1立题依据与研究意义 红层在全球均有分布，中国各地亦有较广泛的分布。据有关部门粗略统计，中国中、新生代红层出露面积约 46 万 Km2(徐瑞春，2003)。其中主要分布区位于西北、西南及华中及华南地区(程强、寇小兵，2004;曾昭璇、黄绍敏，1980;彭华、吴志才，2003;李廷勇、王建力，2002;彭华，2000)，见图 1-1。四川盆地(含重庆市)红层广泛分布，出露面积约 29.18 万 Km2(卿三惠，2007)，占其总面积的 51.76,，号称“红色盆地”。 1.1.1中国红层区水利水电工程建设及常见的工程地质问题 中国红层区水利水电工程建设历史悠久，数量众多，且规模越来越大。新中国最早的水利水电建设工程—狮子滩水电站即位于四川盆地东部的红层岩体上，坝基岩体为侏罗系红层岩体。20 世纪 70,80 年代建成的葛洲坝水利枢纽工程是长江干流上兴建的第一座大型水利枢纽，其坝基为白垩系红层砂岩与粘土岩。2001 年 12 月建成的小浪底水利枢纽工程为黄河干流上红层岩体坝基上兴建的粘土斜心墙堆石坝，最大坝高 154m，为目前国内红层坝基岩体上已建成的最高大坝。云南与四川交界的金沙江干流上的观音岩电站是目前红层岩体上拟建坝高最高的混凝土重力坝，坝高 156m(许模等，2005)。目前，中国红层区水利水电工程建设较为集中的流域有:黄河、汉江及红河等(徐瑞春，2003)。其中，以黄河干流上游红层河段的大中型水利水电工程建设最为集中，个别最大坝高达到或超过 100m，坝型主要为堆石坝和混凝土重力坝(见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1-1);而湖北省汉江流域的红层区水利水电工程主要位于丹江口电站下游的王甫州、庙滩、新集、崔家营、雅口、碾盘山、华家湾、兴隆等，工程坝基岩体均为白垩系,第三系的红层岩体;云南省红河穿越的地层主要为紫红色泥岩，其河水因含有较多的红色泥砂而呈红色，河流也因此而得名。该流域规划的13 个水电开发体梯级中，有窄拉、大黑公、桥头、漠沙、峨德河、嘎洒及三江口共 7 级电站的枢纽位于红层岩体中。 由此可见，与地质条件相关的红层地区水利水电工程事件(失 事)产生的主要原因有: (1)受红层中软弱夹层控制的坝基抗滑稳定。红层岩体具有典型的层状结构，红层岩体中的软弱夹层是影响坝基抗滑稳定的重要因素; (2)类岩溶导致的坝基渗漏和渗透变形稳定性问题。红层中常见各种可溶性成分(包括含碳酸盐岩的砾岩、含钙质胶结物和钙质碎屑物砂岩，含石膏及芒硝的泥质岩类岩石)在地下水的作用下，这些可溶组分发生溶蚀、溶解，形成类岩溶，进而产生坝基渗透和渗透变形问题。 (3)红层区地下水对混凝土的腐蚀问题。由于红层成岩期古地理环境的变化，其中常见石膏等易溶物质，该类地层的地下水对混凝土具有较强的腐蚀性。 (4)膨胀岩问题。红层中泥质岩类岩石的主要矿物成分就是各种粘土矿物，如高岭石、伊利石、蒙脱石和绿泥石等，其中不乏极具膨胀性的黏土矿物，如蒙脱石、伊利石以及伊利石/蒙脱石混层矿物等。上述问题构成了红层地区水利水电工程的主要工程地质问题。 1.1.2四川盆地红层与水利与水电建设工程 四川盆地(含重庆市)红层出露面积约 29.18 万 Km2，占其面积的 51.41,(卿三惠，2007)，号称“红色盆地”。同时，四川盆地地处西南，江河纵横，水利水电资源丰富。四川盆地有众多的水电与水利工程建设于红层地区。(1)四川水力资源分布特点与红层地区水电开发四川省的地理特征是以岷江为界，分为东、西两大部分。岷江以东(包括岷江中下游)为东部地区，岷江以西(包括岷江上游)的西部地区。西部地区为高原与山区地貌地区，其境内山岭重叠，海拔高程多在 3000,3500m 以上;该区地势从西北向东南逐渐下降，山脉与河流走向多为 NW—SE 方向;河流切割较深，侵蚀剧烈，高山与峡谷相间，相对高差一般超过 2000m 以上。东部为四川盆地和盆周山区，盆地四周为大凉山、龙门山、米仓山、大巴山及大娄山脉环绕，海拔多在 1000,3000m 之间，盆地海拔 300,600m，地形一般为低山与丘陵。气候类型在四川的东西部差别较大。西部常年气温较东部低，年降雨量一般在600,900mm 左右。东部大部分地区春旱夏热，降雨量达 1000mm 左右。四川省水力资源分布特点是西部多，东部少。据相关资料，西部非红层地区的水能资源约占四川省总量的 90%。东部地区(红层地区)水能资源相对较少，但该地区靠近用电负荷中心，交通方 便，梯级电站的规模大多为中小型工程，大多具有近、中期开发条件，且其总发电量仍然十分巨大。另外，东部红层地区的水电开发往往还具有防洪、灌溉、改善内河航道等综合效益。因此，东部红层地区的水力资源开发仍然具有较高的开发价值。 第 2 章 四川盆地红层岩体建造-改造特征研究 红层作为四川盆地水利水电工程建设常见的一类工程岩体，是漫长地质历史过程的产物，其工程地质特性受控于红层岩体结构，即“红层”岩石(从岩体的角度又称岩石为“岩块”)、软弱结构面及其空间组合特征。其中，“红层”岩石特性取决于其物质成分及结构、构造特征;软弱结构面及其空间组合特征主要取决于红层层面及构造特征。红层岩体的上述特征受控于红层成岩期的岩相古地理环境、沉积建造、后期构造作用和表生改造作用(包括卸荷、风化)等。因此，系统第分析、研究四川盆地红层岩体的成岩建造与后期改造过程，有助于加深对红层岩体形成地质过程的理解，以及对红层岩体主要特征及其时空变化规律的认识，为四川盆地红层工程地质分区提供依据。 2.1 概述 本文所研究的红层是指形成于侏罗系、白垩系及第三系的碎屑岩与泥质岩，其岩性包括:砾岩、砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩等，其中的粉砂质泥岩及泥岩(又称之为粘土质岩或泥质岩)，颜色以红色系(褐色、紫红色、砖红色等)为主。红层一般形成于各类盆地中，属于沉积岩。四川盆地位于中国西南四川省及重庆市，周边被海拔 1000-3000 米连绵山脉围限，盆地中部海拔 400-800 米，除西北部为成都平原为第四系堆积层所覆盖外，盆中大部为丘陵红层岩石。在地质构造上，四川盆地处于扬子陆块西北端，其主体构造单元为四川台坳，西北-北侧紧邻龙门山-大巴山台褶带、东-东南部紧邻鄂黔台褶带，四川盆地是以川中古陆核为中心、在不同时期受不同次级板块或地块对冲拼合而成，地貌上为一菱形盆地，即由西-西北侧的龙门山、北侧的大巴山、东侧的七曜山、南侧的大娄山和大相岭等逆冲推覆山系所环绕的构造盆地(图2-1)。 第3章 红层岩体物理力学特征................. 70-110 3.1 与红层岩体物理力学指标................. 70-72 3.2 岩石物理力学特征................. 72-87 3.3 岩体力学特征................. 87-107 3.4 小结................. 107-110 第4章 四川盆地红层工程地质分区................. 110-120 4.1 四川盆地红层工程地质分区 ................. 110-112 4.1.1 工程地质分区的形成................. 110-111 4.1.2 工程地质分区 ................. 111-112 4.2 红层地区与坝型选择的工程地质问题 ................. 112-117 4.3 红层岩体水利水电工程地质问题概述................. 117-118 4.3.1 红层建坝岩体稳定问题................. 118 4.3.2 红层岩体渗漏................. 118 4.3.3 红层岩体特殊工程地质问题................. 118 4.4 小结................. 118-120 第5章 红层坝基岩体稳定分析 ................. 120-135 5.1 红层坝基岩体变形 ................. 120-127 5.2 红层坝基岩体抗滑稳定................. 127-135 结论 本文在对四川盆地红层建造,改造特征研究的基础上， 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 了盆 地红层岩性、岩相以及红层岩性组合特征在盆地上的分布规律，通 过对四川盆地红层区岩体物理力学指标的数据分析，得出了红层岩 石及岩体的物理力学参数，同时还从沉积建造、构造与表生改造方 面分析论述了四川盆地红层岩体的结构特征，对其进行了工程地质 分区。在此基础上，对水利水电工程建坝的红层岩体稳定问题及渗 漏问题进行了分析研究; 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 最后研究了与红层岩体类岩溶及膨胀 相关的水利水电工程地质问题。论文的主要成果如下: (1)依托近 100 余项四川盆地红层地区的水利水电工程实例， 论文系统分析总结了红层岩体的物理力学和岩体结构特征，以及相 应的水利水电工程地质问题，提出了红层坝基岩体的变形、抗滑、 渗漏问题的基本模式和相应工程地质问题的评价方法，为系统分 析、评价红层岩体水利水电工程地质问题提供了基本的思路和方 法。 (2)通过对四川盆地红层岩石建造的研究，得到了从侏罗纪到 第三纪岩石的沉积相、岩性组合随地质时代的变化在盆地空间上的 特征。四川盆地红层在一定地质历史时期岩性组合变化特征是:近盆地西北边缘物源区的龙门山前缘一带为砾岩、含砾砂岩等粗碎屑岩，向盆地中心过渡带则为砂岩、粉砂岩等，湖盆中心地带则为以泥质岩类岩岩石组合为主。从早侏罗世到老第三纪的各地质历史沉积期，红层岩石的岩性组合受沉积盆地的逐渐萎缩、沉积环境的变化，红层岩性组合呈现从泥页岩为主，向砂泥岩互层过渡变化的总体趋势。 (3)基于四川盆地红层岩石近 800 余组试验资料的分类、统计、分析，得到了四川盆地红层岩石总体上属于软岩，其中，砂岩类岩石属于较软岩(15,31Mpa)，泥质岩类岩石属于软岩(5,15MPa)或极软岩(小于 5Mpa);红层岩体总体上质地软弱，结构上为软硬相间的层状岩体，软弱夹层大多沿砂泥岩界面或在泥质岩类软岩中作顺层分布。虽然四川盆地红层岩石总体上属于软岩范畴，但少数红层砂岩类岩石属于中硬~坚硬岩石，泥质岩类岩石则属于较软岩~中硬岩;这类强度较高的红层主要分布于四川盆地周边的西北部地区;红层岩石强度在盆地空间上的这种分布特点与其沉积环境的差别有关。 (4)根据四川盆地红层岩石建造及构造主控因素，结合地貌、水文地质条件等将四川盆地红层岩体划分为 3 个工程地质分区，即盆西北区(?)、盆中区(?)、盆东区(?)，其中盆西北区(?)又分为盆东亚区(?-1)及盆北亚区(?-2)，分析评价了各区的主要工程地质问题。在此基础上，归纳出四川盆地红层岩体地区水利水电工程建设的主要工程地质问题为坝基岩体稳定、渗漏等问题，以及类岩溶和膨胀岩两类特殊问题。 (5)基于红层岩体结构特征，提出了红层坝基岩体变形的 9 中类别及抗滑稳定的 9 种模式。论文归纳总结了每一类坝基岩体变形及抗滑影响的主要地质要素，提出了对相关问题的评价要点。对于坝基岩体变形，影响因素主要为岩性组合及其岩层倾角。A 类和 C 类属于单一的砂岩类或泥质岩类岩性组合，其特点是岩体的均一性较好，但泥质岩类岩体抗变形能力差，变形量较大，承载力较低，在其上不适宜修建较高的混凝土刚性坝，可考虑选择当地材料坝等坝型，以适应其坝基岩体变形量较大的特点。B 类砂泥岩互层坝基岩体，其综合变形模量量值介于砂岩与泥岩的变形模量之间，砂岩类岩石及与泥质岩类岩石变形模量的差异，以及 B2 及 B3 类倾斜岩体中一般有顺层分布的软弱夹层，导致坝基岩体存在不均一变形问题，其严重程度从 B1 到 B3 有逐渐加重的趋势。