黄河羊曲水电站坝址岩溶发育特征及对工程影响研究

摘要

拟建的黄河羊曲水电站是一座以发电为主的大型水电枢纽工程，其工程设计大坝为混凝土面板堆石坝，最高坝高159m，水库总库容21.23亿m3，装机容量1200MW。坝址区位于青藏高原北部，为西北干旱少雨地区，出露地层主要是二叠系下统巨厚层状灰岩，发育有溶蚀孔隙、溶蚀洞穴等岩溶发育空间，对坝基岩体利用不利，且蓄水后构成对电站蓄水效益的影响。因此对坝址区岩溶发育规律及其工程影响评价研究具有重要意义。 论文以扎实的地质及水文地质现场调研为基础，总结归纳了坝区5类岩溶发育现象，进而对其进行了分级；同时利用电子自旋共振(ESR)研究坝区岩溶发育的时间、分析钻孔压水试验成果探讨坝区岩体的渗透特性、采用三维数值方法分析坝区地下水渗流场特征。研究成果主要表现在以下几个方面： (1)对坝址区的地形地貌、地层岩性、地质构造、区域构造稳定性及水文地质条件进行了分析、研究，对场地地质条件进行了评价。 (2)在对坝址区岩溶发育形态及分布特征分析的基础上，对岩溶形成机理及分布规律进行了研究，把坝址区岩溶发育现象分成了5种类型，并把不同的溶蚀空间分成了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个级别。 (3)通过对岩体风化及岩体卸荷特征和对钻孔压水试验资料的整理分析，总结出坝址区岩体在水平和垂向上渗透性能的特点，以此为模型概化提供依据。 (4)在上述分析、研究的基础上，本文运用三维数值分析方法，按照蓄水前、蓄水后和蓄水+防渗帷幕三种工况对坝址区的渗流场进行了模拟，计算出蓄水后渗漏量无帷幕情况下为414.3m3/d，有帷幕情况下为37.07m3/d。 (5)通过上述对坝区岩溶发育特征、岩体的渗透特性以及对不同工况下坝区渗流场的模拟分析结果，认为羊曲水电站坝址区岩溶发育程度较低，对工程的影响不大。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1选题依据及研究意义

1.2国内外研究历史及现状

1.2.1我国岩溶研究概况

1.2.2水利水电工程岩溶研究历史及现状

1.2.3目前岩溶研究的主要方法

1.3研究内容及技术路线

第2章坝区工程地质条件概况

2.1区域地质背景

2.1.1区域地层岩性概况

2.1.2区域地质构造特征

2.1.3新构造运动与地震

2.2坝区地形地貌及气象条件

2.3坝区地层岩性与及地质构造

2.3.1坝区地层岩性

2.3.2地质构造

2.4坝区水文地质条件

第3章坝区岩溶发育特征

3.1岩溶发育的地质背景

3.2坝址区灰岩的基本特征

3.2.1岩层的空间分布

3.2.2岩石学特征

3.3岩溶发育分布特征

3.3.1坝址区发育岩溶现象

3.3.2岩溶现象分类

3.3.3溶蚀空间的分级

3.4不同溶蚀空间的水文地质特性

3.4.1沿断层发育的溶蚀空间

3.4.2沿卸荷带发育的溶蚀空间

3.5本章小结

第4章坝区可溶岩的渗透能力分析

4.1岩体渗透性演化分析

4.1.1表生改造的影响

4.1.2坝区岩体溶蚀状况

4.1.3工程区岩体压水试验分析

4.2地下岩溶管道渗透性分析

4.2.1溶蚀充填物渗透试验

4.2.2岩溶管道渗透性研究

4.3灰岩渗透能力的空间展布特征

第5章坝址区地下水渗流场模拟分析

5.1地下水渗流模拟原理

5.1.1 3D-Modf1ow模拟滑体渗流场的原理与方法

5.1.2地下水流动数学模型

5.1.3 Modflow对含水层系统的离散以及边界处理

5.2三维模型的建立

5.2.1模型范围

5.2.2模型离散及模型求解

5.2.3模型的边界条件概化

5.2.4参数选取

5.3坝址区地下水流场模拟研究

5.3.1模型校验及计算方案

5.3.2天然条件下地下水流场模拟分析

5.3.3水库蓄水后地下水流场模拟分析

5.3.4防渗措施实施后地下水流场模拟分析

结论

致谢

参考文献