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水电水利工程岩体检测技术的应用与发展

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  • 更新日期:2014-09-05 10:36
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摘要:自改革开放以来,国家把开发西部地区水力资源提到了重要位置,尤其是在提出“西电东送”战略以后,西南地区丰富的水力资源逐步得到开发利用。大中型水电工程不仅自身具有“高坝、大库、高边坡、大洞室、巨量开挖”的特点,而且还具有工程所处的西南地区河谷陡峻、地质环境复杂、地应力水平高、降雨充沛、地震烈度大、交通不便、生产生活设施不发达等区域特点,由此带来了很多亟待解决的岩石力学课题和岩石工程问题。

  关键词: 水电水利工程,岩体,工程物探

  1 前言

  自改革开放以来,国家把开发西部地区水力资源提到了重要位置,尤其是在提出“西电东送”战略以后,西南地区丰富的水力资源逐步得到开发利用。除长江干流上的三峡水电站外,在其支流雅砻江、大渡河、乌江上均已建成或正在建设巨大型水电站,黄河上游龙羊峡至青铜峡河段、澜沧江、南盘江、红水河均已建成或正在建设一批百万千瓦以上的骨干水电站。经过多年的发展,我国水电建设取得了很大的成就,2004 年水电装机容量突破1 亿kW,占全国电力总装机容量的1 / 4 ,提供了全国约1 / 5 的电力需求。全国目前在建的大中型高坝、大库水电站共180 多座,总装机容量为92 500 MW ,包括三峡22 400 MW ( 含计划扩建的地下厂房电站4 200MW) 、溪洛渡1 386 MW、龙滩5 400 MW、小湾4 200 MW、拉西瓦4 200 MW、瀑布沟3 600 MW、锦屏一级3 600MW、水布垭1 840 MW、彭水1 750MW 等特大型水电站。

  中国水能资源和水电工程建设主要集中在西南地区,这些大中型水电工程具有以下特点: ( 1) 装机容量大,最高超过12 000MW,发电效益显著; ( 2) 电站的坝型根据筑坝地点的特有条件而不同,主要有拱坝、堆石坝和重力坝三类,中小型水电工程以闸坝为主; ( 3) 坝高大,坝高超过或接近300m 的在建和拟建的巨型水电工程已有数座,大型工程的平均坝高接近200m; ( 4) 绝大部分工程采用地下厂房,且具有大尺寸和大规模,地下厂房洞室高度已超过80m,平均在60m 左右,跨度( 宽) 超过30m,平均在20m 左右,长度超过400m,平均在280m 左右; ( 5)水工隧洞和调压室( 井) 亦具有越来越大的尺寸和规模,洞室或隧洞断面尺寸超过20m,平均在12m左右,调压室高度超过100m,平均在70m 左右; ( 6)岩石工程边坡高陡,工程边坡( 不含自然边坡) 高度最高超过500m,平均在200m 左右,且大部分坡度接近直立; ( 7) 土石方开挖工程量巨大,无论是地面工程还是地下工程,开挖方量最大已超过5 000 万m3,平均在2 000 万m3 左右。

  1. 1 工程地质条件及重大地质问题

  大中型水电工程不仅自身具有“高坝、大库、高边坡、大洞室、巨量开挖”的特点,而且还具有工程所处的西南地区河谷陡峻、地质环境复杂、地应力水平高、降雨充沛、地震烈度大、交通不便、生产生活设施不发达等区域特点,由此带来了很多亟待解决的岩石力学课题和岩石工程问题。我国西南地区总体上处于青藏高原的周边地带,伴随青藏高原第四纪期间的快速隆升,这一地区受其影响最为强烈。高原隆升不仅塑造了这一地区高山峡谷的基本地貌形态和河谷的发育历史,而且也决定了这一地区地壳的内动力条件、新构造运动及地震活动规律、地壳浅表层改造、第四纪沉积和剥蚀以及降雨分布,从而决定了中国西部地区与人类活动有关的地质环境的基本状况。一方面,周边河谷如澜沧江、怒江、金沙江、雅砻江、大渡河、岷江等强烈快速下切,形成高原东侧横断山系高山峡谷地貌景观,河谷两侧高陡边坡上大规模的崩塌、滑坡屡屡发生,且往往有超大型崩滑堵江断流形成堰塞湖的事件; 另一方面,周边地区高地应力环境的出现及周边断裂体系如龙门山断裂、鲜水河断裂、安宁河-则木河- 红河断裂等频繁的新活动,使地壳内动力条件异常活跃,地震频繁,因高地应力区河谷强烈下切卸荷而产生的大型卸荷浅表生时效变形结构也已被大量发现。这就是中国西部地质环境条件的基本格局,这样的地质环境条件在全世界都是独一无二的。
 

 
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