伊朗亚苏兹工程的地质判断

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【摘 要】从传统的勘探程序入手,对比亚苏兹工程的工作条件,反差是巨大的,为了完成援外的任务,开展了一系列独创性的工作,满足了设计需要,实践证明工作是有成效的。

【关键词】勘探程序;亚苏兹工程;独创性工作;工作有成效

Geological Discrimination of Yausj Projects in Iran

Chen Dejian

【Abstract】Compared traditional exploration procedure with the working condition of Yasuj project,the difference is immense. For completing the task of foreign aid. A series of orginal work is done, design want is satisfied, and the work effect is proved by practice.

【Key words】Exploration procedure;Yasuj project;toriginal work;work effect

1. 前言

两伊战争结束后,伊朗为备战备荒,大力发展水电事业,加快农村建设。应伊朗圣战部的邀请,国家能源部华东勘测设计院承担了伊朗亚苏兹工程的梯级水电站设计工作。院领导、院总们曾赴伊朗考察、洽谈,商定由伊朗方提供地质资料,供华东院进行水工布置设计,同时培训伊方的设计人员。随着工作的展开,华东院设计人员发现伊方提供的地质资料不能满足设计要求。因为按国内传统做法:水电站的设计程序分为踏勘,预可行性研究,可行性研究,初步设计和施工图设计,小水电站可以简化。但基本的地质勘探资料诸如地层岩性,地形地貌,边坡稳定,岩土渗透系数等是必须满足设计要求的。传统勘探的勘探手段有地形图测量,地质测绘;坑槽探,钻孔,平硐,竖井,物探等等。而伊方仅挖了几个浅坑,根本提不出地质参数。甚至勘总亲赴现场,也看不清是基岩还是滚石。因是决定由华东院派两名地质工程师,赴伊朗亚苏兹工程现场进行工作,弄清有关水电站的工程地质条件,提供设计所需的地质参数和地质图件。1991年11月,笔者偕另一名工程师踏上了飞往德黑兰的舷梯,开始了阿Q画圆式的艰难援外工作。

2.工程简介

亚苏兹工程位于伊朗西南方,延绵高耸的扎格罗斯山南坡,博耶尔艾哈迈迪――科吉卢耶赫省,亚苏兹市郊。工程主体是pol koloo河及其支流上设计9个水电站(见附图)。从上游往下游依次为pol 1(高程2240m),pol 2(高程2090m),khok dan(高程2032m),khok goole 1(高程2360m),khoh goole 2(高程2040m)chesh 1、chesh 2、 keric 2、keric 3。每个水电站均由小坝,引水渠道,压力前池,压力钢管,镇墩,厂房,泻水池等组成。总利用落差1194.5m。

Polkoloo河发源于亚苏兹西北面扎格罗斯崇山中,主流源头为高山融雪水,有三个主要支流khok dan、khok goole 和cheshmehmishi汇入,流量稍大,一般零点n~n m3/s,平均为3.23 m3/s,丰水年流量4.52 m3/s,枯水年流量1.17 m3/s。流量小而落差大。河流全长26.1km,坡降为2.05%。总装机为:17000kw。年总发电量:8643万kw•h。

2.1 地形地貌:

Polkoloo河流域属强烈上升的山地(一级)均为高山,冻融风化作用强烈,为强烈剥蚀的高山区(二级),属褶皱山地。夷平面明显可分为四级:①4200m;②3800m;③3100m;④2500m;堆积阶地有三级:①2300m;②2000m;③1800m。阶地①、②属湖积阶地,③属冲积阶地。(三级)。区域内单面山,崩塌倒石堆,岩屑流及陡崖。崩落坡积裙发育,深切河谷发育(四级)。由于红海在扩张,波斯湾在缩小,每年达2~5cm,故波斯湾东岸的扎格罗斯山脉在升高,且多发地震。

2.2 泥石流:

亚苏兹Polkoloo河流域的泥石流,均为山坡型的小型泥石流。由于该区域内气候干旱,雨量小,因此,所见泥石流都近似于山洪性质。由于汇水面积不大,多沿陡坡小冲沟发育,其形成区与堆积区直接相通,没有流通区。堆积区多为碎石,面积极小,仅数m2~10余m2。其形成多系由于积雪融化形成的水流带动松散的碎石夹粘土而成。泥石流的沟槽堵塞不明显,其淤积厚度多数小于5m。属稀性泥石流,即紊流性泥石流。除此之外,见有多处土层滑坡和蠕滑体。

2.3 岩溶:

由于本区第四纪以来地壳处于剧烈上升之中,且气候寒冷干燥,降雨量小,因此岩溶现象不发育。所见均为雪水融化和雨水形成的小量地表水流对可溶性岩石表面裂隙溶蚀和冲蚀而成的小型石质沟槽――溶沟、溶槽。沟槽深度多在数厘米至数十厘米。在可溶性岩石出露处内的泉水渗流出口处,常见有少量灰华沉积,厚度多在数厘米至数十厘米。

2.4 河谷类型:本区河谷属未成形河谷,河谷横剖呈“∨”形,两岸较陡峭,常成阶梯状陡坎,谷地有冲洪积物堆积。

2.5 地质构造:区域性大的断层有两条,一条是位于西沙村以西约10km,叫库塔――卡泽鲁断裂(Qatar-kazerun Fault)。另一条是西沙北东向约75km的扎格罗斯断裂(Zagros Fault)。除此而外,还有一条,位于西沙南西40°方向约105km的迷山断裂;(Mishan Fault)均为发震断裂。Polkoloo河流域内的断层均为逆断层,主要有khok goole、khok dan、 keric三条逆断层,延伸数公里。褶皱发育,主要有keric向斜和kelkel向斜。

2.6 地层岩性:(见附表1、2、3)由附表3可见,亚苏兹工程的地层岩性复杂,而以第四系冲洪积物,崩积物为主,阶地堆积物也相当发育,且厚度较大。如chesh 2级电站的建筑物基础均为第四系堆积物。而所有9级电站的前池、压力钢管,厂房也均座落在第四系堆积物上。基岩则有pb-Gu-Ls、Mal、 As-Ls、Ls、Tr、As、cg1、kn、pu-cp-Ls、kgp-ls等。

2.7 地震:区内50km范围内所发生的最大地震震级为Ml=6.0~6.5级,地震震源深度多在25~50km之间,属浅源地震,破坏性大。按震中烈度和震级及震源深度的关系推算,本区的基本地震烈度为Ⅶ度。

考虑本流域工程为小型引水建筑物。建议设计烈度按地震基本烈度采用。水平向地震系数KH=0.1。

3. 工作条件

国内常规的主要勘探手段是钻探。钻孔岩芯用以描述地层岩性,判断岩层分界线和基岩风化界线,压水试验以获取岩土渗透性系数,做标贯以判断岩土的承载力大小,而其他的岩土力学参数则需要地质取样进行室内土工试验方可获得。常规的水电站工程地质图比例尺为1∶2000、1∶1000甚至1∶500。常规的岩土力学参数取值不能与规范相矛盾。

我们到达德黑兰,才发现这些必备的条件几乎全不具备。伊方配合我们工作的两名工程师称他们根本不知道什么是钻探,也没有取样器具和土工实验室,地质图则只有1∶20000比例尺的。唯一能提供的是他们画的21张剖面图和一摞彩色照片。

初到圣战部,我们开列了要求提供资料清单如下:

(1)1/20,000区域地质图及文字说明。

(2)1/500各工程的地质图。本阶段至少先提供Pol 1、pol 2 及khok dan三个电站的地质图及文字说明。

(3)Pol 1、pol 2及khok dan三个水电站坝址地质横剖面图、地质纵剖面图、渠道地质剖面图、前池地质纵、横剖面图、压力钢管地质剖面图、厂房地质纵、横剖面图及说明。

(4)各试坑地质柱状图及说明。

(5)岩土试验成果、标贯试验成果。

(6)水质化学分析成果。

(7)各电站坝址、前池、渠道的不同岩性的渗透系数。

(8)流域范围的地震基本烈度意见书。

(9)建材勘探布置图,剖面图及试验成果,储量计算成果及说明。

伊方答复是第(8)条可请专家出具,建材在Besheor河中之外,其余是nothing(什么也没有)。当问到是否有试验规程规范时,他们拿出一本美国的土工试验方法讲座讲义。事后我们才知道,10m高的水坝就得请外国人修建。

几次交涉无果,我们认识到工作条件的严峻性。面对民族自尊心极强的波斯人,要小心维护较为良好的工作关系,而技术难题只能靠自己的聪明才智以及运气了。摆在面前有三大难题:一是能否见到基岩?二是边坡能否稳定?三是岩土的渗透系数多大?怎么解决这些难题?是从少得可怜的资料中寻找?还是到现场去寻找?当时感到压力非常大。

通过紧张的熟悉资料,剖面复核及分析一份地质简报,整理出关于地质报告的基础资料。为回国撰写工程地质报告奠定了基础。

1991年12月下旬,驱车1600多km,到达亚苏兹市,当晚下了大雨,次日上午天刚放晴,来到pol koloo河源,从上游沿右岸往下游勘测,到近午,天昏地暗,下起暴雨夹雪,所有人员全身湿透。至下午三点到西沙村吃午饭。伊方意欲返都,我们坚持要搞清情况。第三天,我们下到探坑,用手在滚石底下掏挖,幸运地找到了泥灰岩,虽手磨破了,但心里有了底,再回首都,心下稍安。我们是幸运的,在一年有半年冰封的扎格罗斯山上,又逢冬季,我们找到了基岩,而两天后就大雪封山了。面对满山的冰雪,刺眼的反光,我们幸运地没有患雪盲眼。除了建筑物基础地质工作,又看了石料场和土料场及砂石料场。我们的工作态度和工作效率令外国同行咋舌,他们伸出了拇指。

找到了基岩,地质剖面图才能绘制,随后进行了地基土的极限荷载计算,分别用太沙基公式,梅耶霍夫(G、G、Meyerhoff)公式,汉森(Hansen、 J、B)公式进行计算,经比较综合提供各土层的承载力建议参数值(见附表5),并作了pol koloo河流域影响边坡稳定的主要因素分析,各土层的渗透系数分析和水力坡降分析。地震基本烈度分析等,提出了各种力学参数建议值(见附表4、5)。完成了所担负的任务,满足了水工设计的需要,赢得了伊朗官方和同行的高度赞许。

4. 主要技术问题

完成了基础地质工作,提供了各种地质参数。归纳起来,主要的技术问题如下:

(1)pol koloo河流流量小,落差大,而岩土渗透系数大,因此渗漏问题是主要问题,要做好坝基及库底渗漏计算及防渗处理。

(2)pol koloo河域水电站均为低坝、小库、引水发电,库区固体迳流为崩积物及泥石流,要注意岸坡保护,减少固体迳流来源,以防库容淤满。

(3)坝、引水渠道、压力前池、压力钢管、镇墩、厂房、泻水池均建在第四系地层上。第四系地层作为水工建筑物基础,承载力可满足要求,应防止不均匀沉降、小型崩塌引起的建筑物的破坏。

(4)引水渠道较长而水量珍贵,应防止渗漏损失。

(5)压力钢管设计中避免气蚀和水锤效应的冲击,以及避免直接水击。

5. 几点体会

(1)援外工作是光荣的,也是艰巨的,其工作的压力和紧张程度是一般人难以想象的。在首都期间,经常有圣战部官员来视察、检查工作,事后才知道是什么官员,好在我们从无懈怠,才赢得应有的尊重。

(2)到国外工作,由于国情不同,文化差异,习俗迥别,所以工作条差异非常大,工作方式和方法也必须做出重大改变,以适应全新的环境,克期完成所担负的使命。

(3)到国外工作应胆大心细。我们把观察所住的Even旅馆附近的建筑工地,见崩积物深达几十米,最大的滚石达百m3。使得令人怀疑pol koloo河谷可能找不到基岩。但我们不死心,硬是用手掏挖1m多深,才找到基岩。

(4)到国外工作应带齐有关工具书,如果不是带上较多的参考书,有关规程规范,面对空空如也的资料盒和一脸茫然的外国合作者,也会束手无策的。

(5)援外不是旅游,除了生活上的入乡随俗外,凡事要往乐处想,才不会抑闷难忍或痛病丛生。因为生活、工作不如意事常常不期而至。

(6)时光过去18年了,polkoloo一期三个水电站也早已建成,实践表明当时的工作是有成效的。因此写成了本文。

参考文献

[1] 北京地质学院.工程地质学(下)[M].北京:中国工业出版社,1964年8月

[2] 黄河水利学校.水利电力工程地质学[M].北京:水利出版社,1980年10月

[3] 《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册(第三版).北京:中国建筑工业出版社,1993年6月

【文章编号】1006-9224(2010)08-0059-04

【作者简介】陈德建(1953-),男,汉,福建泉州人,副教授,高级工程师,国注监理工程师,一级建造师。主要从事工程地质与工程监理研究。