黟县东方红水库除险加固工程导流隧洞工程地质分析与研究
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1工程概况
东方红水库位于安徽省黟县境内新安江水系横江二级支流东亭河上，是一座以灌溉、防洪为主，结合发电、养殖和旅游等综合利用的水利枢纽工程。水库总库容2445万m3，设计灌溉面积4.5万亩；枢纽工程规模属重要的中型水库。枢纽工程建筑物拦河大坝坝顶高程296.96m，最大坝高29.96m，坝顶长度114m。
水库除险加固施工需要导流，须在大坝左岸山体新开一条导流隧洞，并将导流隧洞在导流任务完成后改造成为水库的放水底孔。
该导流隧洞进口位于大坝左岸上游35m处，进口底高程272.0m，出口位于大坝下游54m处，出口底高程268.0m，全长134.0m，洞径宽3.0m，高4.0m，洞型为城门型。
2导流隧洞工程地质条件及评价
2.1地形地貌
导流隧洞位于大坝左岸，进口距大坝约35m，出口位于大坝下游54m，该段河谷狭窄，河床宽约30m左右，隧洞线通过山体雄厚，山峰连绵，山坡陡峻，坡度一般为50o ~55o，山坡被地质构造切割作用受到剥蚀后，形成凹沟与山脊相间的微地貌形态。导流隧洞进口段山坡坡度45~50o，出口段山坡坡度较缓。出口段及明渠轴线与河流方向小角度相交，顺畅协调。
2.2地层岩性
导流隧洞穿过的地层为震旦系休宁组青灰色硅质化砂岩，具有变质重结晶结构，见有斑点状颗粒，厚层块状构造，岩石性质硬脆，一般层理不明显，局部见有不规则微层理。岩层产状为N20o~25oE,NW∠30~45o，层理弯曲、扭曲，产状变化较大。层面结合紧密，可视为整体块状。隧洞线所穿过的岩性单一，基本上为同一岩性，局部可能会有3~5cm宽白色石英脉。该种岩石（新鲜完整）的饱和抗压强度约为121~135MPa。
2.3地质构造
导流隧洞通过地段褶皱构造在坝下游30~40m处可见一小的宽缓背斜，轴向NE，向SW倾伏。背斜两翼的倾角皆较缓，两翼的产状由N20oE，NW∠30o，变为N50oW, SW∠35o，其形态已被断裂构造破坏。导流隧洞在下游直线段的末端穿过此背斜。尽管岩层产状与此直段洞线相平行，但由于层面结合紧密，整体性很好，不会影响洞室稳定。
导流隧洞工程区除上述小断层和裂隙密集带外，裂隙很发育，主要有3组。①组产状N70~80oW，NE或SW∠80~90o，裂面平直规则，地表宽度3~5mm，一般呈张开夹泥，单条长5~15m，当多条断续延伸时则很长。本组是工程区最发育的一组，大裂隙间距约1~1.5m，略具等距性。本组裂隙与导流隧洞上游直线段轴线交角甚小，对导流隧洞上游直线段及弧形弯段洞室不利，会造成洞壁破碎不规则。②组产状N60~70oE，SE∠70~75o，裂面平直规则，长度5~8m。③组产状N50~60oW，SW∠60~70o，裂面较规则，微张夹泥膜，长度5~7m。本组裂隙数量少，与导流洞上游直线段亦交角甚小与①组相交切处加剧了岩体的破碎。④组产状N20~30oE，NW∠60~75o，裂面平直规则，闭合~微张，单条长度3~5m，本组裂隙一般短小，分布数量较少，偶尔与①组组合将岩体切割成菱形、四边形块体。
在导流隧洞进出口处附近见有少量分布，一般都不规则，形态弯折，大多数张开3~5mm，夹泥膜，阴雨天渗水明显。以上几组裂隙被卸荷裂隙切割后，特别在明开段会造成局部不稳定，施工时要注意观察，发现问题及时处理。
2.4岩石风化程度及透水性
岩石风化程度与岩石特性及抗风化能力有关。根据地质测绘观察，导流隧洞进口地段分布的岩石为蚀变的灰黄色、青灰色石英砂岩，硅质胶结，性质较硬脆，抗风化能力较强，但由于构造裂隙很发育故局部风化强烈。根据隧洞进口附近288.6~291.5m高程开出的基岩平台和陡壁推测该处弱风化下限埋深3.5~4.0m，微风化下限埋深6~7m。进口明渠段位于强~弱风化层内。进口洞脸和两侧壁已位于微风化~新鲜岩层内。隧洞出口附近及明渠段已有较大面积的基岩出露，皆为微风化~新鲜石英砂岩。
导流隧洞工程区由于山坡陡峻，岩石中裂隙很发育，故山坡基岩裂隙水排泄较通畅，阴雨天及雨后渗水强烈。根据建库前地质资料及近期地质测绘观察，推测透水率q≤1Lu的上限埋深约为13.0m以下，在上游明渠至桩号0+005m段为弱透水，0+005~0+120m段为微透水，0+120m以下至出口明渠段弱透水。该导流隧洞区地下水活动程度轻微至中等，施工时沿岩体裂隙面会有渗水、滴水现象。大部分洞段可能较为干燥。
2.5导流隧洞围岩分类及弹性抗力系数
导流隧洞进口明渠段位于裂隙很发育的岩体，地表强风化破碎，有松散坡积层覆盖，估计厚度3~4m，对明渠边坡稳定不利，应加以清除。明渠两侧边坡为岩质边坡，但由于裂隙很发育，故边坡稳定性差，应放缓坡度，建议坡度小于60o。
2.6导流隧洞工程地质条件评价及处理建议
上游进口明渠两侧边坡上部有坡积石渣及碎屑，应加以清除。边坡下部及坡脚为岩质边坡，但NWW向裂隙和N20~35oE向裂隙很发育，造成边坡稳定性较差，工程地质条件属于不良的，而且在可选地段地质条件都同样不良，故只有采取加固措施。建议采取挂网喷锚处理。
桩号0+000~0+020m段岩性为变质硅化砂岩，性质硬脆，微风化~新鲜，有f5断层带通过，而且有N70oW的裂隙组很发育，将岩石切成板片状，造成洞壁和闸门井壁不稳定，会有脱片现象，工程地质条件较差，需要全面衬砌支护。建议闸门井向后移5~6m，可基本避开f5断层。
桩号0+020~0+080m段为弧形弯段，岩性仍为变质硅质化砂岩，岩石新鲜。本段洞室埋深为24~50m，无断层破碎带通过，但有较多的裂隙带和裂隙密集带，密集处5~10条/m，稀疏处1~3条/m，裂隙较规则，将岩石切成板片状。工程地质条件一般较好，洞壁稳定，局部较差，洞壁不平整，常有脱邦掉块产生，需全断面支护处理。
桩号0+080~0+134m段为下游直段，洞室埋深由32m渐变为6m，岩性仍为变质硅质化石英砂岩，性质硬脆，微风化~新鲜。本段为宽缓的小背斜，岩层产状不稳定，有较大变化。无断层带通过，有2条裂隙密集带Lm3、Lm6和大量的N70oW，SW或NE∠80~85o的裂隙，与洞轴线交角大，对洞壁影响很小。工程地质条件较好，洞壁稳定，可采取一般支护处理，局部裂隙密集带可能会造成洞壁不规则，掉块不稳定，应采取挂网喷锚处理。
下游出口明渠边坡为岩质边坡，岩石微风化，地质构造f1和f4小断层对边坡稳定影响较小，工程地质条件良好，建议边坡坡度75o左右。
导流隧洞进口明渠段及进洞口位置选择根据地形和地质条件已没有较大的变动范围，确定现在的位置基本合理。f5小断层对闸门井壁稳定有一定的影响，故建议将闸门井后移5~6m，可基本避开该断层。隧洞线通过弧形转弯后再接下游直段，其方向与主要地质构造线方向逐渐近正交，也是很合理的，无需再做调整。综合而言导流洞线选择合理。下游出口明渠方向与下游河床方向也一致顺畅。