◎第2章　工程地质及岩体特性研究

2.1　地下洞室群工程地质勘察

龙滩水电站的勘测设计工作始于20世纪50年代中期，珠江水利委员会和广西电力局勘测设计院曾先后做过部分规划和勘测工作。1978年8月后，中南勘测设计研究院对龙滩水电站进行了全面的勘测、设计和研究工作。至2001年7月工程开工建设，前期勘测工作历时约20年，包括完成了坝址选择、开发可行性研究、初步设计、设计优化和招标设计、施工详图等勘察设计工作。在这些工作中，克服了地质条件复杂、已有类似工程经验欠缺的困难，建设环境也经历了由计划经济向市场经济的转变。可行性研究勘察阶段坝址完成的钻探23600余米、完成的平洞竖井9000余米；还相应地开展了大量的岩石物理力学试验和物探测试等工作，勘测工作量见表2.1。

表2.1　龙滩水电站坝址区可行性研究及其以前完成的勘测工作量表

续表

在坝址选择及开发可行性研究阶段，初步查明了坝址的基本地形地质条件和主要地质问题，分析评价了混凝土重力坝型和黏土心墙堆石坝型的工程地质条件。1981年4月，选定龙滩水电站坝址。原可行性研究阶段的初步结论是：根据坝址的地形地质条件，正常蓄水位400.00m时，修建混凝土重力坝、重力拱坝和堆石坝以及巨型地下厂房都是可行的。

经过1985—1989年的进一步论证，特别是对龙滩水电站大跨度地下洞室围岩稳定与变形、T2b18层泥板岩分布区的引水洞及进水口边坡稳定性等勘察与研究。综合分析认为，重力拱坝方案存在河谷宽高比约为3.5、右岸断裂发育、山体略显单薄、拱肩应力扩散条件差、岩体应力应变条件较复杂、基础处理工程量较大等问题；堆石坝方案需设岸坡溢洪道、开挖高边坡的规模及其处理工程较大，且下游泄洪消能区与通航建筑物出口段地质条件差，防护处理工程难度较大。权衡3种坝型利弊及当时我国筑坝经验等因素，最终选定重力坝方案。1990年2月，确定采用碾压混凝土重力坝。

在此阶段，针对地下厂房方案完成了以下地质勘察工作。

（1）根据拟定的地下洞室群具体位置与轴线选择，在左岸可能布置地下厂房主洞室的范围开挖了D21勘探洞，主洞近SN向，长480m，上游支洞长112m，轴线方向330°；下游支洞长170m，轴线方向105°。在平洞内，进行了声波、地应力测试与原位岩体力学试验；查明了控制洞室群布置的F1、F63、F69断层的位置与性状；评价了主洞室布置区围岩岩体质量。

（2）为了进一步分析主洞室围岩的变形特征，在D21平洞下游侧，开挖了地下厂房模型试验洞（断面尺寸3m×5m）与观测洞，开展了围岩全过程变形观测。据此，进行了围岩变形时空效应分析和地应力场位移反分析。

（3）根据勘探试验测试成果，完成了《地下洞室群围岩稳定性研究工程地质报告》《地下厂房9台机组和7台机组布置方案工程地质条件评价报告》等。

通过勘察研究，1992年12月，对《龙滩水电站厂房布置方案专题报告》进行了审查，同意采用全地下厂房方案，地下厂房轴线亦由NE向调整为N50°W。

1993—1995年，根据厂房布置方案专题报告审查意见，开展深化设计，将坝轴线两岸部分向上游转折微调。左岸地下厂房进水口改为一字形布置的坝式进水口，坝体与坝后坡刚性接触。进水口开挖后，将形成长约为400.0m，最大组合坡高约为420.0m的人工高边坡（包含左岸导流洞进口边坡）。边坡走向与岩层走向近于一致，是典型的反倾向（岩层倾角约60°）层状岩体边坡，坡脚为相对软弱的T2b18层泥板岩（真厚度约50m），9条引水洞位于其中，开挖洞径达12m，洞中心间距仅25.0m。因此，查清该部位的地质条件，特别是其对边坡稳定不利的软弱地质结构面及其性状、位置、规模和岩体质量，对评价边坡、洞室围岩的稳定性及其变形特征，实施合理的边坡和洞口的加固设计方案非常重要。为此，于2000年7—10月，在原有勘探工作基础上，又在坝轴线下游约25.0m处（高程330.57m），平行于坝轴线方向（344.4°）布置了1条长181.3m的D72平洞。在平洞内进行了地震波和声波测试，布置了6个变形收敛监测断面；在洞深76.0m、126.0m处分别布置了ZK72-1钻孔（孔深31.6m）和ZK72-1钻孔（孔深20.55m），且在两孔内进行了电视摄像及钻孔弹模测试。