万家寨引黄工程总干二级泵站地下工程技术研究.doc

万家寨引黄工程总干二级泵站地下工程技术研究 - PAGE 3 作者：田贵明万家寨引黄工程总干二级泵站地下工程技术研究0、工程概况万家寨引黄工程总干二级泵站位于万家寨镇申同咀村东，距总干一级泵站约1.7km。埋深130~160m，为大跨度地下洞室工程。主要建筑物有地下厂房（开挖尺寸为长148.8m，宽17.6~18.4m，高33.2m）、进出水阀室、进水调压井、出水压力竖井、电缆井、进出水压力洞、进出水主洞、进出水支洞及交通洞和通风洞组成。泵站以西以4#引水隧洞与一级泵站出水调压井相连。以东以2#出水压力竖井与申同咀调节水库相连。1、二级泵站工程地质概况二级泵站位于一近东西向分布宽厚的山梁以下130~160m深处，地面高程1260m，南北两侧为深切侵蚀纵向大冲沟。沟底高程1150m，两者相对高差110m左右。山体自然坡度45?，地表无径流。本区地震基本烈度为VI度。构造简单，主要以两组陡倾角裂隙为主。从水工布置方面来看，厂房、进出水阀室、进出水岔洞和进出水支洞等布置集中，洞室尺寸较大，有些洞室成空间交叉布置，因而增加了其复杂程度。1.1、岩层二级泵站分布的是古生界寒武系上统、奥陶系下统的各类碳酸岩盐地层。可分为：?3c、?3f1、?3f2、?3f3、?3f4、?3f5、O1y、O1L1、O1L2等9层之多。厚度为150多m，岩层倾角2~5?，倾向N15?W。各岩层岩性：?3c（长山组）主要以紫红色中厚层竹叶状灰岩夹浅灰、灰紫色泥质条带灰岩及不稳定的薄层泥页岩。?3f1（凤山组一段）：中厚层灰岩夹薄层灰岩。?3f2（凤山组二段）：薄层灰岩夹中厚层灰岩。?3f3（凤山组三段）：中厚层灰岩夹少量的薄层泥质灰岩。?3f4（凤山组四段）：薄层灰岩、中厚层灰岩夹竹叶状灰岩。?3f5（凤山组五段）：中厚层夹薄层白云岩。O1y、（冶里组）：厚层结晶白云岩。O1L1（亮甲山组一段）：薄层细晶白云岩夹中厚层白云岩、泥质白云岩。O1L2（亮甲山组二段）：中厚层细晶白云岩夹薄层泥质白云岩。1.2、节理二级泵站区岩体节理基本垂直于岩层发育。主要有2组节理：（1）走向NE10~30?倾向NW或SE倾角在80?以上。（2）走向NW280~300?倾向NE或SW倾角在80?以上。任一部位一般只发育两组节理，节理一般在中厚层灰岩、白云岩中延伸较远。而在薄层灰岩、条带状灰岩、泥质灰岩中不发育，只有那些张开宽度比较大的且具有溶蚀现象的节理才能穿过，延伸长度较大。大部分节理在垂直层面方向延伸长度较小，贯穿性较差。1.3、层面层面是影响岩体质量的重要因素，尤其是当层面含泥时更是如此。二级泵站区的岩体层面发育，延伸长度30~40m，最大可达80m以上。且层面含有泥质薄膜。在岩性不同的层面处，层面结合比较弱，张开宽度可达2cm以上。在节理穿过的层面部位，节理和层面有不同的溶蚀现象，层面间充填黄色的泥质，一般发育不大。节理的两边的层面只溶蚀几十cm至数m。泥化夹层发育在?3f3地层之中，规模很小，分布零散。在?3f2地层由于地层的风化变弱且层面多有泥膜的现象对施工过程有较突出的影响，当其位于各建筑物底板时多需超量撬挖，造成较普遍的超挖。特别是厂房内1066.8m高程的5m宽平台顶面因由?3f1、?3f2、?3f3地层交互构成，致使该平台顶面开挖成型较差，岩块沿层面及节理面发生位移。1.4、物理地质现象在碳酸盐岩地区，岩溶现象是比较发育的。在二级泵站区岩溶现象主要以溶蚀裂隙小溶洞的形式出现。主要发育在O1y（冶里组）、O1L（亮甲山组）、?3f2（凤山组二段）地层之中。在?3f2（凤山组二段）地层之中，从进水主洞与7#进水支洞相交处到出水主洞与6#、7#出水支洞相交处存在一条与走向NW280~300?倾向NE或SW倾角在80?以上这一组节理走向一致与泵房区域斜交的5~12m宽的溶蚀带，形成大小几个溶洞。溶洞中充填黄色的粘土、方解石及一些碎岩块。溶洞中的黄色粘土在无水的情况下强度较高，当它遇水以后强度迅速变低，变成黄泥粘性较大。2、岩体力学特征在二级泵站厂房内先后开展了一系列室内岩石物理、力学性质试验。根据各岩组试验统计分析，?3c（长山组）、?3f1（凤山组一段）、?3f2（凤山组二段）、?3f3（凤山组三段）、?3f4（凤山组四段）地层以硬岩为主，岩石抗压强度都在60MPa以上，试验成果见表2-1。通过36组室内岩石抗剪断强度试验得出不同岩层不同岩性的岩石其抗剪断强度，试验成果见表2-2岩石抗剪断强度成果表。表2-1岩石物理力学性质成果表地层代号岩性简述天然密度KN/m3抗压强度MPa弹性模量104MPa泊松比?3f4竹叶状灰岩30.58144.64.790.19条带状灰岩34.89178.97.340