摘要：卡洛特水電站位于巴基斯坦吉拉姆河上，工程區(qū)分布地層為新近系弱膠結(jié)碎屑沉積巖，為較軟巖一軟巖。工程地下洞室圍巖地質(zhì)條件差，圍巖穩(wěn)定問(wèn)題突出。在項(xiàng)目前期勘察中，對(duì)影響圍巖穩(wěn)定的主要地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行了大量的勘察研究工作，并根據(jù)工程實(shí)際情況采用規(guī)范推薦的方法對(duì)圍巖進(jìn)行詳細(xì)分類(lèi)。工程施工期，應(yīng)項(xiàng)目業(yè)主工程師要求采用Q系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)，并開(kāi)展了水電規(guī)范分類(lèi)與Q系統(tǒng)分類(lèi)的對(duì)比研究。簡(jiǎn)要介紹了項(xiàng)目地下洞室圍巖的勘察研究，對(duì)圍巖分類(lèi)方法的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和闡述，以期對(duì)類(lèi)似國(guó)外工程的勘察研究提供有益的借鑒。

　　關(guān)鍵詞：圍巖分類(lèi);圍巖穩(wěn)定;軟巖;地下洞室;卡洛特水電站;巴基斯坦

　　1 工程概況

　　巴基斯坦卡洛特水電站地處巴基斯坦東北部，是吉拉姆河規(guī)劃的5個(gè)梯級(jí)電站的第四級(jí)，上一級(jí)為阿扎德帕坦(Azad Pattan)水電站，下一級(jí)為已建成的曼格拉( Mangla)水電站。壩址位于巴基斯坦旁遮普省境內(nèi)卡洛特橋上游1.75 km，下距曼格拉大壩74 km，西距首都伊斯蘭堡直線距離約55 km。從伊斯蘭堡一卡胡塔一科特里路可通往場(chǎng)址，交通較為便利。

　　壩址控制流域面積26 700 km2，多年平均流量819m3/s，多年平均年徑流量258.3億m3。工程為單一發(fā)電任務(wù)的水電樞紐。水庫(kù)正常蓄水位46lm，相應(yīng)庫(kù)容1.52億m3，電站裝機(jī)容量720 MW(4臺(tái)單機(jī)裝機(jī)180 MW)，保證出力116.1 MW，多年平均年發(fā)電量32.1億kW-h，年利用小時(shí)數(shù)4 452 h。

　　1975 - 2009年，加拿大、德國(guó)、澳大利亞等公司先后對(duì)卡洛特水電站項(xiàng)目的不同階段進(jìn)行過(guò)研究。2007年受巴基斯坦ATL公司委托，由澳大利亞雪山公司(SMEC)、巴基斯坦Mirza聯(lián)合工程服務(wù)公司(MAES)及工程總咨詢(xún)公司(EGC)組成咨詢(xún)聯(lián)合體。2009年9月，編制完成《720MW Karot水電站可行性研究報(bào)告》，并通過(guò)了巴基斯坦相關(guān)部門(mén)的審批。

　　2016年6月，電站前期工程啟動(dòng)，2018年9月實(shí)現(xiàn)大江截流，目前工程進(jìn)展順利，按進(jìn)度計(jì)劃將于2021年4臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，2021年11月工程完建。

　　2 壩址地質(zhì)概況

　　卡洛特水電站壩址位于吉拉姆(Jhelum)河中上游河段，壩址區(qū)屬中低山地貌，兩岸臨江岸坡山頂?shù)孛娓叱桃话?10 - 870 m。吉拉姆河呈“幾”字形穿越壩址區(qū)，在右岸形成寬約700 m的河灣地塊。吉拉姆河枯水期水面寬30 - 60 m，水面高程388 -39lm，相應(yīng)水深一般為6-8m。壩址區(qū)地形封閉，左岸山體渾厚;右岸河灣地塊高程46lm處寬380 -700 m，不存在地形埡口。

　　壩址區(qū)出露基巖地層主要為新近系中新統(tǒng)納格利(Nagri)組(Nlna)以及多克帕坦(Dhok Pathan)組(Nldh)地層，巖性主要為中砂巖、細(xì)砂巖、泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖等，總體呈不等厚互層狀，不同巖性所占大致比例分別為：泥巖、粉砂質(zhì)泥巖23.7%，泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖32.2%，中粗砂巖38.0%，細(xì)砂巖6.1%。巖石膠結(jié)成巖較差，較軟弱，屬較軟巖一軟巖。

　　壩址區(qū)在構(gòu)造上處于左岸Karatot向斜SW翼與右岸Narwan背斜NE翼之間的寬緩單斜巖層部位，巖層產(chǎn)狀平緩且較穩(wěn)定，巖層傾角7° - 10°。壩址區(qū)斷層、層間剪切帶不發(fā)育，主要構(gòu)造形跡為裂隙，地表露頭主要發(fā)育兩組裂隙，規(guī)模較大的一組走向NE-NEE，傾向NW，陡傾角為主，近岸坡部位卸荷影響張開(kāi)。第二組裂隙與第一組裂隙近于正交，傾角70° - 85°，延伸一般受第一組裂隙限制，較短小。平硐揭露裂隙主要為NE、NEE、NNE走向3組及少量零散裂隙，中、陡傾角為主，少量緩傾角裂隙發(fā)育。裂隙延伸長(zhǎng)度一般小于2m，少量可達(dá)3—5m，一般較平直、裂面粗糙，寬度一般小于1 mm，部分裂隙寬度可達(dá)1 -3 mm，泥質(zhì)或巖屑充填為主，部分為鈣質(zhì)或方解石充填，部分裂隙見(jiàn)有鐵質(zhì)浸染。

　　區(qū)內(nèi)地下水主要為基巖孔隙裂隙水和第四系松散層孔隙潛水。基巖孔隙裂隙水主要賦存于砂巖中，一般為中等一貧含水，具多層狀水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，通過(guò)裂隙通道運(yùn)移、排泄。各類(lèi)巖石總體透水性較弱，中砂巖、細(xì)砂巖相對(duì)于其他巖類(lèi)透水性稍大。

　　區(qū)內(nèi)巖體全風(fēng)化帶厚度一般較薄且分布有限;強(qiáng)風(fēng)化帶厚度一般為O～ 10.7 m，弱風(fēng)帶厚度為0—28.3m，總體上巖體風(fēng)化帶厚度不大。壩址區(qū)陡立岸坡強(qiáng)、弱卸荷帶水平深度一般為8 - 16 m、6- 25 m，隨著高程的降低，卸荷作用逐漸減弱，強(qiáng)、弱卸荷帶寬度也相應(yīng)減小。

　　3 前期地下洞室圍巖分類(lèi)研究

　　根據(jù)前期咨詢(xún)聯(lián)合體可行性研究的樞紐總體布置方案，大壩采用弧形重力壩，布置于河灣上游，采取壩體泄洪。引水發(fā)電系統(tǒng)采用引水式地下廠房方案。導(dǎo)流方案采取穿越河灣地塊的導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流形式。原設(shè)計(jì)布置方案有地下廠房及導(dǎo)流洞等規(guī)模較大的地下洞室結(jié)構(gòu)，在軟巖條件下地下洞室的圍巖穩(wěn)定是項(xiàng)目需要研究的重要工程地質(zhì)問(wèn)題之一。長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司對(duì)引水發(fā)電系統(tǒng)的布置方案開(kāi)展了專(zhuān)題勘察研究，提出了地下廠房及地面廠房方案，并對(duì)地下廠房的形式、布置位置開(kāi)展了大量的勘察研究，以論證廠房布置方案的可行性。在樞紐布置方案專(zhuān)題研究中還對(duì)導(dǎo)流隧洞的布置也進(jìn)行了進(jìn)一步勘察研究。根據(jù)綜合比較，樞紐布置格局采取了河床布置瀝青混凝土心墻堆石壩;斜穿右岸河灣地塊山脊布置溢洪道;在溢洪道引水渠左側(cè)布置電站進(jìn)水口的引水式地面廠房;大壩上、下游布置全年擋水土石圍堰，導(dǎo)流洞布置在電站與大壩之間，采用導(dǎo)流洞導(dǎo)流的總體布置方案。

　　地下洞室圍巖分類(lèi)方法眾多，初期的圍巖分類(lèi)多以單一的巖石強(qiáng)度作為分類(lèi)指標(biāo)，隨著工程實(shí)際應(yīng)用的需要及技術(shù)手段的進(jìn)步，圍巖分類(lèi)走向多指標(biāo)體系定性分類(lèi)并逐漸從定性分類(lèi)向定量分類(lèi)方向發(fā)展。國(guó)際上比較流行的分類(lèi)方法主要有泰沙基分類(lèi)法、巴頓Q系統(tǒng)分類(lèi)法、比尼奧斯基RMR分類(lèi)法、法國(guó)隧道協(xié)會(huì)(AFTES)分類(lèi)法等。國(guó)內(nèi)主要采用的是現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(BQ分類(lèi))、公路隧道圍巖分類(lèi)、鐵路隧道圍巖分類(lèi)和水工隧洞圍巖分類(lèi)等。分類(lèi)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，多數(shù)分類(lèi)仍屬于定性描述或經(jīng)驗(yàn)判別的定性分類(lèi)，但能反映圍巖的地質(zhì)構(gòu)造特征、結(jié)構(gòu)面狀態(tài)、風(fēng)化狀況、地下水情況以及洞室埋深等因素，在評(píng)價(jià)洞室圍巖穩(wěn)定性、確定支護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)和選擇施工方法等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

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