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| 內容簡介： |
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汉江孤山航电枢纽工程位于汉江干流上游的孤山河段，是汉江干流综合利用开发的骨干工程，水库正常蓄水位177.23m，总库容2.12亿m3，电站装机容量180MW。《汉江孤山航电枢纽工程地质勘察与实践》包含该工程前期勘察和施工中主要查明并解决的六大工程技术问题：坝址坝线选择精准勘测问题、库区高密度滑坡地质灾害风险评估与处理问题、右坝肩高陡上硬下软顺向坡建筑物切脚布置工程勘察与防治问题、滑坡群重大变形应急抢险工程勘察与防治问题、坝基不良地质缺陷工程处理问题、强烈人工扰动下砂砾料勘察及质量评价问题。这六大工程技术问题具有非常典型的工程特点，相关研究成果对于我国类似的水利水电工程具有重要的参考价值和推广意义。
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目录第1章 结论 11.1 工程概况 21.2 工程地质勘察工作概述 31.3 重大工程地质问题及关键勘测技术综述 41.3.1 坝址坝线选择精准勘测问题 41.3.2 库区高密度滑坡地质灾害风险评估与处理问题 51.3.3 右坝肩高陡上硬下软顺向坡建筑物切脚布置工程勘察与防治问题 51.3.4 滑坡群重大变形应急抢险工程勘察与防治问题 61.3.5 坝基不良地质缺陷工程处理问题 71.3.6 强烈人工扰动下砂砾料勘察及质量评价问题 7第2章 工程地质勘察成果概述 92.1 区域构造稳定性及地震 102.2 水库区工程地质 102.3 坝址坝线工程地质研究与选择 122.3.1 汉江孤山河段工程地质特征 122.3.2 孤山坝址工程地质条件及特征 132.3.3 明滩坝址工程地质条件及特征 172.3.4 坝址工程地质比较 222.3.5 孤山坝址坝线工程地质比较 232.4 主要建筑物工程地质条件及评价 262.4.1 右非坝段 262.4.2 厂房坝段 262.4.3 右区泄水闸坝段 282.4.4 纵向围堰（生态放水闸）坝段 292.4.5 左1区泄水闸坝段 312.4.6 左2区泄水闸坝段 322.4.7 船闸坝段 322.4.8 左非坝段 342.4.9 防渗工程 342.5 天然建筑材料 35第3章 水库区滑坡地质灾害风险评估与监测成果分析 373.1 水库区滑坡概况与发育规律 383.1.1 滑坡概况 383.1.2 滑坡发育规律 383.2 水库区滑坡稳定性分析与地质灾害风险评估 423.2.1 滑坡稳定性分析 423.2.2 滑坡地质灾害风险评估 823.3 水库运行期滑坡稳定性及变形监测成果分析 913.3.1 一期工程蓄水后库区滑坡变形监测分析 913.3.2 达到正常蓄水位后库区滑坡稳定性及变形监测分析 97第4章 坝址区（近坝）滑坡工程地质研究与处理 1034.1 罗行滩滑坡 1044.1.1 基本地质条件 1044.1.2 滑坡稳定性分析 1064.1.3 设计治理方案 1074.1.4 监测成果分析 1094.2 纪家梁滑坡群 1114.2.1 基本地质条件 1124.2.2 滑坡变形险情与变形机制 1154.2.3 滑坡稳定性分析 1214.2.4 滑坡群治理方案 1234.2.5 监测成果分析 1254.3 陈家咀滑坡 1264.3.1 基本地质条件 1264.3.2 滑坡变形特征分析 1284.3.3 滑坡变形原因分析 1394.3.4 滑坡稳定性分析 1414.3.5 滑坡地质灾害风险性评估 144第5章 右坝肩高陡上硬下软顺向坡稳定性分析与工程防护研究 1575.1 右坝肩高边坡工程地质条件 1585.2 右坝肩边坡岩体物理力学试验及参数的选取 1615.2.1 片理面直剪试验 1615.2.2 层间剪切破碎带直剪试验 1625.2.3 F？？？断层直剪试验 1635.2.4 右坝肩边坡岩体物理力学参数建议值 1645.3 边坡稳定性分析 1645.3.1 边坡数值计算成果分析 1655.3.2 顺向高边坡稳定问题分析 1665.3.3 块体稳定问题分析 1675.4 边坡防护方案 1705.4.1 边坡开挖形态 1705.4.2 边坡治理支护措施 1715.5 边坡处理效果 172第6章 坝基断层破碎带发育特征与工程处理研究 1756.1 坝基断层破碎带发育特征 1766.1.1 坝基断层基本地质特征 1766.1.2 坝基断层力学性质 1766.2 坝基断层破碎带工程处理 1806.3 断层破碎带处理效果 185第7章 复杂扰动地质条件下天然建筑材料勘察与质量评价技术研究 1897.1 天然砂砾石料场勘察概况 1907.1.1 料场勘察历程概述 1907.1.2 勘探及取样试验工作布置 1907.1.3 质量分区原则 1927.1.4 储量计算方法及边界选定 1937.2 庹家湾料场 1937.2.1 料场概况 1937.2.2 质量评价 1947.2.3 储量计算 1987.3 明滩料场 1997.3.1 料场概况 1997.3.2 质量评价 2007.3.3 储量计算 2047.4 料场开采与施工验证 2057.4.1 庹家湾料场开采与施工验证 2057.4.2 明滩料场开采与施工验证 2057.5 料场勘察技术与质量评价 2067.5.1 料场扰动特征及不利影响 2067.5.2 复杂扰动条件下料场勘察技术与质量评价 207第8章 孤山航电枢纽工程地质勘察技术研究与创新 2098.1 工程地质勘察关键核心技术内容 2108.2 工程地质勘察关键技术主要创新点 2118.3 工程运行情况及效益 213参考文献 214工程建设过程照片集 216
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第一章绪论 1.1工程概况 汉江是长江中游主要支流，在2007年国务院批准的《全国内河航道与港口布局规划》中，汉江被列为全国“两横一纵两网十八线”高等级航道之一。加快汉江高等级航道建设，是推进长江水系中部区域水运业跨越式战略发展的要求，也是我国航运发展战略的需要。孤山航电枢纽的兴建是建设汉江高等级航道、实现国家高等级航道规划目标的需要，将极大地促进腹地内各地区间的经济和交通联系。 汉江孤山航电枢纽位于汉江干流夹河—丹江口水库回水末端河段内，上距白河水电站坝址约35km，下距丹江口水库坝址约179km。坝址控制流域面积60440km2，多年平均流量783m3/s，多年平均年径流量247亿m3。水库库长35km，正常蓄水位 177.23m，水库总库容2.12亿m3，电站装机容量为180MW（4×45MW），多年平均发电量5.80亿kW？h，规划航道等级为IV级，通航建筑物规模为500t级一顶二驳双排单列船队，通航建筑物闸室有效尺寸为120m×23m×3m（长×宽×门槛水深），属II等大（2）型工程。 孤山航电枢纽建筑物从左至右依次为左非坝段、左1区2孔平板门泄水闸、船闸、左2区5孔平板门泄水闸、生态放水闸坝段、右区11孔弧门泄水闸、厂房坝段和右非坝段，鱼道布置在厂房安装场右侧的右非坝段上，如图1.1.1所示。大坝坝型为混凝土重力坝，坝顶高程188m（1956年黄海高程，下同），最大坝高约57m，坝轴线长584.3m。其主要工程特性如表1.1.1所示。本工程采用分期导流方式，分两期施工。一期先围右区11孔泄水闸、厂房坝段、右非坝段、鱼道，二期围左区泄水闸坝段、船闸坝段及左非坝段，利用一期已修建好的11孔泄水闸导流。 1.2工程地质勘察工作概述 汉江孤山航电枢纽工程规划阶段地质勘察工作*早始于20世纪90年代，至2016年底主体工程开工建设，其间开展了大量的工程地质勘察及科研工作，采用的常规勘察技术手段包括工程地质测绘、钻探、平洞勘探、竖井、物探、现场及室内物理力学试验，采用的信息化的勘察技术手段包括无人机信息化近景测绘技术、野外地质信息系统采集、工程地质信息化数据库管理、三维地质快速建模与稳定性数值分析等，查明了孤山航电枢纽一系列复杂的工程技术问题，主要包括坝址坝线选择精准勘测问题、库区高密度滑坡地质灾害风险评估与处理问题、右坝肩高陡上硬下软顺向坡建筑物切脚布置工程勘察与防治问题、滑坡群重大变形应急抢险工程勘察与防治问题、坝基不良地质缺陷工程处理问题、强烈人工扰动下砂砾料勘察及质量评价问题等。为工程处理提供了翔实、精准的地质资料，并成功得到了施工检验，相关问题也得到了有效处理。 孤山航电枢纽2011年以来历年完成的主要勘察研究成果统计如表1.2.1所示。 1.3重大工程地质问题及关键勘测技术综述 孤山航电枢纽工程地处鄂西北与陕南交界区域，其大地构造位置位于秦岭褶皱系的南秦岭印支褶皱带与武当隆起结合部位。该区域经历了长期构造演化、多期变质变形作用及岩浆活动的强烈改造，地质构造极为复杂。库坝区内岩体普遍变质，呈现出软硬相间的复杂多变特性，同时断层、褶*、褶皱和构造裂隙广泛发育。这些特征使得枢纽工程涉及的地质问题极具代表性和挑战性，对设计的科学性和施工的顺利进行提出了更高要求。 为保障枢纽工程顺利推进，前期勘察与施工过程中解决了六大关键性工程技术问题，具体如下。 1.3.1坝址坝线选择精准勘测问题 孤山航电枢纽地处汉江干流上游的中低山峡谷地貌区域，坝址区地质条件复杂。区域内变质岩岩性多变，主要包括中硬岩（云母大理岩、石英片岩）与较软岩（石英云母片岩、含碳质云母片岩等岩石），它们相间分布，厚度变化显著。同时，坝址选择河段发育大量断层、褶*及构造裂隙，右岸为岩质顺向坡，滑坡灾害较为发育。 针对坝址区地质构造复杂、断层破碎带发育及岩性多变的特性，采用野外地质信息化测绘、物探技术、钻孔、平洞勘探、竖井及现场原位试验等综合勘察手段，科学选定了*优的坝址与坝线。这一成果不仅优化了工程总体布局，还显著减小了右坝肩长距离切脚开挖所引发的工程风险，降低了坝基软岩及断层破碎带处理的工作量和右坝肩边坡支护的工程量，为坝址坝线的选定提供了安全、经济的最佳方案。 1.3.2库区高密度滑坡地质灾害风险评估与处理问题 孤山航电枢纽库区长35km，分布有体积≥10万m3的滑坡52处，其中坝址区右岸近1.5km范围内分布有陈家咀滑坡、纪家梁滑坡群、罗行滩滑坡等，滑坡密度在同类工程中极为罕见。这些滑坡的稳定性、蓄水后的状态及处置方式直接影响工程投资与立项进度。 通过前期勘察工作，将库区滑坡划分为三类：**类滑坡前缘低于水库多年平均回水位，且体积≥100万m3或其上居民较多，共计29处；第二类滑坡前缘低于水库多年平均回水位，体积<100万m3且其上居民较少，共计9处；第三类滑坡前缘高于水库多年平均回水位，共计14处。**类滑坡在水库蓄水后预测处于欠稳定—不稳定状态的共17处，第二类滑坡在水库蓄水后预测处于欠稳定—不稳定状态的共4处，第三类滑坡由于不受水库蓄水影响，所以交由地方人民政府处理。若对库区蓄水后欠稳定—不稳定的**类、第二类共计21处滑坡全部进行工程治理，治理费用巨大，将影响工程立项。 因此，重点对**类、第二类滑坡开展蓄水后稳定性预测研究，根据预测稳定性情况及涉水情况，提出库区滑坡处理的地质方案，最终大大降低了库区移民工程投资，有力推进了项目立项的进度。同时，在工程蓄水运行后对库区滑坡提出了基于多种融合方法的库区滑坡地质灾害风险评估技术，该技术可对滑坡存在的地质灾害风险进行预判，为工程正常运行提供技术支持。 在2021年汉江秋汛期间，孤山坝址区遭遇近20年一遇洪水，孤山坝址下游约1.5km的陈家咀滑坡（位于丹江口水库库尾段）发生变形险情，滑坡若整体失稳入江将会对丹江口水库*次蓄水至正常蓄水位170m产生影响，也将会对上游孤山航电枢纽造成严重影响。该险情受到上级主管部门的高度重视，勘察项目团队运用基于多种融合方法的库区滑坡地质灾害风险评估技术，成功对该滑坡变形险情及地质灾害风险进行了预判与预报，其结论成果为上级主管部门评估丹江口水库*次蓄水至正常蓄水位170m的决策提供了科学支撑，避免了滑坡失稳入江对枢纽及上下游工程的不利影响。 1.3.3右坝肩高陡上硬下软顺向坡建筑物切脚布置工程勘察与防治问题孤山航电枢纽右坝肩人工开挖边坡全长约500m，涉及鱼道、右非坝段、电站厂房等建筑物，工程重要性等级高，边坡工程地质条件复杂。右坝肩边坡具有“高陡”“岩体上硬下软”“硬质岩上游厚下游薄”“层间剪切破碎带”“顺层岩质边坡”“边坡开挖切脚”等几个显著影响工程边坡稳定的不利条件，加之边坡受区域变质和多期挤压构造作用，其断层及长大缓倾角裂隙较发育，其坡脚存在大范围、长距离切脚开挖，导致山体应力调整，可能引发变形突变乃至大范围的滑移失稳问题；存在由长大缓倾角裂隙、断层切割等组合形成的局部块体稳定性问题；存在边坡施工开挖期如何快速、简捷地获取边坡稳定变形监测数据的问题。 针对右坝肩边坡高陡、地质条件复杂、岩性变化大的特点，项目建设过程中应用了无人机信息化近景测绘技术、三维地质快速建模与稳定性分析等综合勘察手段，以及复杂岩性变化条件下的边坡分区治理技术等，减少了右坝肩边坡工程开挖量，同时根据边坡地层岩性不同、中硬岩与软质岩岩桥厚度不同、地质构造发育程度不同，采取了边坡分区支护技术措施，既节约了工程投资，又保证了边坡的安全。 该技术主要克服并解决了高山峡谷区高陡边坡地质测绘、复杂岩性的快速识别、高陡边坡钻探勘察、多层地下水位观测、传统高陡边坡变形监测布设、边坡安全控制等现有技术中的难点和问题，为我国各类工程涉及的高陡上硬下软顺层岩质边坡的勘察和防护提供了一套新技术。 1.3.4滑坡群重大变形应急抢险工程勘察与防治问题 由于孤山航电枢纽位于汉江干流上游中低山峡谷地貌区域，施工布置建设场地有限，所以将坝区右岸下游的纪家梁滑坡群作为砂混系统建设场地。在施工开挖中，由于施工开挖对滑坡的扰动，该区域滑坡群多处发生重大变形险情，对人员财产安全和工程建设造成了重大危害。若建设期间发生滑坡灾害，将直接对其上的施工机械设备和施工人员的人身安全构成威胁，若缩小建设用地面积，会导致筑坝混凝土的供料系统瘫痪，直接影响孤山航电枢纽的建设目标和建设工期，同时滑坡若失稳将直接毁坏正在建设中的丹江口水库环库路五将路段，对丹江口水库环库路的建设和后期运行造成重大危害，并且滑坡若失稳入江将会淤积汉江河道，影响汉江行洪和航运。 针对坝址区右岸下游纪家梁滑坡群在场地平整（以下简称“场平”）开挖中发生蠕滑变形重大险情，研发了基于无人机航拍、钻孔原状取芯等技术的野外地质信息系统和岩性智能识别系统，实现了滑坡变形范围的快速圈定，获取了滑坡群分布特点及物质组成特征；研发了多层地下水位观测技术及滑坡变形快速测量方法，实现了滑坡群多层地下水空间分布规律及滑坡变形破坏规律的快速揭示；构建了滑坡群应急处治三维协同设计平台，通过导入施工开挖实时地形地质数据、滑坡变形监测数据等，实时优化治理方案，实现了滑坡群除险施工过程的动态设计、动态施工、协同作业和科学管理；*后根据滑坡不同场平开挖部位功效的不同、变形特征的不同，有针对性地采取不同的工程处理措施，快速、高效地完成了滑坡群区域地质勘察和工程治理工作，同时实现了在峡谷型山区重大变形的滑坡群区域开展工程建设的突破。
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