抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察及認(rèn)識(shí)

抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察及認(rèn)識(shí)摘要：抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘探工作對(duì)于蓄能電站的建設(shè)質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用，筆者圍繞抽水蓄能電站工程地質(zhì)勘察的具體工作展開研究，試圖分析在整個(gè)地質(zhì)勘察階段的要點(diǎn)，以期提升抽水蓄能電站工程的質(zhì)量和效率。關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站工程；地質(zhì)勘察研究引言：目前我國(guó)在抽水蓄能電站的工程建設(shè)方面已經(jīng)取得了一定成績(jī)，但是距離國(guó)外起步較早的發(fā)達(dá)國(guó)家建設(shè)水平相比，還有很多進(jìn)步的空間。我國(guó)的抽水蓄能電站工程建設(shè)始于60年代，發(fā)展至今已經(jīng)有將近七十年的發(fā)展歷史。分析研究抽水蓄能電站工程過程中地質(zhì)勘察的相關(guān)問題，能夠提升工程質(zhì)量和效率，促進(jìn)抽水蓄能電站工程更快完工。一、 抽水蓄能電站建設(shè)工程的概述進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展近年來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，相對(duì)應(yīng)的電力矛盾問題也日漸突出，抽水蓄電站作為電網(wǎng)工程的關(guān)鍵部分其重要性愈發(fā)顯現(xiàn)出來。鑒于此，在適宜的地區(qū)選擇一些地點(diǎn)進(jìn)行抽水蓄能電站的建設(shè)，能夠極大地緩解我國(guó)電力資源需求量與日俱增的局面。抽水蓄電站的選址應(yīng)當(dāng)遵循以下幾點(diǎn)要求：第一，水頭應(yīng)當(dāng)選在2000?700m之間，距高比應(yīng)當(dāng)控制在10以內(nèi)，確保經(jīng)濟(jì)性差在合理區(qū)間；第二，抽水蓄電站應(yīng)當(dāng)多采用地下廠房的開發(fā)方式和單級(jí)可逆式的水泵水輪機(jī)和發(fā)電的電動(dòng)機(jī)，只有這樣才能夠滿足大量的吸出水頭要求；第三，抽水蓄電站的選址還應(yīng)當(dāng)滿足適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)構(gòu)造，在地應(yīng)力方向和量值等方面，都有著較高的要求。在滿足上述需求的基礎(chǔ)之上，建設(shè)開發(fā)抽水蓄能電站的過程當(dāng)中，也相應(yīng)出現(xiàn)了一系列問題，如地形的選擇、上水庫(kù)的滲漏、地下廠房圍巖穩(wěn)定等等，都在抽水蓄能電站工程的地質(zhì)勘察具體工作帶來風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。【1】二、 抽水蓄能電站建設(shè)中地質(zhì)勘探的具體問題分析（一）抽水蓄能電站的地形選擇抽水蓄能電站的選址對(duì)地形有著特殊的要求，水頭應(yīng)當(dāng)在高200?700m之間，這是因?yàn)殡娬狙b機(jī)容量的單位造價(jià)會(huì)因?yàn)槌樗钅茈娬旧?、下?kù)之間的水頭減小而增加，最大水頭應(yīng)當(dāng)在不超過700m的原因是考慮到機(jī)組制造能力，當(dāng)前我國(guó)所使用的單級(jí)的混流可逆式水泵水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的實(shí)際制造水平還有著一定的進(jìn)步空間，權(quán)衡這方面的考量，將上限定為700m是利益最大化的選擇。另外，抽水蓄電站共分為三個(gè)部分，即上水庫(kù)（壩），下水庫(kù)（壩）及上、下庫(kù)之間的引水系統(tǒng)和地下廠房，其中上水庫(kù)和下水庫(kù)之間的水平距離最好應(yīng)當(dāng)控制在抽水蓄能電站的水壓值平穩(wěn)的前提之下，盡量保持L/H（上、下庫(kù)之間的水平距離與水頭之比）在合理的區(qū)間范圍內(nèi)，既不能太小而難以發(fā)揮抽水蓄電站的輸水系統(tǒng)功能，又不能太大而造成水頭的過度耗損，降低抽水蓄能電站的效率。因此，在抽水蓄能電站的地形選址上，應(yīng)當(dāng)考慮相對(duì)封閉的洼地，最好周圍能有群山環(huán)繞，主沖溝應(yīng)當(dāng)滿足地形狹窄，如果能夠在已建成水庫(kù)的前提之上進(jìn)行抽水蓄能電站的建設(shè)開發(fā)，那將會(huì)是節(jié)省人力財(cái)力的最優(yōu)選擇?！?】（二）上水庫(kù)滲漏通常，人們?cè)谶M(jìn)行抽水蓄能電站的設(shè)計(jì)施工之前，都會(huì)選擇地形低洼的盆地或者山溝、夷平面凹地等地區(qū)，在我國(guó)已經(jīng)建成的多數(shù)抽水蓄電站中，除了少量的洪屏、泰安等抽水蓄能電站以外，基本上都很難找到能夠有天然徑流補(bǔ)給的抽水蓄能電站，因此筆者總結(jié)出上水庫(kù)的周圍地下水位應(yīng)當(dāng)?shù)赜蛏蠋?kù)的正常蓄水位的一般規(guī)律。其次，上庫(kù)在地形上一般很難形成一個(gè)較為完整的盆地形態(tài)，在主壩的建設(shè)之外，也應(yīng)當(dāng)開發(fā)部分的副壩，抽水蓄能電站在上庫(kù)庫(kù)容的要求上不算太大，對(duì)上庫(kù)周圍的山地進(jìn)行開挖來滿足庫(kù)容的定量，確保邊坡的穩(wěn)定至關(guān)重要。因此，抽水蓄能電站的上水庫(kù)滲漏問題的重要性尤為凸顯，在抽水蓄電站的工程地質(zhì)勘察過程中，研究上水庫(kù)能否有效蓄水、會(huì)不會(huì)產(chǎn)生滲漏問題等應(yīng)當(dāng)引起相關(guān)人員的警惕，對(duì)上水庫(kù)進(jìn)行深入仔細(xì)的地面地質(zhì)測(cè)繪工作，對(duì)于上水庫(kù)的地層巖性和覆蓋分布等都做好研究，重點(diǎn)觀察庫(kù)盆內(nèi)和庫(kù)盆外圍區(qū)域的地表水分布和地下水的出露，隨時(shí)根據(jù)相關(guān)的地下巖層構(gòu)造發(fā)育規(guī)律做出及時(shí)調(diào)整。（三）地下廠房圍巖穩(wěn)定通常來講，抽水蓄能電站的地下廠房都設(shè)計(jì)在地下，其位置的選擇首先應(yīng)當(dāng)充分地對(duì)地下廠房的工程地質(zhì)條件進(jìn)行勘察，在主變室和尾調(diào)室的地質(zhì)條件也應(yīng)當(dāng)有所關(guān)注，結(jié)合具體的地理位置、廠房的軸線方向、廠址的范圍內(nèi)的地應(yīng)力等等因素，進(jìn)行科學(xué)、綜合的分析。在地下廠房的選址過程當(dāng)中應(yīng)當(dāng)盡量避開I、11、III級(jí)斷層，廠軸應(yīng)當(dāng)垂直于優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面的方位，起到減輕上游和下游的邊墻的直接承受的壓力的重要作用，提高廠房的穩(wěn)定性。一般情況下，抽水蓄能電站的地下廠房都會(huì)選擇在根據(jù)沿著輸水線和平行的廠房軸線布置的長(zhǎng)探洞而勘察出的地下洞室工程地質(zhì)條件。抽水蓄電站工程建設(shè)的洞群圍巖分類，一般采用工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、水電分類法（詳細(xì)分類）和Q系統(tǒng)分類法三種，經(jīng)過精確地計(jì)算考量，總結(jié)出地下廠房長(zhǎng)探洞PDxl圍巖一般都會(huì)以II類為主，約占75%；1類約占25%；洞口段為W類圍巖，局部斷層帶為I?W類圍巖，相關(guān)的抽水蓄能電站施工人員應(yīng)當(dāng)按照不同的圍巖類別來采取不同的處理方法?！?】（四） 庫(kù)岸穩(wěn)定庫(kù)巖的穩(wěn)定特征不同于常規(guī)的水庫(kù)，研究庫(kù)巖的穩(wěn)定應(yīng)當(dāng)綜合考慮相關(guān)因素，在岸坡的水下休止角、水下穩(wěn)定坡角以及浸水對(duì)軟弱結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度影響、孔隙水壓力等方面都有所考量。抽水蓄能電站的升降水位變幅時(shí)，會(huì)導(dǎo)致坡岸穩(wěn)定性的巨大波動(dòng)，為此，在抽水蓄電站的庫(kù)岸穩(wěn)定分析方面應(yīng)當(dāng)采取保護(hù)措施來進(jìn)行有效防護(hù)，避免水輪機(jī)的磨損帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過調(diào)查研究，筆者發(fā)現(xiàn)，抽水蓄能電站在蓄水階段和滿庫(kù)階段極易引起引起岸坡土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞，庫(kù)中的水在向下進(jìn)行滲透的同時(shí)，讓土體浸水充分飽和、軟化，進(jìn)而產(chǎn)生部分的瓦解，在這種情況下，被充分瓦解的土地往往會(huì)有部分被保留在緩坡之上，很少能夠影響到岸破的形狀；通過設(shè)計(jì)下蜀組粘土天然邊坡狀態(tài)模擬水庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)，我們可以得出下蜀組粘土具有一定的抗侵蝕能力，岸坡自穩(wěn)性較好。（五） 高壓岔管圍巖滲透及滲透穩(wěn)定在抽水蓄能電站工程的建設(shè)過程當(dāng)中，因?yàn)樗^過高，通常會(huì)導(dǎo)致巖體在高水頭的作用之下的滲透性增強(qiáng)，要不要采用鋼筋混凝土的高壓岔管來進(jìn)行滲透的穩(wěn)定工作，是施工人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)真考量的一大問題。在高壓岔管的位置選擇上，應(yīng)當(dāng)注意確保有足夠的上覆巖體厚度來穩(wěn)定管道，嚴(yán)格遵守挪威經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則，另外，因?yàn)榉植鎱^(qū)域沒有剪應(yīng)力集中區(qū)，不發(fā)育較大斷層和其他的不連續(xù)斷面，高壓岔管的位置應(yīng)當(dāng)安排在相對(duì)不透水層面，在灌漿處理工作量上盡可能地控制，減少不必要的材料耗損。值得一提的是，圍巖最小地應(yīng)力應(yīng)該大于該處的內(nèi)水壓力，以避免運(yùn)行水頭下產(chǎn)生水力劈裂，造成施工過程中的滲漏問題。高壓岔管段巖體在高水頭作用下必須要具備足夠的穩(wěn)定性和滲透性，據(jù)此，筆者進(jìn)行了相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，最后得出，在7.5MPa水頭壓力下的圍巖，透水率一般都小于0.4Lu，在此條件下，圍巖的透水性較弱，屬于微透水；當(dāng)大于臨界壓力為6MPa的壓力時(shí)，滲透流量短時(shí)間內(nèi)增大，隨即產(chǎn)生以D型（沖蝕型）為主的強(qiáng)烈滲透破壞?？偨Y(jié)：綜上所述，地質(zhì)勘探工作是抽水蓄能電站工程的基礎(chǔ)，為整體工程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。針對(duì)目前我國(guó)在抽水蓄能電站的工程建設(shè)過程當(dāng)中具體階段的情況進(jìn)性綜合考量和分析，對(duì)于更好地提升工程質(zhì)量和效率，積累抽水蓄能電站工程建設(shè)中地質(zhì)勘探層面的經(jīng)驗(yàn)提供有效幫助。參考文獻(xiàn)：劉英，于立宏,彭殿元，張鳴，張?jiān)迄i.沂蒙抽水蓄能電站壩基巖體壓水試驗(yàn)成果有限元分析[