| 单词 | 水利水电岩溶工程地质 |
| 释义 | 【水利水电岩溶工程地质】 拼译：water resources and hyropower karst engineering geology 系以研究水利水电工程建设中所遇到的各种岩溶水文工程地质现象和问题为主要对象的一门边缘地质科学。研究的主要内容包括：岩溶作用理论和岩溶发育规律；水库岩溶渗漏及防渗处理；水库岩溶地质环境；大坝、厂房、隧洞等水土建筑物地基，围岩稳定及工程处理技术等。 1844年前，法国勘察和兴建的阿朗坝，是世界上最早的一个工程。据不完全统计，国外已兴建的大型水利水电工程，在130座以上。其中最大坝高271．5m，是前苏联的英古里坝，最大的水库地质库容340亿m3是土耳其的凯班水库。中国岩溶主要分布在西南及中南各省区，河流纵横，蕴藏着丰富的水能资源。水利水电岩溶工程地质勘察与建设，主要是从1950年前后开始的。至今，已建成大中型电站在50座以上，总装机容量达585万kW，总库容达358亿m3以上。在岩溶地区兴建的小型电站和水库达数千座，遍布中国的南方和北方。勘察研究工作与工程建设，可划分3个阶段：(1)1950～1960年，在全国范围内只在几个局部地区开展了选坝、初步设计阶段的勘察工作。在中国的南方和北方，建成水槽子、六郎洞、红枫和官厅等几个中型电站。同时在长江三峡南津关比较坝址，进行了详细的勘察研究和论证工作。(2)1961～1982年，(从上一阶段末期起始)在广西的龙江和贵州的猫跳河等河流，都进行了系统的流域规划和梯级开发研究，先后建成了拉浪、拔贡、六甲及百花、修文、窄巷口、红林和红岩等一批中型和小型电站。中国岩溶地区最大的电站——乌江渡电站，在此期开展了全面的勘察研究工作。1980年，电站建设已初具规模。在完成高压灌浆防渗帷幕以后，于1982年最后建成发电。该电站为165m高的重力拱坝，库容21亿m3，装机容量63万kW。(3)1983～1993年，在前一阶段和本阶段勘察工作的基础上，又有一批大型水利水电工程先后建成，主要有黄泥河上的鲁布革，红水河上的天生桥二级、岩滩、大化，清江上的隔河岩等电站。此期，是中国岩溶区大型水利水电工程勘察和建设的兴盛时期。除此，还有一批工程进入可行性研究和初步设计和施工准备，主要有清江上的高坝洲，溇水上的江垭，乌江上的洪家渡、构皮滩、思林，北盘江上的光照和黄河上的万家寨等电站，预计在2000年前后，可望大部分建成发电。正在兴建的长江三峡工程，大坝虽在非岩溶地区，但水库中分布大片岩溶化地层，为论证水库渗漏问题，做了大量研究工作，已获得可靠的结论。由于各阶段勘察研究工作做得认真、细致，上述已建的大中型电站基本上都是成功的和比较成功的，产生岩溶渗漏的水库是极少数。在岩溶工程地质勘察技术和分析研究方法方面，经过多年来的生产和科研实践，积累了丰富的经验，取得了很大的进展，在理论研究水平上也有明显的提高。除了常规的勘察方法外，大力发展了遥感技术和地球物理勘探技术，后者主要有钻孔电磁波透视、浅层地震反射、微重力及地质雷达，还引进了国外岩性探测仪技术。在分析研究工作方面，建立和发展了15种以上的分析研究方法，其中带有普遍意义的主要有：岩溶地貌水文网分析法，岩溶地下水渗流场、温度场、水化学场、同位素场分析法，岩溶地下水衰减、地下水动态及水均衡分析法，岩溶管道堵漏抬水试验及岩溶洞穴堆积物特征分析法等，电网络模拟分析法，也取得了新的进展。带有一定独创性的分析研究方法主要有：岩溶地下水压渗系数(Pk)分析法，水库岩溶渗漏地质模型和数学模型以及岩溶趋势面分析法等。压渗系数的表达式为：Pk=L／t·(h／n)m，式中，L为地下水运动距离，t为时间，H为水库或河流上游水头，h为下游钻孔或溶洞水头，m为回归系数，一般在0．5～1．0之间。岩溶渗漏数学模型是建立在众多库水头与渗漏量相关曲线基础上的，共有6种线型，即直线、抛物线、指数、对数、双曲线及S形曲线类型。各种线型，均代表一定的岩溶渗漏特性。在岩溶渗漏计算方面，除了常规的按达西理论计算的方法以外，应用和发展了逻辑信息法、模糊数学评判法和数量化理论计算法，其实质在于将很多非定量的地质因素通过数学处理转化为定量化因素，从而建立数种渗漏计算的多元回归数学模型。为了研究岩溶管道水的运动规律，正在研究和建立一种岩溶管道水汇流理论，以大量的地下水示踪试验资料为依据，建立了比流速(单位水头流速ui)与水力比降(I)的非线型回归数学模型，其带有普遍意义的数学表达式为ui=1／(a+b／I)，式中a、b均为汇流系数，a在0．01～0．03之间；b在0．03～0．4之间，利用此理论亦可进行岩溶渗漏计算。对于河谷岩溶地下水动力条件的研究较为深入，划分为4种类型：补给型、排泄型、补排型、悬托型。各种类型均具有自己的岩溶地下水动力特征。统一岩溶地下水流和孤立岩溶管道水流并存的理论，已为大量的实践和研究所证实。在岩溶地区特有的水文地质现象，如多潮泉和岩溶管道水穿跨流等现象，其成因已通过模型试验和现场示踪试验等方法所证实。在深岩溶研究方面，划分出河谷深岩溶和区域深岩溶两种类型。其区别在于，前者处于地下水浅部循环带(受当地或邻近河流排水基准面控制)内；后者，处于地下水深部循环带(受远距离江河湖海排水基准面控制)内。河谷深岩溶，对水库渗漏影响很大。按岩溶渗漏的性质，可划分为8类28种类型。其中根据岩溶管道水比流速ui的大小，划分为快速流、中速流和慢速流。在防渗处理方面，创立和发展了防渗帷幕灌浆、堵截、铺盖、围井、围坝、喷涂、导引和排气等10多种行之有效的方法。以防渗帷幕在河床深部接地的型式划分为5种类型：全帷幕(底部接隔水层)、相对全帷幕(接相对隔水层)、悬帷幕(不接隔水层或相对隔水层)、相对悬帷幕(接相对弱透水层)和水槽式帷幕(帷幕端点接上游或下游隔水层，两岸近于平行河流的帷幕在河谷底部交叉相接)。当岩溶地质条件复杂时，可使用由上述多种帷幕组合而成的组合型帷幕。灌浆材料，通常使用纯水泥，近年来发展为混合浆液灌注。主要材料有：水泥、粘土、粉煤灰等。化学灌浆，也在小范围内予以应用。灌浆压力，分为低压(P＜1MPa)、中压(P=1～2MPa)高压(P＞2MPa)3种压力。在乌江渡和正在兴建的东风电站，均使用了高压灌浆，获得和初步获得了良好的效果。对于岩溶管道的防渗堵漏，发展了预充填级配粒(砂砾石，碎石等)再进行灌浆的方法，在乌江渡及岸堤等工程应用成功。岩溶坝基工程处理，在结构改善方面，主要方法是扩大坝基、调整坝体应力、增设混凝土垫层，以适应不同的地基条件；在地基岩体加固方面，主要方法是溶洞开挖、回填混凝土和固结灌浆。对于坝基或坝肩的溶洞，应用有限元等方法予以计算。猫跳河某电站右拱端外7m处发育一溶洞，经计算对受力有一定影响，通过回填混凝土和灌浆处理，效果良好。窄巷口双拱坝右岸，遇一溶洞，进行了开挖、冲洗、回填混凝土和固结灌浆，并在洞口使用了型钢砼作盖板，使地基均匀受力，取得了良好效果。东风左拱端地基遇一溶洞，经开挖回填混凝土、固结灌浆和设置传力墩，处理效果良好。对于地下洞室(隧洞、地下厂房等)勘察研究的主要内容有：岩溶洞穴及充填物的稳定、岩溶涌水外水压力及岩爆等问题。天生桥二级引水发电隧洞，单条洞长9．56km，直径9～10．8m，沿洞线岩溶强烈发育，开挖中岩溶充填物大量塌方，处理方法主要有挑梁法、顶篷法、套管法和钢支撑及砼衬护等方法。在隧洞中岩溶涌水以雨季最为严重，最大涌水量10m3／s以上，处理方法，以排为主，结合封堵。在开挖过程中，岩爆现象甚为频繁，有40%左右的洞段出现低及中等岩爆，局部洞段出现强烈岩爆。处理方法分为两种，一是应力控制法(用人工方法，使部分地应力释放)；二是应变控制法(通过各种支护手段，减少洞室围岩变形)。从岩溶工程地质勘察到科学试验，再到工程建设的实践，建立一套理论研究系统，再用这些理论来指导生产实践，从而达到逐步提高勘察研究水平，是我们的主要技术路线。目前，在岩溶工程地质勘察及理论研究方面，存在以下几个尚待深入研究的问题；岩溶洞穴有效的探测方法；岩溶渗漏的定量计算和预测问题；岩溶管道渗漏计算及防渗处理技术；大坝等水工建筑物地基岩溶洞穴的稳定分析方法及更有效的工程处理方法等。今后，本条目的研究热点预测有以下几个方面：岩溶洞穴分布具体位置、规模的精确探测方法；岩溶管道水运动规律及汇流理论的研究；水库岩溶渗漏及预测的计算机应用技术；水库岩溶管道渗漏快速而经济的防渗处理方法及灌浆新材料新工艺的研究等。【参考文献】：1 Milanovie P T Proceedings book W．R．P，KClolrado，USA，19762 袁道先．岩溶环境学．重庆：重庆出版社，19803 Milanovic P T．Karst Hydrogeology，water resources Publication，19814 卢耀如．水文地质工程地质，1982，4∶15～215 任美锷，刘振中．岩溶学概论．北京：商务印书馆，19836 刘邦良，李森．水力发电，1903，37 张汝清．中国岩溶，1989，183～1898 邹成杰．中国岩溶，1990，39 邹成杰．中国岩溶，1992，2∶119～129(电力工业部贵阳勘测设计院邹成杰高级工程师撰) |
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