摘要：思林水電站壩址區巖溶強烈發育，大壩、地下廠房、導流洞等主要建筑物均遭遇巖溶。巖溶對工程建設帶來了諸多不利影響，如巖溶涌水、河水倒灌、圍巖穩定等。本文通過對其巖溶發育特征的介紹，便于針對各建筑物特點，采取不同的工程處理措施。

關鍵詞：思林水電站 巖溶水文地質 工程影響 工程處理

思林水電站位于貴州烏江中游河段，距下游的思南縣城23km。是一個以發電為主，兼顧航運、防洪和灌溉綜合效益的水利樞紐。水庫設計正常蓄水位440m，上游接構皮灘水電站廠房尾水，總庫容16.54億m3。最大壩高117m，裝機容量1000MW。

經1995年可研論證，思林水電站的原推薦方案樞紐布置為：玉龍山壩線、碾壓混凝土重力壩、右岸地下廠房、左岸垂直升船機，施工導流方案為左岸2條導流洞。

該電站壩址區以可溶巖為主，巖溶發育，規模較大，特別是左岸發育多個大規模的巖溶管道系統，為工程建設的主要不利因素之一。本文將對其巖溶水文地質特點及對工程建設的不利影響作簡要介紹。

壩址位于思林糧站至F4斷層間的兩扇巖附近。自思林糧站起河流走向由N45°E轉至S65°E，至下游4km烏江與龍底江匯合后轉向北，形成河間及河灣地塊。壩址區河段山體雄厚，除500-525m為烏江寬谷期巖溶臺面緩坡地形較開闊外，上下均為45-70°陡坡，基本呈對稱“V”型，枯水期河面高程364m左右，水面寬70-120m，水深20-30m，汛期漲幅可達25m，440m高程時谷寬265m。

從上游至下游，涉及的地層主要為二疊系下統至三疊系下統之灰巖和泥頁巖，第四系堆積物分布零星。各層簡述如下：

二疊系下統（P1）

棲霞、茅口組（P1q、P1m）：為厚、巨厚層灰巖，含燧石結核。

吳家坪組（P2w）：分P2w1、P2w2、P2w3、P2w4、P2w5共5段。其總體為含燧石結核灰巖、硅質巖、硅質灰巖夾泥頁巖、炭質頁巖、煤層等。其中P2w1夾劣質煤層、P2w3、P2w5泥頁巖與硅質巖、硅質灰巖呈互層狀。

長興組（P2c）：深灰色中厚-厚層含燧石結核生物碎屑灰巖。

三疊系下統夜郎組（T1y），分三段：

第一段（T1y1），為薄-極薄層粘土巖夾泥質灰巖。

第二段（T1y2），分三層：第一層（T1y2-1）為薄-極薄層泥晶灰巖。第二層（T1y2-2）為中厚-厚層泥晶灰巖、白云巖等。第三層（T1y2-3）為極薄-中厚層泥質灰巖、泥晶灰巖等。

第三段（T1y3），為紫紅色薄-中厚層粘土巖夾灰巖。

永寧鎮組（T1yn），分兩段：

第一段（T1yn1），上部極薄-中厚層粉晶灰巖、灰質白云巖，下部中厚-厚層。

第二段（T1yn2），分為兩層：第一層（T1yn2-1）角礫狀白云巖夾灰色極薄層白云巖，第二層（T1yn2-2）薄、中厚層白云質灰巖、灰巖夾多層角礫狀白云巖透鏡體。

第四系主要有分布于兩岸階地及河床的沖積（Qal）亞粘土和卵礫石層，分布于山腳的多為崩積（Qcol）塊碎石夾粘土，分布于較平緩岸坡的多為殘坡積（Qedl）粘土夾碎塊石。

主要地質構造有塘頭向斜、F4斷層。

塘頭向斜軸在F4斷層下游120m橫穿烏江兩岸。壩址主要位于塘頭向斜NW翼，該翼在F4上游地層發生倒轉，巖層產狀N40oE，NW∠70o；F4斷層為一區域性斷層，產狀N43 oE，NW∠60o。

裂隙發育多組。

主要物理地質現象主要有卸荷、崩塌、巖石（體）風化及夾層夾泥。

卸荷多見于岸坡，主要沿NW向裂隙擴展，平行河流。

崩塌見于陡壁岸坡，下多有崩塌堆積物。

泥頁巖、粉砂巖含量較多的地層如P2w1、、P2w3、P2w5、T1y1、、T1y3層，物理風化強烈，分級明顯，可分為強、弱、微三級；灰巖以化學風化為主，分級不明顯，大致分為弱、微二級。

壩址區兩岸巖溶泉點發育，鉆孔地下水位長觀高于河水位，烏江屬地下水補給河水類型。地下水橫向徑流帶發育，兩岸300m范圍內屬地下水低平帶，水力坡降約0.5%。

根據地表調查、平硐、鉆孔等揭示，壩址區對建筑物區有較大影響的巖溶系統或管道共有10余個。如圖2-1所示。

左岸：P1q中有K-12暗河，P1m中有K-11（S66）巖溶泉、Sj-5季節性巖溶泉；P2c內有K-30巖溶管道系統；T1y2內有K-31巖溶管道系統，T1yn1中有Sj-3、Sj-20季節性巖泉溶。發育規模較大的有：

K-12暗河：發育于P1q灰巖內，沿層面發育，常年有水，為一暗河通道，流量變化大，汛期可達13m3/s。源頭在符家溝盲谷，總長1.5km，出口高程高于枯期河面10m左右，洞內有砂卵礫石分布。

K-11（S66）巖溶管道（泉）：發育于P1m灰巖內，沿層間褶曲順層發育水平溶洞，洞口分布高程高于河面10余m，可見洞長14m，寬13m，高8m，枯期流量為2-3L/s，有冷風吹出，推測內部有較大溶洞。

K-30巖溶管道（泉）：發育于左岸P2c灰巖中部，沿層面發育，常年有水流。其匯水面積1.98km2，一般流量9~140L/s，汛期洪峰流量大。有分支溶洞與S2連通，內有多層巖溶管道及倒虹吸管道。

K-31巖溶管道（泉）：發育于T1y2-2，沿層面及NW向橫張裂隙發育。出口高程高于河面10余m，由洞口向山內呈階梯狀下降至366m高程后順層發育水平溶洞，據平硐揭露其在深部形成多個巖溶潭，在河水面以下尚有出口。其匯水面積2.0km2，多年平均流量51L/s，汛期洪峰流量大，見由PD-23平硐內溢流。

右岸：P1m中有K-28巖溶管道，P2c內有S-65巖溶管道系統；T1y2內有K-29落水洞系統、S-64巖溶泉、Sj-2、Sj-4巖溶泉等。發育規模較大的有：

K29落水洞系統：位于右岸地下廠房地表500m巖溶臺面上，發育于T1y2-2中厚-厚層灰巖中，深大于7m，下為溶蝕裂隙，洞口上方為一順層發育的溶蝕溝槽，距K29約432m處為K90落水洞，其后尚有K91落水洞。該溝槽平時干涸，大雨時匯聚谷坡地表水注入落水洞，后排向烏江。其與河邊S64連通。

S-64：出口發育于右岸T1y2-2灰巖河邊，一般流量0.5~80L/s，其與K29連通，河水面下尚有出口。汛期洪峰流量大。

Sj-2巖溶管道：出口發育于右岸兩扇巖下游T1y2-3-2灰巖中，一般流量5-20L/s，河水面下尚有出口，平硐內揭示長>80m，寬高3-5m。汛期洪峰流量較大。

對地表調查的洼地、落水洞、巖溶泉及鉆孔、平硐揭示的溶洞等進行分析，思林壩址區巖溶發育有如下特點：

（1）地層的巖性、構造對巖溶作用控制明顯。P1q、P1m、P2c、T1y2-2地層，灰巖、白云質灰巖，質地純，巖性均一，發育大型溶洞、暗河，如K-12、K-30、K-31、K-29、S-64等，屬強巖溶、強透水層，；T1y2-1-2、T1y2-3、T1yn地層為薄-中厚層灰巖、白云質灰巖，夾較多薄層泥頁巖，巖溶化較弱，主要發育中小型溶洞、裂隙型管道，如Sj-2、Sj-3、Sj-4、Sj-20等，屬中等巖溶層，中等透水巖組；T1y2-1-1、P2w為極薄層灰巖或富含硅質，并有較多的泥頁巖夾層，巖溶化微弱，僅有少量小型巖溶發育，屬弱透水巖組，可作為相對隔水層；T1y1、T1y3等泥頁巖地層，為裂隙水，屬隔水巖組。巖溶在深部多沿層面發育，近岸邊沿層面及裂隙發育。

（2）巖溶層與非巖溶層相間呈帶狀分布，各巖溶層的溶洞互不連通，地下水相互獨立，無水力聯系。如P1q+m、P2c、T1y2、T1yn各巖溶層之間分別有P2w，T1y1、T1y3等隔水層或相對隔水層。水化學分析各層間地下水差異較大。

（3）受喜山期間歇性隆升運動的控制，在鉛直剖面上各巖溶層溶洞成層發育。根據統計，在鉛直方向上此區帶的溶洞大致可分為四層，高程分別為450、425、400、380m，下三層與河流三級階地有較好的對應關系；水平方向上從分水嶺至河邊，溶洞的發育有隨高程呈階梯狀下降、巖溶發育程度逐漸增加之特點。

（4）左岸巖溶的發育強度和規模大于右岸。如左岸發育有K-12（P1q內）暗河、K-30（P2c）、K-31（T1y2）等，形成暗河或巖溶潭，長年有水，最大流量達10余m3/s。而右岸發育的S-64、Sj-2（T1y2）及平內揭露的溶洞流量均較小。原因主要受構造、地形控制，左岸補給區面積大于右岸。左岸從地形分水嶺到河邊，未受斷層影響，巖層連續；而右岸在麻坨

圖2-1 思林水電站壩址區地質略圖

一帶受F9、F4切割，隔水層受到切錯，使銅鼓坨-麻坨一帶的地表水下滲后沿構造缺口向龍清灣一帶排泄，減少了向壩址河側的匯水。

（5）河床深部巖溶發育微弱。因受多層非可溶巖或微弱透水層的阻隔，及河流岸坡卸荷裂隙發育，地下水向河床深部的循環條件差，河床深部巖溶發育微弱。根據地下水化學成份分析，大致以330m高程為界，330m高程以上為地下水循環相對較強地帶，以下為地下水位弱循環帶，其同勘探的巖溶發育深度有較好的對應關系。接合物探綜合判定巖溶發育深度在320m高程，透水率小于1Lu的在300-320m高程以下，

（6）P2c與T1y2相比，因匯水面積相等，厚度較小，岸坡巖溶排泄能力有限，兩岸的倒虹吸管道深度較深，相對應河床強巖溶發育深度亦較深，據河心鉆孔揭示，其中291.77~298.11m亦發育溶洞，比T1y2層河床強巖溶下限320m高程低30m。

思林水電站大壩壩基及兩壩肩均位于T1y2灰巖中，其巖質堅硬，整體完整性尚屬良好。但其屬強巖溶層，巖溶發育，左岸有K-31巖溶管道系統、右岸有S-64、Sj-2巖溶管道。其對大壩的不利影響主要表現在如下幾個方面：

（1）對大壩建基面及壩基巖體質量的影響。

壩基開挖一般因工程量的限制不宜太深，建基面一般選擇于微風化巖體內，但由于受地下水循環影響，在微風化巖體與新鮮巖體界面附近地下水活動和巖溶作用尚較強烈，并有溶洞發育。壩基局部地段將遭遇S-64巖溶管道和其它溶洞、溶蝕帶，對局部巖體完整性、穩定性有較大影響，需作特殊處理。

（2）對大壩防滲的影響。

大壩左岸有K-31巖溶管道水構成的橫向地下水徑流凹槽，右岸又有S-64、Sj-2巖溶管道水構成橫向地下水徑流凹槽。槽向徑流內溶洞發育，地下水活動強烈，地下水位低平，成為兩岸壩肩地基繞壩滲漏流向下游排泄的通道，對壩址防滲不利。

向河床深部，受巖溶發育深度影響，壩基透水性小于1Lu的高程在300m左右，懸帷幕下限較深。

（3）對大壩基坑施工影響

河床大壩基坑開挖時，K-30、K-31、S-64、Sj-2等巖溶管道均包括在上、下游圍堰之間的河段，由上述管道水形成的基坑涌水量推測枯期>100L/s，汛期>2500L/s。

地下廠房位于右岸山體T1y2灰巖、白云巖中，其地表為一較寬緩的巖溶臺地。地下廠房處于K29落水洞巖溶系統之下，并發育有S-64及Sj-2等巖溶管道，巖溶對地下廠房的不利影響主要有：

（1）巖溶涌水、涌泥。由于地下廠房位于K29落水洞巖溶系統之下，平硐內揭示豎直型巖溶、溶蝕裂隙水在主變洞、主廠房頂拱較為發育，枯期一般僅為滴水，但汛期涌水、涌泥嚴重。據汛期觀測特大暴雨時，平硐溢流涌水量>1000L/s。

（2）河水倒灌。地下廠房底板高程在347m高程左右，低于枯期河水位以下15~20m，施工及運行期河水將沿S-64、Sj-2巖溶管道、裂隙等倒灌，其倒灌涌水量可達500L/s。

（3）局部圍巖穩定性。地下洞室埋深70-140 m，圍巖主要為T1y2-2中厚-厚層灰巖，整體穩定性好。但由于巖溶的溶蝕影響及溶蝕裂隙的切割影響，大大降低了局部圍巖完整性、穩定性。

左岸導流洞，沿線穿越P1m~T1yn2層。巖溶對導流洞造成的不利影響主要有：

（1）巖溶涌水。

隧洞通過地段，除P2c層和T1y2層部分洞段通過地下水季節變動帶外，其余洞段均在地下水位以下，并處岸坡地下水緩坡降地帶，巖溶發育：進口洞段P1m灰巖有sj-5巖溶季節泉；P2w與P1m層界面處巖溶較發育；P2c和T1y2-2洞段橫穿K-30、K-31巖溶管道水徑流帶，其間溶洞發育，水面以下尚有虹吸管道通向河床；T1y2-1、T1y2-3、T1yn巖溶較發育，出水點分散，以季節性巖溶泉、中小型溶洞為主，如Sj2、Sj4等。

對左岸導流洞影響最大的是K30、K31。據平硐揭示K31在山體內有多個巖溶潭，如PD-23、PD-47平硐追蹤揭露的Kp-3、Kp-1、Kp-2等，長10-15m，寬3-10m，水深20-24m，其上溶洞凈空高達50m左右。其匯水面積2.0km2，多年平均流量51L/s，汛期流量將>1000L/s以上。K30匯水面積與K31相等，流量為同一規模，倒虹吸管道尚深于K31。

（2）較高外水壓力。巖溶管道內地下水暢通，導流洞通過巖溶管道部位將部分或全部堵塞地下水通道，地下水將涌高形成較高的外水壓力。另在電站建設后期，封堵導流洞時庫水在短時期內上升，亦會在巖溶管道部位形成較高的外水壓力。

（3）局部圍巖穩定性。巖溶發育段將降低圍巖穩定性。

上游圍堰心墻下游左岸分布有K30巖溶系統，其汛期涌水量大，且具承壓性，可能會給堰體穩定性帶來不良影響。

水庫蓄水后，近壩地段的K12、K30、K31等較大規模的巖溶管道均為口小肚大，蓄水后水位上升較快，內部空氣難以快速排出，有氣爆可能。

由于巖溶對工程建設有諸多的不利影響，需予以高度重視，并根據各建筑物特點及巖溶發育特征，采取不同的工程處理措施。

（1）壩基巖溶：壩基開挖到位后對已揭露的巖溶管道、溶洞、巖溶帶進行深挖后進行混凝土回填處理；對壩基、壩肩一定深度內未揭露的隱伏巖溶，先利用鉆探與物探結合探明位置、規模后，再視情況進行挖填或灌漿處理。

（2）繞壩滲漏處理：針對壩基及兩壩肩巖溶

管道滲漏，進行防滲處理。兩壩肩防滲線向上游偏折，接T1y1泥頁巖進行封閉；壩基下無隔水層，只能為懸帷幕，帷幕下限至透水率小于1Lu巖體。

（3）地下廠房巖溶處理：先對地表K29落水洞及附近強巖溶裂隙帶進行封閉，并設排水溝后，堵截近廠房區地表水流；封堵S-64、Sj-2巖溶管道及設阻水帷幕，防止河水倒灌；設封閉式防滲帷幕及多層排水洞、排水幕及排水設施，加強地下水堵排；巖溶破碎段，封堵空洞并加強支護。

（4）導流洞巖溶處理：隧洞盡量縮短，減少遭遇巖溶管道機率；將2號導流洞調整布置于右岸，并盡可能在枯水期施工；隧洞通過K31巖溶管道水凹槽帶時，避開Kp1、Kp2、Kp3巖溶潭；K30、K31發育段，河邊設阻水帷幕，內側設截水帷幕及排水洞；巖溶管道水發育處考慮排水，以避免增加外水壓力；加強襯砌。

（5）上游圍堰K30巖溶的處理：結合導流洞內K30處理進行，在K30巖溶管道出口設置集水槽及排水孔，將巖溶水及承壓水排泄出堰體外。

（6）經左岸導流洞K30、K31處理后，巖溶氣爆將會消除，K12因離大壩較遠，巖溶氣爆對建筑物影響甚微，可不作特殊處理。