西南水电工程地质风险与地质灾害防控.

西南水电工程地质风险与地质灾害防控中国水电顾问集团2014年11月长沙目录西南水电工程区宏观地质特征1地质风险与防控2地质灾害与防控3结语4目录西南水电工程区宏观地质特征1地质风险与防控2地质灾害与防控3结语41西南水电工程区宏观地质特征•宏观地质特征有哪些？•1）复杂的地形地貌•2）独特的新构造运动•3）强地震多发地区•4）强烈的剥蚀作用1西南水电工程区宏观地质特征1）复杂的地形地貌特征雪山、冰川深谷、河流1西南水电工程区宏观地质特征河谷切割深度多在1000m~2000m间，岸坡陡峻1）复杂的地形地貌特征1西南水电工程区宏观地质特征GPS观测到的中国现代地壳运动速度场。印度板块向北推挤，使青藏高原整体抬升，其北部、东部受欧亚板块限制，发生旋转2）独特的新构造活动特征1西南水电工程区宏观地质特征•高差极大的地形地貌2）独特的新构造活动特征区域内断层规模大、数量众多、活动性强1西南水电工程区宏观地质特征•高差极大的地形地貌3）强烈地震多发地区1西南水电工程区宏观地质特征拉萨地块N21E41±1.5mm/a8.12001.11.141997.11.8什阶断裂带嘉黎断裂带印度板块红河断裂带川滇地块丽江-小金河断裂带龙陵-澜沧断裂带7.6塔里木地块阿尔金断裂带羌塘地块2001.4.14昆仑断裂带龙门山断裂带鲜水河断裂带巴颜喀拉地块南汀河断裂带小江断裂带鄂尔多斯地块华南地块8.02008.5.12甘孜-玉树断裂带柴达木-祁连地块海原断裂带7.1太原呼和浩特郑州长沙广州南宁成都重庆贵阳昆明拉萨西安兰州西宁银川图例M=6.0-6.9M=7.0-7.9M=8.0-8.9断裂带E85E90E95E100E105E110N40N35N30N25震级高，烈度大，发震频率高，次生地质灾害多3）强烈地震多发地区1西南水电工程区宏观地质特征4）强烈的剥蚀作用。滑坡形成的堰塞湖1西南水电工程区宏观地质特征崩塌、泥石流等形成的洪积物4）强烈的剥蚀作用1西南水电工程区宏观地质特征崩塌形成的巨大的倒石堆4）强烈的剥蚀作用1西南水电工程区宏观地质特征阿富汗巴德赫尚省黄土滑坡堰塞湖4）强烈的剥蚀作用1西南水电工程区宏观地质特征尼泊尔圣柯西基岩滑坡堰塞湖4）强烈的剥蚀作用1西南水电工程区宏观地质特征•西南水电工程区具有高陡的地形、复杂的地貌、广布的活动断裂、高强频发的地震、强烈的地表剥蚀等宏观地质特征，导致该区域具有十分复杂的地质条件，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发。在这样一个水能资源富集区进行水电开发，潜藏着巨大的地质风险和地质灾害威胁，需要我们积极、慎重地对待。目录西南水电工程区宏观地质特征1地质风险与防控2地质灾害与防控3结语42地质风险与防控•水电工程的地质风险有哪些？如何管控？•1）地震与活动断裂的风险•2）选坝（坝址、坝型）的地质风险•3）地下工程的地质风险•4）天然建筑材料的地质风险2地质风险与防控1）地震与活动断裂的风险震中距km断层距km影响烈度紫坪铺175－8Ⅹ~Ⅺ沙牌3830Ⅷ碧口26016Ⅸ宝珠寺26922Ⅷ汶川地震中的水电站2地质风险与防控1）地震与活动断裂的风险紫坪埔面板坝的震损破坏2地质风险与防控1）地震与活动断裂的风险台湾9.21集集地震（7.3）导致石冈坝坝基断层活动错断大坝2地质风险与防控1）地震与活动断裂的风险北川映秀断裂2.5m左右汶川地震中跨断层与断层附件的建筑物表现的不同形式2地质风险与防控•水电工程(特别是大坝）抵御强烈震动的能力很强，即便遭遇超过设计标准的地震，均没有发生垮坝事件。如紫平铺、沙排、宝珠寺、碧口等一批水电工程。•水电工程（无论是何建筑物）抵抗活动断层错动的能力几乎没有（台湾石岗大坝）。•大坝等挡水建筑物应避免抗断问题的出现，工程选址避开活动断层甚至是区域断裂是首要之举。4）地震与活动断裂的风险2地质风险与防控2）选坝（坝址、坝型）的地质风险（软岩）软岩地基一般只能布置当地材料坝，需要合适的泄洪和发电建筑物位置（卡洛特）2地质风险与防控拉哇下坝址极好的地形和岩性条件岸坡中存在宽大的裂缝2）选坝（坝址、坝型）的地质风险（硬岩）2地质风险与防控锦屏一级优越的拱坝地形和岩石条件左岸深部裂缝，经过了大量的灌浆处理2）选坝（坝址、坝型）的地质风险（硬岩）2地质风险与防控2）选坝（坝址、坝型）的地质风险（覆盖层）金沙江其宗坝址覆盖层厚度近100m，且为细颗粒为主2地质风险与防控2）选坝（坝址、坝型）地质风险（覆盖层）西藏雅鲁赞布江下游河段，覆盖层厚度约达500m，细颗粒为主2地质风险与防控•坝址选择面临不同的地形地质条件：•软岩、硬岩、深厚甚至是超深覆盖层；•峡谷、宽谷等等。•充分揭示地形地质条件，抓住关键地质问题，研究地质条件与建筑物的适应性，慎重选择坝址、合理选取坝型及配套的枢纽建筑物布置格局，就可以找到安全、可靠的建设方案。2）选坝（坝址、坝型）地质风险2地质风险与防控3）地下工程的地质风险锦屏二级引水洞岩爆2地质风险与防控3）地下工程的地质风险锦屏二级引水洞应力释放形成的碎裂岩体2地质风险与防控3）地下工程的地质风险锦屏一级地下厂房发生的严重变形2地质风险与防控3）地下工程的地质风险锦屏二级引水洞绿片岩围岩变形2地质风险与防控3）地下工程的地质风险锦屏二级引水洞中岩溶涌突水2地质风险与防控3）地下工程的地质风险2地质风险与防控•西南高山峡谷区采用地下工程有利于防范地表地质灾害，但随之带来的深埋高地应力问题，如硬岩的岩爆、软岩的塑性变形；高水头大流量的地下水处理；地温地热问题、有毒有害气体问题等等。•上述复杂问题再放置于高寒、缺氧的恶劣条件下，工程的经济、安全性等问题将会变得十分复杂，是我们面临的非常大的挑战。•通过详细的科学研究工作，加大时间和资金的投入，这些问题总是可以解决，总体代价较大。3）地下工程的地质风险2地质风险与防控4）天然建筑材料的地质风险锦屏一级三滩大理岩料场，只能做细骨料2地质风险与防控4）天然建筑材料的地质风险大奔流料场的狭窄地形，高耸的边坡2地质风险与防控4）天然建筑材料的地质风险2地质风险与防控4）天然建筑材料的地质风险糯扎渡土心墙堆石坝2地质风险与防控4）天然建筑材料的地质风险两河口土料掺配碾压试验2地质风险与防控4）天然建筑材料的地质风险瀑布沟工程筛除粗颗粒2地质风险与防控高坝而言，天然材料的地质风险处处存在：变质的大理岩、灰岩由于自身强度偏低，石粉含量高，不能完全满足混凝土骨料的要求，有时选用为细骨料；变质的砂岩等具有比较高的强度，但往往粒形不佳，又有碱活性反应，需要采取抑制措施；当地材料坝中，土料的储量和质量在西部存在很大的不确定性，或缺少细粒，或缺少粗粒，均需做改性处理。即便是堆石，也难以找到很理想的材料。4）天然建筑材料的地质风险2地质风险与防控•从地震与断层的风险、选坝的风险、地下工程的风险，甚至是天然建筑材料的风险等分析发现，所有这些地质风险与工程规模息息相关。规模越大，地质风险越大。•大坝规模到底有无极限？从风险的角度看，应该是有极限的。就目前而言，300m高坝似乎就是个极限。•从地质专业角度出发，水电工程的大坝规模应该适中，做到地质风险可控。目录西南水电工程区宏观地质特征1地质风险与防控2地质灾害与防控3结语43地质灾害与防控定义：地质灾害是指由自然因素或人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。水电工程常见的有：滑坡、崩塌、泥石流流。地质灾害的防控首先是避让，其次是工程处理，第三采取安全管控措施，如建立应急预警机制等。枢纽工程的永久设计和运行中比较注重灾害防控。但这几年在施工期、施工营地和水库工程中问题仍然很突出。3地质灾害与防控瀑布沟库区万工集镇受到地质灾害的侵袭3地质灾害与防控锦屏一级枢纽区在工程开口线以外进行危岩处理3地质灾害与防控官地水电站对库区渣场的防护处理3地质灾害与防控锦屏一级水电站营地受地质灾害侵袭3地质灾害与防控为什么泥石流频繁光顾施工营地和移民安置区？1.西南地区山高坡陡，河谷深切，冲沟沟道纵坡大，但沟口往往提供了良好的场地条件，成为施工营地的首选。2.西南地区总体上是地壳强烈抬升、剥蚀作用剧烈的地区，滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害现象非常发育。3.全球气候变化明显，极端灾害气候频发，局地暴雨成为泥石流等地质灾害的重要诱发因素。3地质灾害与防控•营地和安置区地质灾害如何防治更合适？1.最好的办法是避让，选择地质风险小的场址；2.无法避让时，必须进行有效治理，如排导、拦挡、防护等，尽可能通过工程措施减少地质风险；3.建立完善的预测、预警机制，最大程度减少人员伤亡是我们必然的选择。4.地质灾害不确定性因素很大，完善的预警机制建立以后，还要发动群众进行系统的演练，广泛地宣传和教育，提高防灾意识和识别灾害的知识水平，群策群力（群测群防）提高防灾减灾的能力。目录西南水电工程区宏观地质特征1地质风险与防控2地质灾害与防控3结语44结语•青藏高原复杂的地形地质背景，使西南地区的水电建设蕴含着极大地质风险和地质灾害的威胁；•深入细致的地质勘探和研究工作，对复杂的地质条件和地质问题有正确的认识，采取合理有效的防控措施，丰富的水能资源充分开发是可能的；•适度的工程规模、合理的规划选址、恰当的开发方式、适宜的坝型和枢纽布置、有效的风险管控措施等是规避地质风险和地质灾害、安全建设水电工程的有效途径。谢谢大家欢迎指正