大古水电站是西藏地区已建水电工程中坝高*高、发电水头和装机规模*大的水电工程，该水电站拦河坝是目前世界海拔*高的碾压混凝土大坝。《青藏高原水电工程地质理论与实践——以大古水电站为例》针对大古水电站复杂的工程地质条件，对关键工程地质技术问题的分析和处理方法进行了科学总结，系统整理、归纳了大古水电站区域构造稳定性与地震、水文地质特征、不良物理地质现象特征和分布规律，提炼了与库岸稳定性、坝址岩体质量及建基面选择、坝基变形及坝基稳定性、高边坡稳定性、坝址区渗漏问题、隧洞稳定性研究等有关的新技术、新方法。《青藏高原水电工程地质理论与实践——以大古水电站为例》既有对研究方法的总结，又有对地质问题的分析评价和工程处理效果评价，体现了水力发电工程中地质工程专业数学与力学方法相结合的发展方向和应用前景。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 工程概况 2
1.2 地质概况 3
1.3 关键工程地质问题 5
第2章 区域构造稳定性与地震研究 7
2.1 区域地质构造背景 7
2.2 地震活动特征 15
2.3 区域构造稳定性综合评价 22
2.4 小结 24
第3章 工程区基本地质条件 26
3.1 地貌及第四系研究 26
3.2 地层岩性与地质构造研究 28
3.3 工程区水文地质条件研究 35
第4章 工程区物理地质现象研究 40
4.1 岩体风化及卸荷 40
4.2 危岩稳定性研究 48
4.3 冰水堆积体稳定性研究 61
4.4 泥石流危险性评价 74
4.5 崩坡积体稳定性研究 90
4.6 小结 94
第5章 水库库岸稳定性研究 96
5.1 库区分段及基本地质条件 96
5.2 岸坡结构特征 98
5.3 岸坡稳定性类型划分 99
5.4 水库塌岸与水库浸没 102
5.5 小结 105
第6章 坝址岩体质量及建基面选择研究 106
6.1 坝基岩体工程地质分类 106
6.2 坝基建基面地质选择研究 132
6.3 坝段工程地质条件及处理效果评价 140
6.4 小结 146
第7章 坝基变形及坝基稳定性研究 148
7.1 坝基地质条件及变形评价 148
7.2 坝基抗滑稳定性评价 148
7.3 小结 157
第8章 坝址区边坡稳定性研究 158
8.1 边坡稳定性评价方法 158
8.2 坝址区边坡岩体失稳模式研究 164
8.3 自然高边坡稳定性评价 165
8.4 坝肩工程边坡稳定性 170
8.5 缆机平台工程边坡稳定性 176
8.6 鱼道边坡稳定性 177
8.7 小结 183
第9章 坝基渗漏问题研究 185
9.1 坝基地质条件 185
9.2 坝基渗漏分析 185
9.3 坝基防渗处理及效果评价 188
9.4 F3 断层区有限元渗流数值模型 189
9.5 F3 断层渗透破坏机理研究 202
9.6 F3 断层防渗处理措施及效果评价 207
9.7 小结 213
第10章 导流隧洞稳定性研究 215
10.1 导流隧洞基本地质条件 215
10.2 导流隧洞进口稳定性评价 218
10.3 导流隧洞出口稳定性评价 219
10.4 围岩质量分级及洞身稳定性评价 221
10.5 地质缺陷处理 227
10.6 导流隧洞加固效果评价 227
10.7 小结 229
第11章 结论 231
参考文献 235

第1章绪论
　　青藏高原被誉为“世界屋脊”和“亚洲水塔”，水电资源储量丰富。青藏高原年均水资源总量超过4500亿m3，水能资源理论蕴藏量高达3.78亿kW，约占全国总量的40%，堪称***的水电“富矿”。这一庞大的资源潜力不仅代表着清洁能源发展的战略希望，更对我国实现“双碳”目标、优化能源结构具有不可替代的战略价值。然而，新生代以来持续的板块碰撞和强烈的构造活动，使得这一地区的水电工程建设面临***的技术挑战。
　　在工程地质特征方面，青藏高原表现出显著的“三高一厚”特征：高地应力、高地震烈度、高边坡卸荷、深厚覆盖层。这些特征直接导致了以下四大核心地质工程问题。
　　（1）深大断裂与区域构造稳定性问题。
　　青藏高原内部发育有雅鲁藏布江缝合带、班公湖-怒江缝合带等区域性深大断裂，这些断裂带在全新世的活动速率普遍达到5～10mm/a。地质统计表明，青藏高原区内≥6级的强震主要沿这些断裂带分布，地震基本烈度普遍达到Ⅷ度以上。例如，在藏木水电站建设中，工程区发育的断层带宽达35m，其活动性直接影响到工程抗震设计参数的确定。
　　（2）高地应力与岩爆问题。
　　受印度板块和欧亚板块挤压作用的影响，西藏地区地应力高，在埋深300～500m的地下洞室中，*大主应力值普遍达到25～40MPa，部分工程中甚至超过50MPa。在这种高地应力环境下，脆性岩体表现出强烈的储能特性。例如，在叶巴滩水电站地下厂房开挖过程中，监测到的*大岩爆烈度达到Ⅲ级，岩爆区段占开挖总长度的25%以上，严重影响了施工进度和安全。
　　（3）高陡边坡卸荷与变形破坏问题。
　　雅鲁藏布江干流河谷下切深度普遍超过1000m，岸坡坡度多大于45°，形成了众多高达数百米的高陡边坡。工程勘察显示，这些边坡弱卸荷带深度通常达到30～80m，局部甚至超过100m。
　　（4）深厚覆盖层与坝基渗漏问题。
　　高原河谷中普遍分布有厚度不等的河床覆盖层，在某些工程中覆盖层厚度达到80～120m。这些覆盖层结构复杂，渗透系数差异显著，某水电站坝基覆盖层的渗透系数测试值可达1×10.4～1×10.2cm/s，给防渗处理带来极大困难。
　　位于雅鲁藏布江中游的大古水电站（简称为DG水电站），正是在这一复杂地质背景下建设的典型工程，建设过程中遭遇的地质问题集中体现了青藏高原水电工程的共性挑战。DG水电站工程场址区的工程地质条件极为复杂，构成了一项典型的、多因素耦合的工程地质系统课题，其核心挑战*先体现在坝基建基面的选择与处理上，深厚覆盖层和不良的基岩面条件对坝基的承载能力、沉降变形及抗滑稳定性提出了严峻挑战。枢纽区边坡，特别是由冰水堆积物等构成的岸坡，其稳定性问题直接制约着工程布局，并与广泛存在的塌岸问题共同构成了对施工及运行安全的持续威胁。在库区，泥石流问题尤为突出，大量松散固体物源易形成大规模泥石流，不仅淤积库容、影响电站效益，还可能瞬间壅高水位。此外，场址内构造发育，尤以水电站左岸断层为代表，断层的存在不仅破坏了岩体的完整性，更构成了潜在的集中渗漏通道，对绕坝渗漏和水库长期运营构成了直接风险。综上所述，从坝基到库区，从岸坡稳定到渗漏控制，这些相互关联、相互制约的地质问题共同决定了工程建设的难度与成本，要求必须在勘察、设计与施工全过程中采取系统性的应对策略。
　　DG水电站的建设过程，系统性地解决了复杂地质条件下坝基深层抗滑稳定性、高陡边坡卸荷的变形控制，以及断层防渗处理等关键技术难题。这些关键技术难题的成功解决，不仅确保了DG水电站工程本身的安全建设，更为未来在类似地质环境下开发水电资源积累了宝贵经验。本书将围绕DG水电站面临的具体地质问题及其工程处治措施，展开系统性的论述与分析。
　　1.1工程概况
　　DG水电站是该区域水电规划河段8级开发方案中的第2级［1，2］。坝址区左岸有S508省道通过，水电站对外交通较便利。
　　大古水电站设计正常蓄水位为3447m，相应库容为0.5528亿m3，挡水坝为碾压混凝土重力坝，*大坝高为117m［3，5-7，15］。水电站采用右岸坝后式地面厂房，装机容量为660MW，多年平均发电量为32.045亿kW h。水电站大坝是目前世界海拔*高的碾压混凝土大坝，是该地区大坝中坝体*高、发电水头和装机规模*大的水电工程，2014年3月“三通一平”施工准备工程开工，2016年12月大江截流，主体工程开工建设，2021年1月底1#导流隧洞下闸，2021年4月下旬2#导流隧洞下闸，2021年5月*台机组发电，2022年全面竣工投产。建成后，该项目为加快当地电力基础设施建设、促进当地经济高质量发展和社会长治久安提供了重要动能。
　　1.2地质概况
　　1.2.1区域地质
　　大古水电站工程区海拔高［3，5］，区域平均海拔在4500m以上，峰顶面海拔多在5000m以上，*高峰海拔达7347m，*低处在河流谷地，海拔约为3400m，相对高差约为3947m。地貌总体表现为高山深谷，局部发育裂谷盆地。山体、水系走向受断裂制约，以近东西向为主，局部为北东向、北西向或近南北向。区域内发育三级夷平面，其中Ⅰ级夷平面（或称山顶面）海拔为5700～6000m，于古新世—中新世形成；Ⅱ级夷平面（或称山原面）海拔为5300～5400m，于上新世形成；Ⅲ级夷平面（或称盆地面）海拔为4500～5000m，于早—中更新世形成。其中，Ⅱ级夷平面分布广，但由于流水下切作用强烈，常被水系分割。区域上*大的河流以南和以北地区在地势上呈现南高北低、向北倾斜的特点。受活动断裂控制，区内发育系列断块山、断陷盆地、断裂谷地和断陷湖盆的断裂构造地貌。大古水电站所处的峡谷段，长约49km，自然落差达282m，河道比降约为5.75‰，谷宽为40～200m，谷底高程约为3400m，谷坡陡峻，河谷深切，为典型的高山深切峡谷地貌。两岸冲沟较发育，阶地不发育。
　　大古水电站位于青藏高原*大河流的中游河段［1］，近场区内沉积岩、岩浆岩、变质岩三大岩类均有出露，其中，岩浆岩、变质岩相对发育，沉积岩相对较少，地层岩性复杂。
　　大古水电站靠近缝合带，区域内断裂发育，断裂走向主要为近东西向和近南北向，次为北东向、北西西-北西向，断裂性质、规模、活动时间、活动强度等具有明显差异。近东西向断裂一般规模较大，有些具有深断裂性质，多为逆冲、逆冲走滑断层，*新活动时期多在第四纪早期、中期。北东向、北西西-北西向及近南北向的单条断裂规模一般不大，其中，北西西-北西向、近南北向断裂常集中分布，构成了近南北向或北西西向的剪切拉张断裂构造带。
　　1.2.2库区地质
　　DG水电站库区地处青藏高原东南部，属于典型的高山深切峡谷地貌。区内山脉总体呈近东西向展布，受区域构造控制明显。地势总体西北高、东南低，雅鲁藏布江干流自西向东强烈下切，形成谷坡陡峻、河道狭窄的“V”形峡谷。两岸山体雄厚，山顶海拔一般为5400～6000m，谷底海拔为3360～3445m，相对高差巨大，一般达2000～2500m，地形切割极为强烈。河谷两岸阶地不发育，冲沟较发育，但规模一般较小。
　　库区主要出露地层为燕山晚期—喜马拉雅期早期侵入岩、新生界第四系。主要岩性为黑云母角闪石英二长闪长岩、黑云母花岗闪长岩等。
　　1.2.3坝址区工程地质条件
　　DG水电站的坝址区处于高山峡谷地带，两岸山体海拔均超过5400m，地形陡峻，基岩大面积出露，自然坡度一般为30°～50°，局部发育陡崖，沿坡麓及冲沟口散布有堆积台地［6，7］。左岸发育有达古村古泥石流堆积台地，地形相对平缓。整体上，河谷横剖面呈不对称的“V”形，左岸岸坡相对右岸略缓。右岸岸坡更陡，整体可划分为上、中、下三段，中段多为高陡基岩陡崖。
　　坝址区岩性为喜马拉雅期黑云母花岗闪长岩（E2γ），呈深灰-灰白色，为细-中粒花岗结构，块状构造（以斜长石、钾长石、石英、黑云母为主，含少量磁铁矿、锆石）。局部发育黑云母角闪石英闪长岩条带（产状：走向为N60°～70°E，倾向为SE，倾角为25°～35°，厚度为0.5～3.0m）。第四系堆积物包括崩坡积层、冰水堆积物、泥石流堆积物等。
　　上坝址（*终选用坝址）基岩以弱风化岩体为主（局部见蚀变强风化岩体，无全风化岩体），按结构面、矿物变化、锤击等指标可将其划分为弱风化（分上下段岩体）、微风化岩体、新鲜岩体，以声波纵波波速及波速比为定量指标。风化程度受构造、地下水影响（断裂面及裂隙发育处风化程度强，地下水位变动区风化程度更强），具体埋深如下。
　　上坝址左岸弱风化上段为0～42.0m，下段为19.0～130.0m，微风化段为67.0～150.0m；河床弱风化下段为10.0～60.0m，微风化段为48.0～90.0m；上坝址右岸弱风化上段为0～28.3m，下段为10.0～52.0m，微风化段为48.0～120.0m。
　　下坝址左岸弱风化上段为4.0～38.0m，下段为13.0～79.0m，微风化段为
　　80.0～178.0m；河床弱风化下段为10.0～41.0m，微风化段为69.0～89.0m；下坝址右岸弱风化上段为0～32.0m，下段为21.0～85.0m，微风化段为80.0～150.0m。综上所述，上坝址左岸的风化程度大于右岸，下坝址两岸风化程度相当。
　　坝址区因地壳抬升、河流下切，两岸陡峻，顺河向发育NNW、NNE向构造裂隙，后期应力调整形成岩体卸荷及松弛现象。卸荷带沿顺河向的NNW向、NNE向，或与谷坡呈小角度夹角的裂隙、断层发育，分为以下两类。
　　（1）强卸荷带的松弛带宽较大，裂隙张开度为1～2cm（局部可达5～10cm），充填碎石块、岩屑、树根，卸荷带两侧无明显变位；纵波波速为1100～2000m/s，完整性系数（Kv）为0.04～0.12。
　　（2）弱卸荷带充填岩屑夹泥膜或无充填，周围轻度松弛，裂隙张开度为1～5mm，延伸短；岩体呈镶嵌状、次块状结构（少量块状）；纵波波速为1700～
　　3520m/s，Kv=0.09～0.37。
　　卸荷带主要分布于弱风化带，具体分布情况如下。
　　上坝址左岸强卸荷带水平深度为0～46.0m、垂直深度为0～31.0m；弱卸荷带水平深度为50.0～106.0m、垂直深度为5.0～64.0m。上坝址右岸强卸荷带水平深度为0～30.0m、垂直深度为0～10.0m；弱卸荷带水平深度为10.0～58.0m、垂直深度为6.0～38.0m。
　　下坝址左岸强卸荷带水平深度为0～26.0m、垂直深度为0～22.0m；弱卸荷带水平深度为21.0～106.0m、垂直深度为10.0～47.0m。下坝址右岸强卸荷带水平深度为0～35.0m、垂直深度为0～27.0m；弱卸荷带水平深度为11.0～56.0m、垂直深度为11.0～46.0m。综上所述，上坝址左岸卸荷程度大于右岸，下坝址两岸卸荷强度相当。
　　1.3关键工程地质问题
　　DG水电站工程地质问题复杂，主要涉及构造稳定性与地震活动性、不良地质体发育及危害性、库岸稳定性、坝址岩体质量及建基面选择、坝基变形及稳定性、坝址边坡稳定性、坝基渗漏、隧洞稳定性等核心方面。
　　（1）构造稳定性与地震活动性。
　　DG水电站区域构造及地震地质背景复杂，新构造运动强烈（大面积整体性、间歇性抬升），断裂与断块具有继承性和新生性活动［4，8，23-28］。需开展区域地震构造分析、近场区断裂活动性鉴定、场址构造稳定性评价、设计地震动参数确定等工作，为工程建设提供基础依据。
　　（2）不良地质体发育及危害性。
　　DG水电站工程区为高山峡谷地貌，坝址附近发育高位危岩体、冰水堆积体及9条泥石流沟谷［10，11-13，28-34］。泥石流活动性威胁枢纽区建筑物，并可能造成水库淤积，需查明高位危岩体、泥石流、冰水堆积物等发育特征，评价其对工程冲击、对水库的淤积，