拟建如美水电站位于西藏昌都地区芒康县境内的澜沧江以下河段流域上,是昌都以下河段流域规划的第五个梯级电站,挡水建筑物拟采用心墙堆石坝,最大坝高315m,水库正常蓄水位2895m,水电站控制流域面积7.94万km~2,多年平均流量为648m~3/s,相应正常蓄水位以下库容37.43亿m~3,装机容量2100MW。前期现场调查表明:如美水电站区域地质构造背景复杂,枢纽区内地质构造发育,两岸斜坡风化卸荷特征差异明显,发育有多条断层和挤压带,各级结构面组数较多且发育密集。尤其斜坡浅表部卸荷带岩体、长大裂隙以及侵入岩脉发育,与周围围岩裂隙形成的裂隙网络结构复杂,构成了地下水运移的直接通道,对坝基防渗治理和工程安全运行带来一定困难。本文从坝址区工程地质环境条件出发,系统研究了两岸坝基岩体裂隙的发育程度及规模,对岩体结构及岩体渗透结构进行了深入的分析,并通过坝基岩体渗透特性的研究获得了不同结构类型岩体的渗透系数;最后利用Visual Modflow软件对中坝址区蓄水前后的渗流场进行分析和对比,讨论了防渗帷幕深度对渗漏量的影响,并对防渗帷幕处理的范围进行了工程地质类比研究。取得的主要成果如下:(1)总结分析了左、右岸坝基岩体结构面的发育特征,对不同类型结构面产状、发育规模及充填特征等进行了统计分析,得出左岸共揭露有Ⅲ级断层20条,产状为N5～25°E/NW(SE)∠75～88°的断层发育具有绝对优势,延伸长达100～400m,其中重点概括了断层L72的空间发育特征;右岸Ⅲ级断层多呈陡倾发育,破碎带宽度在10～40cm。Ⅳ级断层在左右岸多以陡倾角为主,且成组发育;Ⅴ级结构面主要为基岩裂隙,裂隙面多闭合,且裂隙发育程度与岩体卸荷有关,不同规模裂隙在空间中的展布和组合,构成了坝基岩体渗流的基本地质模型。同时两岸坝基岩体结构类型随卸荷分带变化,斜坡由表及里随卸荷程度降低岩体完整性有所提高。(2)归纳了多数工程岩体当中常见的5类基本渗透结构及其复合类型,对如美坝址区不同卸荷带岩体的渗透结构进行划分,得出坝址区岩体渗透结构主要以带状、裂隙网络状渗透结构为主。带状渗透结构主要由强卸荷带岩体、规模较大的断层、岩脉及其周围裂隙密集带组成,为渗流的主要通道。裂隙网络状渗透结构主要由弱卸荷和未卸荷基岩中的裂隙切割构成,为渗流的次级通道。(3)通过压水成果试验分析和裂隙岩体渗透张量计算,得出坝基岩体渗透性总体随垂向埋深和水平硐深的增加而逐渐减小,岩体渗透性主要随风化、卸荷分带变化,不同开度岩体的渗透系数往往不同。为验证计算参数的合理性,收集了多个水电工程卸荷分带岩体的渗透系数及试验数据,讨论了岩体卸荷程度与渗透性大小的关系,结合参数类比综合选取了坝址区各卸荷分带岩体的渗透系数。(4)利用Visual Modflow三维地下水有限差分软件,对中坝址区不同工况下地下水渗流场进行模拟计算,结果表明:天然状态下,中坝址区浅部地下水由两岸向澜沧江排泄,深部岩体地下水自右岸向左岸径流。当水库正常蓄水以后,由于坝前后水头差的存在,水头等值线向坝后发生折变,库区上游水流绕过两岸岩体向下游渗漏,在两岸坝肩位置形成了绕坝渗流。其中,坝基强卸荷及弱卸荷岩体均形成了一定范围的绕坝渗流,且随卸荷程度的降低,绕渗范围有所扩大。蓄水后两岸观测孔地下水位均有明显抬升,右岸水位逐渐上升,左岸水位先上升而后逐渐递减。(5)蓄水产生的坝基及坝肩渗漏问题突出,通过模拟软件中的水均衡模块对坝基及坝肩渗漏量进行预测,显示蓄水后坝基及坝肩的渗漏量为10307.968m3/d;设置120m防渗帷幕后渗漏总量为7495.363m3/d;设置150m防渗帷幕渗漏总量为6384.9199m3/d;设置200m防渗帷幕渗漏总量为5690.7113m3/d。防渗帷幕对坝基渗漏量有较好的抑制作用,帷幕深度为150～200m时防渗效果较好。(6)综合上述坝址区裂隙发育特征、岩体结构及渗透结构特征、坝基渗透特性以及渗流场分析,参考国内外大型土石坝工程防渗设计规范及处理经验,对如美坝址区防渗标准进行区段划分,拟定了帷幕在河床坝基及两岸坝肩的延伸范围。其中河床坝基段以q≤1Lu作为相对不透水层,建议该段坝基帷幕深度(与建基面最小距离)取200m。左、右岸中上高程坝基以q≤3Lu作为相对不透水层,并按照50m左右高差设置一层灌浆平硐,左、右岸坝基分别设置5层灌浆平硐用于防渗帷幕灌浆及相关水文试验。(7)对于坝址区浅表强卸荷带岩体及煌斑岩脉等带状渗透结构,建议全部挖除,结合置换和加固措施进行防渗处理;而深部起主导作用的断层和长大裂隙,应保证帷幕灌浆方向与主导裂隙方向正交,从最大程度上封堵渗漏通道,从而降低坝基岩体渗漏量,保证坝基渗透稳定。