摘要：卡洛特水電站位于巴基斯坦吉拉姆河上，工程區分布地層為新近系弱膠結碎屑沉積巖，為較軟巖一軟巖。工程地下洞室圍巖地質條件差，圍巖穩定問題突出。在項目前期勘察中，對影響圍巖穩定的主要地質問題進行了大量的勘察研究工作，并根據工程實際情況采用規范推薦的方法對圍巖進行詳細分類。工程施工期，應項目業主工程師要求采用Q系統進行分類，并開展了水電規范分類與Q系統分類的對比研究。簡要介紹了項目地下洞室圍巖的勘察研究，對圍巖分類方法的應用進行了總結和闡述，以期對類似國外工程的勘察研究提供有益的借鑒。
關鍵詞：圍巖分類;圍巖穩定;軟巖;地下洞室;卡洛特水電站;巴基斯坦
1 工程概況
巴基斯坦卡洛特水電站地處巴基斯坦東北部，是吉拉姆河規劃的5個梯級電站的第四級，上一級為阿扎德帕坦(Azad Pattan)水電站，下一級為已建成的曼格拉( Mangla)水電站。壩址位于巴基斯坦旁遮普省境內卡洛特橋上游1.75 km，下距曼格拉大壩74 km，西距首都伊斯蘭堡直線距離約55 km。從伊斯蘭堡一卡胡塔一科特里路可通往場址，交通較為便利。
壩址控制流域面積26 700 km2，多年平均流量819m3/s，多年平均年徑流量258.3億m3。工程為單一發電任務的水電樞紐。水庫正常蓄水位46lm，相應庫容1.52億m3，電站裝機容量720 MW(4臺單機裝機180 MW)，保證出力116.1 MW，多年平均年發電量32.1億kW-h，年利用小時數4 452 h。
1975 - 2009年，加拿大、德國、澳大利亞等公司先后對卡洛特水電站項目的不同階段進行過研究。2007年受巴基斯坦ATL公司委托，由澳大利亞雪山公司(SMEC)、巴基斯坦Mirza聯合工程服務公司(MAES)及工程總咨詢公司(EGC)組成咨詢聯合體。2009年9月，編制完成《720MW Karot水電站可行性研究報告》，并通過了巴基斯坦相關部門的審批。
2016年6月，電站前期工程啟動，2018年9月實現大江截流，目前工程進展順利，按進度計劃將于2021年4臺機組并網發電，2021年11月工程完建。
2 壩址地質概況
卡洛特水電站壩址位于吉拉姆(Jhelum)河中上游河段，壩址區屬中低山地貌，兩岸臨江岸坡山頂地面高程一般510 - 870 m。吉拉姆河呈“幾”字形穿越壩址區，在右岸形成寬約700 m的河灣地塊。吉拉姆河枯水期水面寬30 - 60 m，水面高程388 -39lm，相應水深一般為6-8m。壩址區地形封閉，左岸山體渾厚;右岸河灣地塊高程46lm處寬380 -700 m，不存在地形埡口。
壩址區出露基巖地層主要為新近系中新統納格利(Nagri)組(Nlna)以及多克帕坦(Dhok Pathan)組(Nldh)地層，巖性主要為中砂巖、細砂巖、泥質粉砂巖及粉砂質泥巖等，總體呈不等厚互層狀，不同巖性所占大致比例分別為：泥巖、粉砂質泥巖23.7%，泥質粉砂巖、粉砂巖32.2%，中粗砂巖38.0%，細砂巖6.1%。巖石膠結成巖較差，較軟弱，屬較軟巖一軟巖。
壩址區在構造上處于左岸Karatot向斜SW翼與右岸Narwan背斜NE翼之間的寬緩單斜巖層部位，巖層產狀平緩且較穩定，巖層傾角7° - 10°。壩址區斷層、層間剪切帶不發育，主要構造形跡為裂隙，地表露頭主要發育兩組裂隙，規模較大的一組走向NE-NEE，傾向NW，陡傾角為主，近岸坡部位卸荷影響張開。第二組裂隙與第一組裂隙近于正交，傾角70° - 85°，延伸一般受第一組裂隙限制，較短小。平硐揭露裂隙主要為NE、NEE、NNE走向3組及少量零散裂隙，中、陡傾角為主，少量緩傾角裂隙發育。裂隙延伸長度一般小于2m，少量可達3—5m，一般較平直、裂面粗糙，寬度一般小于1 mm，部分裂隙寬度可達1 -3 mm，泥質或巖屑充填為主，部分為鈣質或方解石充填，部分裂隙見有鐵質浸染。
區內地下水主要為基巖孔隙裂隙水和第四系松散層孔隙潛水。基巖孔隙裂隙水主要賦存于砂巖中，一般為中等一貧含水，具多層狀水文地質結構，通過裂隙通道運移、排泄。各類巖石總體透水性較弱，中砂巖、細砂巖相對于其他巖類透水性稍大。
區內巖體全風化帶厚度一般較薄且分布有限;強風化帶厚度一般為O～ 10.7 m，弱風帶厚度為0—28.3m，總體上巖體風化帶厚度不大。壩址區陡立岸坡強、弱卸荷帶水平深度一般為8 - 16 m、6- 25 m，隨著高程的降低，卸荷作用逐漸減弱，強、弱卸荷帶寬度也相應減小。
3 前期地下洞室圍巖分類研究
根據前期咨詢聯合體可行性研究的樞紐總體布置方案，大壩采用弧形重力壩，布置于河灣上游，采取壩體泄洪。引水發電系統采用引水式地下廠房方案。導流方案采取穿越河灣地塊的導流隧洞導流形式。原設計布置方案有地下廠房及導流洞等規模較大的地下洞室結構，在軟巖條件下地下洞室的圍巖穩定是項目需要研究的重要工程地質問題之一。長江勘測規劃設計研究有限責任公司對引水發電系統的布置方案開展了專題勘察研究，提出了地下廠房及地面廠房方案，并對地下廠房的形式、布置位置開展了大量的勘察研究，以論證廠房布置方案的可行性。在樞紐布置方案專題研究中還對導流隧洞的布置也進行了進一步勘察研究。根據綜合比較，樞紐布置格局采取了河床布置瀝青混凝土心墻堆石壩;斜穿右岸河灣地塊山脊布置溢洪道;在溢洪道引水渠左側布置電站進水口的引水式地面廠房;大壩上、下游布置全年擋水土石圍堰，導流洞布置在電站與大壩之間，采用導流洞導流的總體布置方案。
地下洞室圍巖分類方法眾多，初期的圍巖分類多以單一的巖石強度作為分類指標，隨著工程實際應用的需要及技術手段的進步，圍巖分類走向多指標體系定性分類并逐漸從定性分類向定量分類方向發展。國際上比較流行的分類方法主要有泰沙基分類法、巴頓Q系統分類法、比尼奧斯基RMR分類法、法國隧道協會(AFTES)分類法等。國內主要采用的是現行國家標準《工程巖體分級標準》(BQ分類)、公路隧道圍巖分類、鐵路隧道圍巖分類和水工隧洞圍巖分類等。分類方法各有其優缺點，多數分類仍屬于定性描述或經驗判別的定性分類，但能反映圍巖的地質構造特征、結構面狀態、風化狀況、地下水情況以及洞室埋深等因素，在評價洞室圍巖穩定性、確定支護結構參數和選擇施工方法等方面得到了廣泛的應用。
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