小型病險水庫工程地質(zhì)勘察方法

□陳振全（河南省水利勘測有限公司）

1.引言

“5.12特大地震”后，四川省江油市大多水庫震損嚴(yán)重，病險水庫存在的主要工程地質(zhì)問題有：一般存在的主要工程問題為：壩體、壩基（肩）及放水設(shè)施的滲漏，土壩壩體壓實度、抗滑穩(wěn)定達(dá)不到規(guī)范要求等基滲漏及滲透穩(wěn)定問題、壩體存在裂縫及滲漏問題、壩體滑動變形問題、泄水、輸水建筑物年久失修沖蝕破壞問題等。

針對震后水庫出險情況的特點，對小型水庫除險加固勘察的主要工作要點為：收集調(diào)查、地質(zhì)測繪、現(xiàn)場勘察測試。首先收集調(diào)查水庫原有工程地質(zhì)及設(shè)計資料，水庫區(qū)域地質(zhì)概況，最主要的是現(xiàn)場通過鉆探、坑探、現(xiàn)場壓、注水試驗、壩體土試樣采取與試驗等，對病險水庫存在的工程地質(zhì)問題進(jìn)行分析評價。

2.調(diào)查收集、地質(zhì)測繪

通過調(diào)查、收集、地質(zhì)測繪，初步查明水庫區(qū)域地質(zhì)概況、庫壩區(qū)的工程水文地質(zhì)條件,區(qū)域地質(zhì)概況包括區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征、地震活動特征及地震的基本烈度。庫壩區(qū)的工程水文地質(zhì)條件包括壩址區(qū)地形地貌、地層巖性、地下水埋藏條件及特征。

3.壩基（肩）滲漏及滲透穩(wěn)定

以龍泉水庫為例：壩基（肩）地層巖性一般為泥巖、砂巖，少數(shù)為粉質(zhì)粘土，部分水庫清基不徹底還存在卵石或礫質(zhì)土。結(jié)合這種地層結(jié)構(gòu)特征，勘察時一般對壩基（泥巖或砂巖）作了現(xiàn)場壓水試驗，對壩體與壩基接觸帶作了現(xiàn)場注水試驗。土巖滲透試驗見表1。

表1 滲透系數(shù)K(cm/s)及q(Lu)表

表2 壩體土滲透系數(shù)表

由表1可以看出：該水庫壩體與壩基接觸帶及壩基強(qiáng)～全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖，具中等透水性，水庫震后為低水位運行，勘探期間發(fā)現(xiàn)水庫下游坡腳外側(cè)出現(xiàn)沼澤，因此可查明壩基存在滲漏及滲透穩(wěn)定問題。

4.大壩質(zhì)量檢查

壩體質(zhì)量檢查主要對其壓實度、滲透性及壩坡穩(wěn)定性進(jìn)行評價，還以龍泉水庫為例。

4.1 壩體壓實度檢查：取壩體土做天然干密度試驗，并取原土料區(qū)散狀樣進(jìn)行擊實試驗，根據(jù)勘察試驗成果，壩體土天然干密度范圍值1.48～1.63g/cm3，平均1.56g/cm3，原土料區(qū)土料擊實試驗，最大干密度1.69～1.71g/cm3，平均1.70g/cm3，壩體填筑質(zhì)量按壓實度0.96（相應(yīng)于干密度1.63g/cm3）標(biāo)準(zhǔn)判別，其合格率僅為7.7%。

4.2 壩體滲透性檢查：對壩體土進(jìn)行室內(nèi)滲透性試驗，同時針對震后大壩可能存在裂縫位置現(xiàn)場注水試驗，試驗結(jié)果見表2。

由表2可以看出：該壩體土為粉質(zhì)粘土，室內(nèi)滲透性試驗壩體土為微透水，現(xiàn)場注水試驗壩體為弱～中等透水；經(jīng)現(xiàn)場查勘，在下游壩坡二級馬道附近（高程548m左右）發(fā)現(xiàn)多處滲漏點。由此判斷大壩壩體存在裂縫及較嚴(yán)重滲漏問題，需進(jìn)行整體防滲處理。

4.3 壩坡穩(wěn)定性：現(xiàn)場查勘必不可少，影響壩破穩(wěn)定的因素很多，壩體填土一般為粉質(zhì)粘土，地震后多數(shù)土壩壩體出現(xiàn)裂縫，雖經(jīng)過應(yīng)急處理，壩體仍存在安全隱患，勘探期間發(fā)現(xiàn)多數(shù)壩坡變形，凹凸不平，局部存在塌坑，需進(jìn)行相應(yīng)整修加固處理。

5.泄水、輸水建筑

以柏林水庫為例。溢洪道位于大壩左側(cè)，底板及邊墻地層巖性為全風(fēng)化泥巖，左側(cè)翼墻已襯砌，右側(cè)翼墻在中游以下未襯砌，局部出現(xiàn)塌方，汛期泄洪會造成該段翼墻沖刷破壞，甚至于堵塞溢洪道，影響泄洪，建議采取適當(dāng)工程措施。放水設(shè)施位于大壩右岸，為石質(zhì)梯級臥管，漿砌條石襯砌。臥管經(jīng)過多年運行，老化嚴(yán)重，灌區(qū)群眾采取多種措施進(jìn)行過維修整治，但沒有徹底治理病險，臥管常年滲漏，據(jù)水庫管理站提供資料，滲漏量達(dá)5L/min。建議采取適當(dāng)工程措施。

6.勘察方法探討

工程地質(zhì)勘察的任務(wù)是查明工程地質(zhì)條件，界定主要工程地質(zhì)問題，提出對地質(zhì)缺陷處理措施的建議。這對新建工程來說是完全正確的，但對于已經(jīng)建成且運行數(shù)十年的小型水庫工程來說，就沒有必要全面勘察。就要做以查明“條件”到以查明“問題”的轉(zhuǎn)換，要有針對性地進(jìn)行勘察。對水庫的區(qū)域地質(zhì)概況及庫壩區(qū)的工程水文地質(zhì)條件以收集資料為主，在勘察時附以簡單地質(zhì)測繪加以驗證即可；而對于壩基的滲漏及滲透穩(wěn)定先以調(diào)查為主，再有目的進(jìn)行勘探；對于壩體的檢查則需要結(jié)合壩體特征進(jìn)行檢查；對于附屬建筑物一般只需調(diào)查加以現(xiàn)場查勘作適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)條件分析。