仙人洞水庫工程地質(zhì)勘察

□趙汝剛(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院)

1.工程概況

仙人洞水庫擬建壩址位于仙人洞小溪入伏點(diǎn)上游約350m處，水庫正常蓄水位1486.00m，對應(yīng)庫容102萬m3。水庫的開發(fā)任務(wù)主要是解決黔西縣紅林鄉(xiāng)的供水及沿線灌溉，兼顧下游生態(tài)用水，是解決地區(qū)民眾生產(chǎn)生活用水的民生工程。

2.區(qū)域地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

工程區(qū)地處黔西高原向黔中丘原盆地過渡區(qū)，地貌為黔西高原之大方-盤縣中山丘原區(qū)，地貌類型主要為巖溶峰叢高中山（峰叢洼地、峰叢峽谷）、溶蝕-侵蝕構(gòu)造中山和巖溶盆地；地勢總體西北高、東南低。

2.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)地層自寒武系中上統(tǒng)（∈2-3）至第四系（Q）均有出露，以三疊系分布面積最廣，其間缺失奧陶系、泥盆系及石炭系中上統(tǒng)地層，其余各地層受構(gòu)造影響呈條帶狀、透鏡狀局部分布。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

測區(qū)大地構(gòu)造單元屬揚(yáng)子準(zhǔn)地臺、黔北臺隆、遵義斷拱、畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)。位于區(qū)域性煤洞場背斜寬西翼，總體為單斜構(gòu)造，巖層傾北西，產(chǎn)狀平緩。在庫區(qū)發(fā)育主要構(gòu)造及特征如下:

煤洞場背斜：位于庫區(qū)東面700m以外，軸向?yàn)?5°，區(qū)域內(nèi)長約23km，呈長形鼻狀，北部開闊，南部逐漸緊密，由北向南依次為二疊系、三迭系下統(tǒng)。北段和南端地層傾角10°左右；中段核部10～15°，兩翼30～60°。南段軸線約呈“S”形。樞紐總體向南傾伏，傾角10°左右。

沙壩向斜：位于庫區(qū)西面600m以外，軸向13°，長約3.6km，核部及兩翼地層均為三迭系下統(tǒng)夜郎組第3段，北端出露三迭系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第1段，巖層傾角核部10～15°，兩翼20～40°。

2.4 區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性

測區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺、黔北臺隆、遵義斷拱、畢節(jié)北東向構(gòu)造變形區(qū)，所處構(gòu)造環(huán)境為穩(wěn)定的大陸型地殼環(huán)境。據(jù)國家地震局 2001年編制的 l：400萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001)所示，測區(qū)地震動峰值加速度O.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35s，相應(yīng)的地震基本烈度<Ⅵ度，為弱震區(qū)，區(qū)內(nèi)無活動性斷裂通過，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。

2.5 巖溶水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)與工程相關(guān)的碳酸鹽巖地層 T1yn1+3+4、T2g2、T1y、T2sh廣泛分布，由于構(gòu)造裂隙切割，地殼間隙抬升以及濕潤多雨的氣候條件，區(qū)域巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。各種巖溶形態(tài)眾多，其中以洼地、落水洞最甚，溶洞、暗河、溶隙均有發(fā)育。

巖溶發(fā)育具明顯的方向性，洼地長軸方向、落水洞及溶洞走向與構(gòu)造裂隙方向、巖層走向向相一致，即NE、NNE向。巖溶在垂直剖面中具分帶性。新構(gòu)造運(yùn)動上升的間歇期，巖溶的水平作用力加強(qiáng)，形成了以水平溶洞、巖溶洼地和坡立谷為特征的喀斯特水平帶。

本區(qū)出露地層巖性及巖石不同富水性將與工程相關(guān)的地下水分為：碳酸鹽巖裂隙溶洞水，巖性以灰?guī)r、白云巖為主，富水性等級為富～中等，為測區(qū)主要地下水類型；碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙溶洞水，巖性以碎屑巖夾碳酸鹽巖為主，富水性等級為弱，為測區(qū)次要地下水類型；基巖裂隙水，巖性以碎屑巖為主，富水性等級為貧乏，松散巖類孔隙水，僅分布于第四系松散堆積物中，分布零星，含水貧乏。

2.6 物理地質(zhì)現(xiàn)象

庫區(qū)地形地貌總體較完整，物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為河床覆蓋層堆積體。主要分布在河床、一級堆積階地及河谷開闊平緩地段上。由于河床平緩，沖積物的堆積較為均勻，厚度一般在5～6m。主要成分為沖積粘土、塊石等。

3.水庫滲漏

水庫總體呈北東向展布，地形封閉良好，兩岸分水嶺雄厚；整個(gè)庫盆位于相對隔水層（T1y3）中，庫區(qū)為補(bǔ)給型河谷；庫首發(fā)育f1斷層，溝通了強(qiáng)巖溶含水層與相對隔水層之間水力聯(lián)系，但據(jù)調(diào)查，f1斷層破碎帶膠結(jié)良好，沿?cái)鄬游匆娙雎叮瑸橐蛔杷畼?gòu)造。因此，水庫左右岸雖然有低矮鄰谷，但無滲漏之憂，成庫條件良好。

4.壩址工程地質(zhì)條件

選定建壩河谷總體為基本對稱的“V”型峽谷，地形坡度多為23～45°，河谷總體向左岸凸出，河床平緩，無跌坎、深潭發(fā)育，河床高程為1464～1453m，落差9m，平均比降為3.8%。出露地層有三迭系系下統(tǒng)夜郎組第3段（T1y3）、永寧鎮(zhèn)組第1段（T1yn1），以及第四系(Q)覆蓋層，建壩河段無區(qū)域斷裂構(gòu)造通過，僅在壩址上游發(fā)育f1斷層，地層總體為單斜構(gòu)造。f1斷層產(chǎn)狀為N132°W/SE∠75°，為正斷層，具有張扭性特征，垂直斷距40～60m，在壩址上游約87m處通過河床，長度約1.9km。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，破碎帶寬度4～5m，斷層角礫巖膠結(jié)較好。

4.1 巖溶特征

壩址地層從上至下為相對隔水層 (T1y3)、強(qiáng)巖溶透水層(T1yn1)，巖溶發(fā)育集中在永寧鎮(zhèn)組地層中。根據(jù)地表地質(zhì)調(diào)查，壩址未發(fā)現(xiàn)較大規(guī)模的巖溶現(xiàn)象，主要巖溶形態(tài)為溶蝕裂隙及層間淺層小溶洞等。據(jù)壩址鉆孔資料，鉆孔未發(fā)現(xiàn)明顯溶蝕掉鉆，局部細(xì)小溶孔發(fā)育，巖芯內(nèi)裂隙多閉合，充填白色方解石脈。

由上初步認(rèn)為壩址主要發(fā)育溶孔、溶隙性巖溶形態(tài)。

4.2 巖體風(fēng)化特征

據(jù)鉆孔資料，從巖體顏色、結(jié)構(gòu)、聲波等綜合分析，劃分壩址第四系覆蓋層、巖體風(fēng)化分帶見表1。

表1 覆蓋層及風(fēng)化厚度統(tǒng)計(jì)表

4.3 壩基巖體質(zhì)量

壩基持力層主要為T1y3砂質(zhì)泥巖，屬軟巖夾較硬巖，軟質(zhì)巖易風(fēng)化破碎呈散體狀結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化帶巖體聲波波速為2500～3200m/s，巖體質(zhì)量總屬CⅤ類。壩肩為T1yn1灰?guī)r，屬硬質(zhì)巖，強(qiáng)風(fēng)化帶巖體聲波波速為2700～3000m/s，巖體質(zhì)量為BⅣ類；弱風(fēng)化帶巖體聲波波速為3500～3800m/s，巖體呈塊狀或中厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體質(zhì)量為BⅢ類。

4.4 壩址滲漏及防滲處理意見

壩基及兩肩分布有T1y3相對隔水層，無大的滲漏通道，僅產(chǎn)生淺層裂隙性繞壩基、壩肩滲漏。根據(jù)壩址水文地質(zhì)特征，防滲帷幕按如下布置：

4.4.1 防滲帷幕線走向：左岸接T1y3相對隔水層中地下水位與正常水位交點(diǎn)—左壩肩—趾板（左岸、河床、右岸）-右壩肩—f1斷層—接T1y3相對隔水層中地下水位與正常水位交點(diǎn)。

4.4.2 防滲帷幕布置依據(jù)：壩址地質(zhì)結(jié)構(gòu)、巖體風(fēng)化、巖溶發(fā)育、巖體透水性等。

4.4.3 防滲帷幕邊界的確定：防滲標(biāo)準(zhǔn)為10Lu，且深入地下水位以下10m,左岸向上游延伸112m接地下水位，深度進(jìn)入地下水位以下10m,；河床趾板位置防滲下限按1倍水頭考慮，下限高程為1448m；右岸趾板至壩肩向上游穿過f1斷層，深度為地下水位以下10m；右端端點(diǎn)接地下水位，下限深入地下水位10m。

5.結(jié)論與建議

工程區(qū)地震活動為相對弱震區(qū)，無活動斷層發(fā)育。查國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局2001版《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動峰值加速度<0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度小于Ⅵ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較好。水庫總體呈北東向展布，地形封閉良好，兩岸分水嶺雄厚；整個(gè)庫盆位于相對隔水層（T1y3）中，因此，水庫成庫條件良好，但無滲漏之憂。壩基持力層主要為T1y3砂質(zhì)泥巖，屬軟巖,巖體質(zhì)量總屬CⅤ類。壩肩為T1yn1灰?guī)r，屬硬質(zhì)巖，強(qiáng)風(fēng)化巖體質(zhì)量為BⅣ類；弱風(fēng)化巖體質(zhì)量為BⅢ類。壩基主要持力層為軟質(zhì)巖，易風(fēng)化破碎，巖體整體強(qiáng)度較低，適宜修建當(dāng)?shù)夭牧蠅危姘宥咽瘔危７罎B帷幕長927m，防滲面積為6485m2。壩區(qū)無天然砂石料，但石料儲量豐富，開采運(yùn)輸方便，其質(zhì)量、儲量滿足設(shè)計(jì)要求；輸水線路建材可異地購買或利用壩區(qū)料場。