學堂溝水庫工程地質勘察情況

程慶民 季彩霞

【摘要】學堂溝水庫位于河南省桐柏縣淮源鎮倉房村，位于唐白河流域三夾河支流上。該水庫于1965年2月開工，1966年9月竣工。壩址以上控制流域面積2.95km2，干流長3.Okm，平均比降0.0157，水文分區為I區。水庫上游屬淺山丘陵區，流域內植被較差。學堂溝水庫主要建筑物有大壩、溢洪道和輸水洞等，是一座以防洪為主，兼顧灌溉、水產養殖等為一體的綜合利用小（11）型水利樞紐工程。

【關鍵詞】學堂溝水庫；地質勘察；加固工程

中圖分類號：TV22

文獻標識碼：A

文章編號：1006-0278（2015）03-098-01

水庫大壩為粘土心墻壩，壩項長100m，壩項寬4m，最大壩高21.8m，大壩坡率上游為1：2.25，下游為1：2.0。大壩上游無護坡，下游為自然草皮護坡，壩趾無排水體。溢洪道位于左岸約31米低凹處，系開敞式明渠，梯形斷面，現狀進口高程底部高程238.3m，底寬8m，目前未護砌，下游未設消能設施。輸水洞進口段爬坡漏老化損壞嚴重。無啟閉設備。洞身為鋼筋混凝土有壓圓涵，洞徑0.4m，最大泄量0.08m3/s。大壩無水尺，無滲流和變形觀測設施，無法對大壩進行安全監測。大壩無管理房及專職管理人員，水庫無法正常興利運行。

進入新世紀，我國水資源短缺狀況越加突出，充分利用學堂溝水庫攔蓄汛期洪水，滿足當地工農業生產需要，具有重要經濟價值。因此，對水庫進行除險加固，充分發揮水庫的防洪蓄水及灌溉作用十分必要。

2007年5月，有關專家對該水庫大壩進行了地質勘探。

一、庫區工程地質

水庫所處位置屬低山丘陵區，山體總體走向呈W-E，山坡白然坡度多在30～50。之間，多呈渾園狀，植被較好，海拔多為219.16～256m，相對高差約在30.0～50.Om。

庫區的地層較單一，主要為下加力東期花崗巖及第四系松散堆積層。

（一）花崗巖（y42）

灰白色、斑狀結構、塊狀構造；礦物成份以正長石、斜長石、石英等淺色礦物為主，含少量角閃石、黑云母等暗色礦物。巖體內有多種巖脈穿插，以石英脈最為多見，亦有細晶巖脈及煌斑巖脈，地表出露的巖石多為強風化。

（二）含礫重壤土（Qel+dl）

分布于庫區河床及沖溝中，褐黃色，濕，可塑～硬塑狀態，含少量鐵錳氧化物薄膜，水平薄層理發育。

庫區地層主要由花崗巖與含礫重壤土組成，透水性差；山體雄厚，地下分水嶺分布較高，無較大斷裂發育，無通向庫外的構造破碎帶，故不存在庫水滲漏問題。庫區未發現大的滑坡、崩塌等不良地質現象。

二、壩址區工程地質

（一）壩體

大壩為粘土心墻壩，最大壩高21.8m，壩長lOOm。壩頂有3.0～3.lm厚的風化砂，分布在壩頂高程238.OOm以上。大壩填筑材料主要為含礫重壤土。

粘性土填筑料：根據室內土工試驗成果，干密度范圍值1.594～1.735g/cm3，算術平均值1.687g/cm3，其中pd≥1.636 g/cm3的占總數的88.2%，1.636g/cm3>pd≥1.600g/cm3的占總數的5.9%，pd<1.600g/cm3的占總數的5.9%。鉆孔注水試驗滲透系數算術平均值4.81×l0-5cm/s，大值平均值5.65×l0-5cm/s，屬弱透水。

風化砂填筑料：根據室內土工試驗成果，風化砂干密度范圍值1.649～1.724g/cm3，算術平均值1.689g/cm3；相對密度范圍值Dr=0.523～0.737，算術平均值0.656，Dr≥0.7的占總數的33.3%。鉆孔注水試驗滲透系數算術平均值3.61×10-4cm/s，大值平均值3.81×l0-4cm/s，屬中等透水。

（二）壩基

大壩壩基由左壩肩、河槽段及右壩肩組成。

左壩肩（樁號O+000～O+015）自然坡度40～50°，巖性為弱風化花崗巖，弱透水，承載力特征值lOOOkPa。工程地質條件較好。

河槽段壩基巖性為弱風化花崗巖，揭露厚度為5.Om；巖石透水率5.04～5.28Lu，弱透水；承載力特征值lOOOkPa。工程地質條件較好。

右壩肩（樁號O+060～O+100）白然坡度30～40°，壩基巖性為強風化花崗巖，巖石透水率4.26Lu，弱透水；承載力特征值lOOOkPa。工程地質條件較好。

（三）溢洪道

溢洪道地層巖性主要加力東期花崗巖，為灰白色、斑狀結構、塊狀構造，地表出露的巖石多為弱風化。

兩岸邊坡，坡度較陡，坡度60°～80°，岸坡巖性弱風化花崗巖，因溢洪道發育有一斷層，斷層帶內巖石破碎，且巖石裂隙發育，邊坡不穩定。

溢洪道底板從進口到出口巖性為弱風化花崗巖，裂隙發育，在溢洪道底板處發育一斷層Fl，斷層帶寬4.Om，深6.Om，斷層帶內巖石破碎，有糜棱巖，斷層走向262°，傾向172°，傾角65°。

（四）輸水洞

輸水洞頂部壩體填料為含礫重壤土，干密度算術平均值pd=1.687 g/cm3，pd≥1.636 g/cm3的占總數88.2%，壓縮系數dVl-2=0.26MPa-1，中等壓縮性；輸水洞周圍壩體滲透系數K=5.76×l0-5cm/s，弱透水。

輸水洞基礎座于弱風化花崗巖，弱透水，承載力特征值lOOOkPa。工程地質條件較好。

三、結論

按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252-2000和《防洪標準》GB50201-94的規定，該水庫總庫容10～100萬m3，為小（II）型水庫，工程等別為5等，主要建筑物級別為5級。結合該水庫的實際規模和防洪任務，根據2007年5月編制的《河南省桐柏縣學堂溝水庫大壩安全評價報告》，結合工程地質勘查，確定學堂溝水庫除險加固工程主要內容為：1.大壩加固工程。包括大壩頂部風化砂置換，上游現澆混凝土塊護坡，下游壩坡整修，草皮護坡，新建貼坡排水、排水溝；壩頂泥結石路而硬化。2.溢洪道護砌工程。3.輸水洞進口段拆除重建及出口段工程。4.增設安全監測、管理房等管理設施。5.其它工程：包括水土保持及環境保護工程。