禹寨水庫工程地質評價

□郝深志（河南省水利勘測有限公司）

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禹寨水庫工程地質評價

□郝深志（河南省水利勘測有限公司）

禹寨水庫位于新密市西南部，是一座防洪、灌溉等綜合利用的小型水庫，主要建筑物包括大壩、溢洪道、輸水洞等，壩型為粘土心墻壩。壩址區有三條斷層穿過，滲漏嚴重，文章針對大壩填土質量、壩基滲漏等問題進行分析、評價，對水庫加固處理設計、施工具有指導作用。

水庫；地質問題；評價

1　工程概況

禹寨水庫位于新密市西南部，主要建筑物包括大壩、溢洪道、輸水洞等，壩型為粘土心墻壩，壩頂長度145 m，壩頂寬3.50 m，壩頂高程274.50 m，最大壩高31.90 m；溢洪道堰頂高程268.60 m，長100 m，最大泄量164 m3/s；輸水洞洞身結構為漿砌石污工涵洞。

2　工程水文地質條件

2.1地形地貌

禹寨水庫位于新密市西南部平陌鎮與超化鎮交界處，平陌鎮禹寨村，屬低山丘陵區。水庫區為低山區河谷地貌，河谷兩岸多為緩坡，天然坡度一般25°～30°。

2.2地層巖性

除壩體為人工填土外，主要為第四系全新統沖積成因的混合土卵石、上更新統沖洪積成因黃土狀低液限粘土，震旦系石英砂巖和泥巖。工程區地層根據時代、成因、巖性及其物理力學性特征，共劃分為6個巖土體單元。

2.2.1人工堆積

為筑壩土，巖性以低液限粘土為主。第①層素填土（低液限粘土）（QS）：淺黃色、灰黃、淺棕黃色，可塑狀，局部可見黑色鐵錳質斑點，偶含鈣質結核，土質不均一，以低液限粘土為主，局部雜小礫石、碎石等。該層以河床中心最厚，層底高程234.40～264.80 m。大壩下游坡腳處為塊石砌筑的排水棱體，頂面寬1.50 m左右，平行于壩軸線延伸至兩岸。

2.2.2第四系全新統

沖積成因，主要分布于壩下游河床段，巖性為混合土卵石。第②層混合土卵石（Qal4）：卵石成分為紫紅色石英砂巖、灰黃色泥巖，粒徑一般2～8 cm，個別為10 cm左右，次棱角狀，混合土卵石中卵石含量55%左右，泥砂質含量45%左右，厚度4.20～10.50 m；巖性不均一，局部表層及下部有厚度不大的低液限粉土。該層主要分布于壩下游河床內。

2.2.3第四系上更新統

坡積或沖洪積成因，巖性為碎石土和低液限粘土。第③層碎石土（Qdl3）：碎石成分主要為紫紅色石英砂巖、少量灰黃色泥巖，粒徑一般2～8 cm，個別＞10 cm，次棱角狀，碎石含量60%左右，泥礫含量40%左右，厚度3.90～6.20 m。該層主要分布于溢洪道處。第④層低液限粘土（Qalpl3）：棕黃色，可塑狀，具針狀孔結構，局部為大孔隙，垂直節理較發育，偶含鈣質小結核，可見有黑色鐵錳質條紋，主要分布于大壩下游河床兩側。該層主要作為壩體填筑土料。

2.2.4震旦系

巖性為石英砂巖和泥巖。第⑤層石英砂英（Z）：紫紅色，中細粒結構，薄～中厚層狀構造，鐵硅質膠結，巖石致密堅硬，抗風化能力強，多為弱～微風化，巖芯多呈10～30 cm的柱狀，局部少量破碎呈塊狀，近垂直和高傾角裂隙較發育，裂隙面較平展。巖層產狀為：傾向210°～215°，左岸傾角較陡，為40°～70°，局部近直立，右岸傾角較緩，為12°～14°。該層在壩址區兩側均出露地表。第⑥層泥巖（Z）：灰黃色、黃綠色，泥質結構，薄～中厚層狀構造，鈣質膠結，巖石較堅硬，抗風化能力較強，多為弱～微風化，巖芯多呈18～35 cm柱狀，局部少量破碎呈塊狀，近垂直和高傾角裂隙較發育。傾向210°～240°，傾角為24°～40°。該層在大壩上下游均有出露地表。

2.3地質構造與地震

工程區位于華北準地臺黃淮海坳陷西南部。新構造分區位于豫皖隆起～坳陷區的中部，區域構造線方向主要為北西向和北東向，次為近東西向。壩址區發現3個斷層，現分述如下：F1斷層：走向145°，傾向南西，傾角約50°，破碎帶寬1～2 m，位于左壩肩溢洪道處。F2斷層：走向109°，傾向南西，近直立，破碎帶寬2～3 m，斷層面見有燒痕。該斷層位于F1斷層下游約30 m處。F3斷層：走向106度，與壩軸線近平行，傾向南西，傾角約45°，斷層面見有光亮擦痕。該斷層位大壩右壩肩處。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）：該場區地震動峰值加速度為0.10g，相當于地震基本烈度Ⅶ度區。

3　工程水文地質問題及評價

3.1問題

通過勘察，禹寨水庫壩址區主要存在大壩填土質量局部較差、壩基滲漏等問題。

3.2地址評價

3.2.1壩體填土質量評價

水庫大壩填土根據擊實試驗成果，最大干密度1.66 g/cm3，將干密度1.61 g/cm3作為填筑土質量評定依據，≥1.61 g/cm3的定為填筑質量較好。填土天然干密度 ρd范圍值 1.37～1.75 g/cm3，其中ρd≥1.61 g/cm3者共12組，占48.0%，ρd＜1.61 g/cm3者占58.0%。大壩填土整體填筑質量較差，但填土不均，整體評價為填筑質量差。

3.2.2壩基滲漏問題

大壩壩基為石英砂巖和泥巖，基巖面下5～6 m范圍內，巖體多為弱風化，裂隙較發育，鉆進過程中常不回水，漏水現象較嚴重，其下部巖體多為微風化，巖體較為完整且較堅硬，滲透漏水量很小。本次勘察中，針對壩基巖體滲漏問題作了壓水試驗，試驗成果見表1。基巖面下5～6 m范圍內，石英砂巖透水率為15.30～31 Lu，泥巖透水率為19.50～2.10 Lu，具中等透水性；基巖面6 m以下范圍內，石英砂巖透水率為8～9.70 Lu，泥巖透水率為7 Lu，具中弱透水性。因此，壩基基巖裂隙及風化帶為壩址區滲漏途徑之一。因而防滲處理措施應針對壩基巖體滲漏而考慮。

表1　各土、巖體單元滲透試驗統計成果表

4　結論與建議

禹寨水庫大壩壩址區主要存在大壩填土質量、壩基基巖滲漏等問題。建議對大壩壩體進行粘土灌漿處理，壩基基巖進行帷幕灌漿處理；對溢洪道區斷層帶破碎巖體進行錨噴支護處理；修建消能設施，消力池基礎座于第②層混合土卵石中；修建交通橋，交通橋基礎采用墩基礎，建基面應置于弱風化石英砂巖中，交通橋基礎亦可采用樁基礎，樁端應嵌入微風化石英砂巖中；對輸水洞進行修補或更換。

［1］張帆等.燕山水庫壩基滲漏及其滲透變形問題分析［J］.西部探礦工程，2009（3），133-136.

［2］郝深志等.長嶺水庫工程地質問題及評價［J］.河南水利與南水北調，2013（16），114-115.

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

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1673-8853（2016）06-0138-02

郝深志，男，工程師，從事水利水電工程、巖土工程地質勘察和基礎處理施工工作。

2016-03-23