曹四家子水庫壩基滲透穩定評價

高　明

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

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曹四家子水庫壩基滲透穩定評價

高明

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

由于大壩迎水坡護坡石為黃褐色強風化巖，塊石取自溢洪道左側山體，護坡石厚僅為20cm，無碎石、砂墊層。塊石因多年風化，質脆易碎。下游坡無排水體，無護坡，故大壩滲漏嚴重，針對這種情況，文章對曹四家子水庫對壩體及壩基工程地質條件及壩基滲透穩定進行了評價。

壩基滲漏；壩體；穩定；評價；曹四家子水庫

1　概　況

曹四家子水庫位于法庫縣和平鄉曹四家子村，座落在崔家溝河上，流域重心為E123°30′，N42°38′，流域面積為6.5 km2，總河長3km，比降為6.7‰。流域范圍內平坦,上部覆蓋第四系粉質黏土，下部為粗砂、粉土及花崗巖。曹四家子水庫樞紐工程由主壩、溢洪道、輸水洞組成。

曹四家子水庫的河谷地段為第四系地層，外表上看非常平坦，是不整合的沉積於基巖之上。庫區出露的地層巖性主要為第四系砂類土和黏性土；下伏花崗巖，分布較廣。壩址表層分布有薄層砂土混合物。地下水類型主要是第四系砂層中孔隙潛水和基巖裂隙水,主要賦存在下部砂類土中,本次勘探地下水初見水位為：10.0m；初見水位高程: 50.1m；穩定水位9.5m； 穩定水位高程為:50.6m,地下水主要接受大氣降水、地下逕流補給，以地下逕流、蒸發和人工開采的方式排泄。根據對地下水采取水樣一組,進行水質分析可知:此地下水對混凝土無腐蝕性,對鋼結構中的鋼有弱腐蝕性。

2　壩體及壩基工程地質條件

2.1壩身質量檢查與評價

2.1.1壩身巖性

曹四家子水庫壩頂寬約3.0m,上覆砂土混合物，下系均質土壩。根據本次勘探鉆孔揭露可知：壩頂0～0.4為砂混土,以下為黃褐色、灰褐色或灰黑色粉質黏土, 可塑～硬塑，局部含有粗砂顆粒及少量礫石，局部有風化碎石夾層,具有殘積土的成份，下部為殘積土，為稍密狀態，稍濕。從鉆探成果來看，壩身土無明顯成層規律，狀態變化較大，土樣含砂，局部含有少量碎石。從土樣顆粒分析成果來看，土粒組成中粉粒含量最大平均達58.2%, 其次為黏粒,平均含量為21.0%, 砂粒平均含量為18.5%。礫粒平均含量為9.8%。

2.1.2 筑壩土體質量評價

填筑土塑性指數為10.8～12.0,平均為11.3,多為粉質黏土。天然干密度一般為1.68～1.71g/cm3,平均為1.69g/cm3。滲透系數為4.9×10-5～6.5×10-5cm/s,平均為5.7×10-5cm/s,弱透水性。天然含水量為17.9%～23.2%,平均為19.7%,稍濕-濕。孔隙比0.576～0.611,平均為0.593。液性指數一般為0.08～0.41，多呈硬塑狀態。上述指標說明，筑壩土體土質較堅硬,但不均勻,質量總體看來是較好的。

2.2壩基工程地質條件與評價

2.2.1地層結構

在本次勘察范圍內,據鉆探揭露,地層巖性自上而下分述如下:

第①層粗砂:黃褐色,飽和，稍密，含有礫石顆粒，石英、長石質,含有大量粉質黏土薄層,由北向南尖滅,層厚2.4m。

第②層粉土:黑灰色,含黏性土,含少量鐵錳結核及粉砂,稍濕,鉆探揭露厚度為1.0m。

第③層花崗巖全風化: 黃褐色,主要成分為石英、長石,組織結構基本破壞,已風化成砂土混合物狀態,稍濕,中密,分布連續,層厚1.0-1.1 m。

第④層花崗巖強風化: 褐黃色,中粗粒結構,塊狀構造,礦物成分石英長石及暗色礦物黑云母,節理裂隙很發育。

第⑤層花崗巖弱風化:褐黃色,塊狀構造,巖芯呈短柱狀,礦物成分石英長石及暗色礦物黑云母,節理裂隙較發育。

2.2.2壩基土承載力

各土層均作了原位測試及室內試驗,根據綜合指標統計及《建筑地基基礎技術規范》DB21/907—2005(遼寧省地方標準)，各土層承載力特征值見表1。

表1　土層承載力特征值

3　壩基滲透穩定評價

3.1壩基巖土滲透性

本次勘察對粗砂取樣進行了室內滲透試驗以獲得其滲透系數；并在野外同時進行了孔內分層注水試驗透系數，經計算整理后綜合分析，提出壩基各土層的滲透性見表2。

表2　壩基各土層滲透性表

3.2壩基滲漏

壩基基本上坐落在粗砂層上,粗砂為強透水性,當水庫水位抬高時，地下水上涌加上庫水的側向沖刷，壩體就會產生滲透破壞，此時地下水與庫水就形成了直接的水利關系，尤其在汛期，庫水補給地下水，以地下逕流方式經壩基向庫外排泄，這是庫水滲漏的主要通道，因此汛期庫水沿壩基滲流，在一定的水頭作用下溢出地表，形成管涌。當庫水水位抬高時，在壩后低洼處會有水溢出，分析這主要是由于壩身直接坐落在透水性好的砂層上,和壩基接觸部位形成了一定的滲透通道,在此處這是庫水滲漏的主要通道。因此汛期庫水沿此處滲漏，在一定的水頭作用下溢出地表，形成沼澤帶，甚至形成小的溪流。

4　結論與建議

1)筑壩土體主要由粉質黏土組成,含碎石和砂,呈硬塑狀態, 天然干密度一般為-68～1.71g/cm3,平均為1.69g/cm3。標貫擊數N=7.0-33.0擊,壩身整體性一般,整體強度較高,弱滲透性,均勻性較差,總體看壩身質量還是較好的。

2)壩基土具有一定的承載力，壩基在主河道部位直接坐落于第①層粗砂之上。

3)壩身為粉質黏土,土質較不均勻，弱滲透性，壩基為粗砂,強滲透性,當水庫水位抬高時,會在壩后形成沼澤帶,建議采取適當的防滲措施處理，如采取高壓注漿防滲、靜壓注漿防滲帷幕和深層攪拌防滲帷幕等施工處理方法。

4)本區地下水類型為孔隙潛水和基巖裂隙水。補給來源為大氣降水和地下逕流，以地下逕流、蒸發和人工開采方式排泄。地下水枯水期和豐水期水位變幅為1～2m。

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1007-7596(2016)06-0072-03

2016-04-22

高明(1986-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水文測驗、整編及水資源評價等工作。

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