牛路水庫壩區節理統計分析與評價

楊小偉,楊偉麟

(廣州市水務規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510640)

牛路水庫壩區節理統計分析與評價

楊小偉,楊偉麟

(廣州市水務規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510640)

基于從化牛路水庫壩址區節理裂隙發育情況，統計并繪制節理裂隙玫瑰圖，分析主要發育節理對兩岸邊坡、壩基滲漏及壩基抗滑穩定性的影響，并對主要工程地質問題提出相應的處理措施，從而為水工建筑物的布置及類似的工程提供一定的參考。

牛路水庫；節理；節理玫瑰圖；處理措施

1 工程概況

牛路水庫位于廣州從化區良口鎮，壩址位于流溪河的一級支流的中游，區域地處嶺南山系南緣，地形北高南低，地貌特征為低山丘陵區，地勢由南西向北東傾斜。牛路水庫是以城市供水為主，兼有防洪、發電、灌溉、旅游等綜合效益的水利樞紐工程，正常蓄水位高程為177.5 m，正常庫容為6 297萬m3，總庫容為 6 663萬m3。工程等別為Ⅲ等，規模為中型水庫。其主要建筑物有大壩、電站廠房和引水隧洞等。

區域地處華南華夏系構造帶與南嶺東西向構造帶交接地帶，主要構造運動以燕山期大規模巖漿活動為主。工程區內并沒有明顯的較大斷裂地質構造，工程區周邊存在斷層構造，主要為獨石山斷裂帶和溫泉斷裂帶，由于兩斷層離庫區較遠，對工程區影響較小。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306—2015)，工程區地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應譜特征周期0.35 s，相應地震基本烈度等于Ⅵ度。根據區域構造穩定性分級，本區域構造穩定性好。

構成庫盆的地層巖性單一，主要是燕山第三期中心相或過渡相淺肉紅色、灰白色中粗粒、粗粒黑云母花崗巖，巖體因受后期構造影響，裂隙發育，沿裂面多發生綠泥石化或綠簾石化，呈條帶分布，巖石較堅硬；兩岸山坡地表為殘坡積棕紅色粘土質砂覆蓋；河床多為漂石、砂卵礫石堆積，厚度小。

庫區內的地表水體主要為河水，分布較廣泛。地下水類型主要以第四系孔隙潛水及基巖裂隙水為主。第四系孔隙潛水主要沿沖洪積層分布。基巖裂隙水主要以塊狀巖類裂隙水為主，由地表水補給[1-2]。

2 壩型對地基的要求

綜合考慮樞紐布置、地質、施工條件、運行管理等影響因素，選定碾壓混凝土重力壩作為本工程壩型。碾壓混凝土重力壩由非溢流壩段和溢流壩段組成。重力壩壩頂高程為180.0 m，防浪墻高程為181.2 m，壩長為389.19 m，建基面高程為110.2 m，最大壩高為69.8 m，壩區總體平面布置示意見圖1。混凝土重力壩對地基的基本要求主要有：具有足夠的巖體強度，以承受壩體壓力；具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩定要求和減少不均勻沉陷；具有足夠的抗滲性，以滿足滲透穩定要求等。

圖1 壩區總體平面布置

壩基巖體為花崗巖弱風化帶～微風化帶，能滿足強度要求及不均勻沉陷要求。壩基巖體節理較發育，其對兩岸邊坡、壩基滲漏、壩基抗滑穩定均存在一定的影響。因此，應摸清壩區節理的分布規律及主要發育節理的特征。

3 節理分類

節理是指有一定成因、形態和分布規律的裂隙，也是巖體中未發生位移的破裂面，破裂面兩側巖層無明顯的相對位移[3-4]。節理按力學屬性可分為張節理和剪切節理兩類，其特征見表1。

表1 節理力學分類及特征

4 壩區節理統計

壩區節理裂隙比較發育，規模大小不一。根據河床及兩岸平硐地質測繪，結合鉆探巖芯揭露，壩區巖體中主要發育節理有如下3組：

①40°～50°/SE或NW∠63°～88°，走向與河流大角度相交，剪性，延伸大多較短，閉合～微張，4～6條/m。

②80°～90°/SE或NW∠40°～50°，剪性，延伸較短，閉合～微張，1～3條/m。

③20°～30°/NW∠15°～30°，走向與河流近于垂直，節理面舒緩波狀，張性，延伸較長，張開寬0.1～0.5 cm， 2～4條/m。該節理裂隙主要發育于強風化帶～弱風化帶巖體中。在強風化帶內，順節理面風化嚴重，多呈全風化條帶，地下水滲流攜運次生泥土充填于節理中，具水平卸荷特性。壩區節理玫瑰示意見圖2。

圖2 壩區節理玫瑰示意

據統計：① 強風化帶節理面鐵錳質渲染呈黑褐色、黃褐色，節理中多充填次生泥土，巖體節理線密度為4～6條/m、連通率約85%。 ② 弱風化帶節理面鐵錳質輕微渲染，呈淺黃褐色，節理間多無充填，巖體節理線密度為2～4條/m、連通率約75%。

5 節理對工程影響性分析

根據壩區節理玫瑰圖可知，壩基巖體主要受3組節理切割，各組節理對工程的影響如下。

1) 40°～50°/SE或NW∠63°～88°節理分布在壩頭兩岸，傾向南東的節理對左岸邊坡穩定不利，傾向北西的節理對右岸邊坡穩定不利。

2) 80°～90°/SE或NW∠40°～50°節理若分布在壩基，可能形成連通壩基上下游的滲漏通道；若分布在壩頭兩岸，傾向南東的節理對左岸邊坡穩定不利，傾向北西的節理對右岸邊坡穩定不利。

3) 20°～30°/NW∠15°～30°緩傾角節理，走向與壩軸線近于平行，該軟弱結構面的產狀愈平緩，由壩體自重力和水平推力組成的合力作用在其上的向下游的下滑力愈大，抗滑力愈小，對壩基巖體抗滑穩定愈不利。雖該緩傾角結構面傾向上游，但易與壩踵附近的橫向切割面和平行于河流方向的側向切割面組合成楔形體，直接由河床面滑出[5-6]。

6 主要工程地質問題處理措施

6.1邊坡處理措施

結合地形地質條件，左、右壩肩高邊坡應根據地形布置，開挖邊坡高度自下而上均為10.0 m，另開挖邊坡時應分級設置馬道，馬道寬約2 m，開挖邊坡坡比根據實際地形從下到上依次在1∶0.75～1∶1.50之間選擇。邊坡防護主要采用檔墻、錨索格梁支護、三維網植草。

6.2滲漏處理措施

由于壩區巖體節理較發育，且部分壩段基礎置于弱風化帶上部，形成連通壩基上下游滲漏通道的節理80°～90°/SE或NW∠40°～50°，為了提高壩基巖石的完整性和承載能力，在壩基上游和下游側各設3排固結灌漿，孔距為3.0 m，中間部位固結灌漿，孔距為6.0 m，固結灌漿孔深在中間部位分別為6.0～8.0 m、上游側8.0～15.0 m。固結灌漿壓力通過灌漿試驗確定，在不掀動基礎巖石的原則下，應盡量取較大值。對緩傾角節理或裂隙較發育的基巖，灌漿壓力應適當降低[7-9]。

6.3深層抗滑處理措施

根據工程實際地質條件，對于河床埋藏較淺的緩傾角軟弱破碎帶，可全部挖除，回填混凝土；對于兩岸埋藏較深的緩傾角軟弱破碎帶，若能滿足穩定的條件下可以部分挖除，可沿其走向每隔一定距離挖一平洞，洞的頂部和底部均嵌入堅硬完整的巖層中，然后回填混凝土，形成混凝土鍵以提高其抗滑能力。同時，為增加壩體的完整性，挖除回填后，尚可進行固結灌漿。

7 結語

本文結合牛路水庫的工程實例，簡要的分析了壩區節理的發育情況及對工程的影響，并提出了主要工程地質問題的處理措施，得到如下結論。

1) 花崗巖區域主要發育節理有3組，其將花崗巖切割成塊狀。牛路水庫壩區節理規模大小不一，具水平卸荷特性。

2) 節理對壩區的影響主要有如下3個方面：兩岸壩肩邊坡穩定、壩區上下游滲漏穩定、壩基深層抗滑穩定。

3) 混凝土重力壩深層抗滑穩定性主要受緩傾角軟弱結構面控制，應采用挖除回填混凝土處理。

4) 花崗巖區域節理發育情況具有相似的特征，但在施工開挖時應積極的參與驗槽，為其他類似工程提供一定的參考。

[1] 廣州市水務規劃勘測設計研究院.廣州市牛路水庫建設工程地質勘察報告(初步設計階段)[R].廣州：廣州市水務規劃勘測設計研究院，2016.

[2] 水利水電工程地質勘察規范:GB 50487—2008[S].

[3] 彭土標.水力發電工程地質手冊[M].北京：中國水利水電出版社,2011.

[4] 楊連生.水利水電工程地質[M].武漢：武漢大學出版社，2004.

[5] 戴呈祥.土壩滲漏裂隙通道探測方法探討[J]. 廣東水利水電, 2002(10): 28-30.

[6] 葛軍輝，丁耿龍.惠州抽水蓄能電站廠房區巖體節理網絡分析研究[J].廣東水利水電,2009(9): 11-13.

[7] 孔繁在.合面獅水庫大壩除險加固處理[J]. 廣東水利水電, 2008(8): 49-51.

[8] 袁偉力.復雜地質條件下的帷幕灌漿施工技術[J]. 廣東水利水電, 2009(7): 55-57.

[9] 水工建筑物水泥灌漿施工技術規范：SL 62—2014[S].

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Statistical Analysis and Evaluation of Joints in Dam Area of Niulu Reservoir

YANG Xiaowei , YANG Weilin

(Guangzhou Water Planning Survey and Design Institute，Guangzhou 510640，China)

Based on the development of joint in the dam site of Conghua Niulu Reservoir, joint rose chart have been drawn. The influences of main development joints on slope stability, dam foundation leakage and anti - sliding stability of dam foundation are analyzed, and the corresponding treatment measures to the main engineering geological problems are put forward, so as to provide a reference for the layout of hydraulic structures and similar projects.

Niulu Reservoir；joint；joint rose chart；treatment measures

2016-10-12;

2016-11-04

楊小偉(1986),男,碩士，工程師，從事巖土勘察與設計工作。

TV64;TV22.34