某水庫壩址工程地質條件及壩型比選研究

摘要：經過對某水庫壩址工程地質條件研究，明確該水庫壩址存在一定的滲漏及壩基穩定性問題，并給出相應的治理措施。且根據該壩址的工程地質情況，對重力壩及面板堆石壩兩種壩型進行比選，并選擇了更為優異的混凝土重力壩為壩型。

關鍵詞：工程地質條件;繞壩滲漏;壩基穩定性;壩型比選

1 工程概況

某水庫位于六盤水市鐘山區大灣鎮，距六盤水市約33km，交通較為便利。水庫校核洪水位1903.3m，總庫容萬908萬m3，正常蓄水位為1902m，相應庫容為857萬m3，興利庫容784萬m3，最大壩高79.5m。水庫主要任務是向下游大灣工業園區及其周邊村寨供水，同時兼顧部分農田灌溉。

2 水庫壩址工程地質條件

2.1 地形地貌

該水庫壩址位于跌摸撈溝口下游約250m，關門山上游約380m，河谷呈基本對稱寬“V”型，兩岸坡地形坡度高程1910m以下35°～45°，左岸高程1910m以上10°～15°，右岸1910m以上20°～25°。左岸坡地形較順直，右岸上、下游發育有沖溝，負地形較突出，壩址河段河床平直。

2.2 地層巖性

經現場地質調查及ZK2鉆孔揭示，壩址分布地層巖性單一。左岸坡在高程1930m以上緩坡分布殘積、殘坡積粘土夾碎石，鉛直厚度2～3m，以下零星分布殘坡積碎石土。右岸坡分布殘坡積碎石土，鉛直厚度2～4m。河床分布沖洪積砂礫石夾漂石、塊石，鉛直厚度4.0～5.0m。河床及兩岸坡分布基巖均為二疊系上統峨眉山組（P2β）深灰色、暗綠色隱晶至細晶厚層塊狀玄武巖及凝灰質玄武巖，底部（河床段埋深約50m）夾凝灰巖。

2.3 地質構造及物理地質現象

壩址河床無斷層構造通過，為簡單的單斜構造，似層面產狀為N55°W/SW∠15°～30°，傾右岸偏下游，河谷為斜向谷。壩址地質構造主要表現為巖體節理裂隙。經勘察，壩址物理地質現象不明顯，主要表現為局部淺層巖體卸荷、巖體風化、岸坡殘積及殘坡積覆蓋層堆積，均不突出，無較大規模的不良物理地質現象存在。巖體風化主要在左、右岸坡中上部表現較突出，根據巖體節理裂隙發育程度、顏色及光澤度、破碎情況等，河床強風化下限鉛直深度2～4m，左岸強風化下限鉛直深度6～12m、水平深度10～30m，右岸強風化下限鉛直深度8～10m、水平深度8～20m。

2.4 巖溶水文地質

壩址巖溶水文地質條件簡單，由于壩址分布二疊系上統峨眉山組（P2β）玄武巖非可溶巖層組，無巖溶發育，也無巖溶地下水，地下水主要為淺層基巖裂隙水及覆蓋層孔隙水，經短暫循環后排泄補給河水，壩址處河流為補給型。

3 壩址工程地質條件初步評價

3.1 壩基條件

壩址河床分布沖洪積砂卵礫石層，經地質測繪及鉆孔揭露，厚4.0～5.0m，結構松散，其承載力不能滿足建壩要求，不能作為大壩基礎，須開挖清除。下伏基巖為二疊系上統峨眉山組（P2β）厚層塊狀玄武巖，凝灰巖軟質巖。據鉆孔揭示及壓水試驗資料，巖體風化不突出，強風化層較薄，鉛直深度為2～4m。強風化層巖體節理裂隙發育，巖體較破碎，完整性較差，壩基巖體質量為BIV2類，不宜作為剛性重力壩壩基，也不宜作為面板堆石壩趾板基礎，建議開挖清除。弱風化層巖體節理裂隙也較發育，但多呈剪性，閉合性性較好，巖體整體較完整，層厚為6～8m，壩基巖體質量為BIII2類巖體，是各種壩型的良好壩基持力層。

3.2 邊坡條件

左岸高程1910m以上地形較平緩，坡度10°～15°，分布厚度不大的殘積、殘坡積碎石土。在高程1910m以下地形坡度35°～45°，基巖基本裸露。岸坡分布地層巖性均為二疊系上統峨眉山組（P2β）玄武巖，厚層塊狀結構，自然邊坡穩定。開挖邊坡總體為巖質邊坡，巖體似層產狀總體傾右岸偏下游，但傾角較平緩，在弱風化以下閉合性較好。強風化層巖體節理裂隙較發育，巖體較破碎，完整性較差，但分布厚度不大。邊坡巖體無不利穩定的長大結構面或結構面組合，開挖邊坡整體穩定性較好，邊坡穩定主要是淺層強風化巖體的局部失穩。結合自然邊坡穩定坡度，建議開挖邊坡比：覆蓋層1∶1～1.5，強風化巖體1∶0.75～1;弱風化巖體1∶0.5～0.75。并采取噴錨支護處理。

右岸岸坡地形坡度35°～45°，在高程1910m以下分布厚2～3m的殘積、殘坡積覆蓋層，基巖基本裸露，地層巖性均為二疊系上統峨眉山組（P2β）玄武巖，厚層塊狀結構，自然邊坡穩定。開挖邊坡總體為巖質邊坡，巖體似層產狀總體傾右岸偏下游，但傾角較平緩，在弱風化以下閉合性較好。強風化層巖體節理裂隙較發育，巖體較破碎，完整性較差，但分布厚度不大。邊坡巖體無不利穩定的長大結構面或結構面組合，開挖邊坡整體穩定性較好，邊坡穩定主要是淺層強風化巖體的局部失穩。結合自然邊坡穩定坡度，建議開挖邊坡比∶強風化巖體1∶0.75～1;弱風化巖體1∶0.5～0.75。并采取噴錨支護處理。

3.3 防滲條件

壩址河床及左、右岸分布地層均為二疊系上統峨眉山組（P2β）玄武巖，為非可溶巖可靠隔水層。經水庫滲漏分析，水庫不存在左、右岸低鄰谷及壩址深部滲漏問題，僅存在壩基（肩）淺層的繞壩滲漏問題，滲漏形式為基巖裂隙型滲漏，須作防滲處理，具體防滲方案為：以正常蓄水位為防滲頂界，防滲底界以巖體透水率≤3Lu為控制標準，考慮到壩基滲透穩定情況，建議按2/3倍壩高考慮防滲底界。兩岸以正常蓄水位水平嵌深至弱風化巖體50m為防滲端點，河床段擬定防滲底界高程為1770m，即嵌深建基面以下約53m。壩址防滲線全長約300m，防滲面積為17500m2。

4 壩型選擇

4.1 壩型適宜性分析

從地形條件分析，壩址河谷呈基本對稱寬“V”型，岸坡地形坡度為35°～45°，左岸坡在1910m以上較平緩，右岸坡總體一致。河谷在正常蓄水位1902m時對應谷寬為190m，寬高比為2.8∶1。兩岸坡地形不順直，上、下游均發育有切深不等的沖溝，岸坡負地形較突出。地形條件不宜建拱壩，適宜建重力壩和面板堆石壩，以下針對這兩種壩型方案進行工程地質條件比較。

4.2 壩型工程地質條件比較

4.2.1 重力壩

根據壩址區地形地貌、地質巖性等地質條件，結合水工建筑物特性及布置要點推薦壩址適宜建重力壩。經分析，壩址巖體發育節理裂隙多呈剪性、且短小、貫穿性差，似層面不平直、光滑，具有一定的咬合力，壩基基本不存在深層抗滑穩定問題，壩基巖體承載力可滿足壩基要求，進行相應的防滲處理和加固后，可作為建基巖體建議設計根據提供的抗滑穩定破壞模式及地質參數進行穩定性驗算復核。根據現場地質調查，壩肩邊坡基本為巖質邊坡，因巖層產狀較平緩，似層面發育不明顯，開挖邊坡整體穩定性較好。由于強風化層巖體節理裂隙較發育、巖體較破碎，開挖邊坡卸荷危巖體崩塌、掉塊等局部失穩問題，但坡不高，穩定問題不突出，進行放坡開挖及噴錨支護處理即可。

4.2.2 面板堆石壩

趾板基礎：河床覆蓋層結構松散，不能作為趾板基礎，須清除。岸坡基巖多出露，強風化層巖體河床鉛直下限深度2～4m，基礎開挖量不大，基礎置于弱風化層巖體上部或強風化巖體下部即可;堆石體基礎：堆石壩對壩基承載力要求不大，但河床砂礫石覆蓋層為松散結構，不能作為壩基基礎，須開挖清除，基礎置于基巖上即可。

溢洪道邊坡：根據地形條件，溢洪道布置于左岸，開挖邊坡基本為巖質邊坡，邊坡無不利穩定的結構面或結構面組合，邊坡整體穩定。由于強風化層巖體裂隙較發育、巖體較破碎，開挖邊坡存在卸荷危巖體崩塌、掉塊等局部失穩問題。因開挖邊坡較高，穩定問題較突出，需進行放坡開挖及噴錨支護處理。

4.3 壩型比選

根據工程區域地形及地質條件等條件重力壩工程地質條件與面板堆石壩基本一致，只是面板堆石壩方案由于溢洪道開挖存在的邊坡穩定問題較重力壩方案突出。因此，推薦碾壓混凝土重力壩方案作為該水庫壩型。

5 結語

通過以上研究可知：某水庫地形地質條件較為復雜，邊坡完整性較差，但穩定性較好;存在壩基（肩）淺層的繞壩滲漏問題，需做防滲處理。根據壩址工程地質條件，得出剛性重力壩優于面板堆石壩，因此選用重力壩為壩型。

參考文獻：

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[2]任夢寧，楊聚利，任培琦.老撾南俄4水電站壩址工程地質條件及壩型比選[J].資源環境與工程，2017，31（05）：585589.

項目：六盤水師范學院創新創業項目（201881）

作者簡介：羅歡（1997），男，主要從事地質工程相關工作。

*通訊作者：熊燦娟（1987），女，貴州大方人，主要從事地質類相關教學與研究。