酥油口水庫壩址工程地質條件分析及壩型選擇

張成

（甘肅省張掖市甘蘭水利水電建筑設計院，甘肅 張掖 734000）

1 壩址區工程地質條件

工程區位于甘肅省張掖市肅南縣馬蹄鄉境內酥油口河出山口以上2.0km，地處祁連山地槽褶皺帶北部走廊南山復背斜軸部北側，斷裂構造由一系列北西西向弧形擠壓帶構成，區域地質構造穩定性較差。主要建筑物按8度地震烈度設防。

壩址區地形處在河流“U”型峽谷較順直段，谷底寬約80m，河床面高程2402～2404m；河床覆蓋沖洪積砂卵礫石層厚約3～7m；兩岸不對稱發育Ⅰ～Ⅲ級基座階地，寬度均不大，且缺失較嚴重，右岸上游段順坡存在一斷崖式凹谷地形。

壩址區分布的基巖地層為奧陶系上統（O3）灰綠色安山玄武巖及安山質凝灰巖，具斑狀結構，中～細粒，致密。安山玄武巖巖性屬堅硬巖，性脆；安山質凝灰巖巖性屬中硬巖，主要分布于右岸斷崖式地形凹谷內。壩址區斷裂構造由一系列北西西向弧形擠壓帶構成，與河流向近于垂直，巖體受擠壓破碎十分明顯。其中：左壩肩發育三條小斷層即F4、F5、F6，并以F4斷層規模最大，產狀：NW300°/NE∠50°，壓性性質，傾向下游，斷層帶寬約1.2m，面較光滑且有泥質物，由于F4、F5在壩肩交匯，使得在壩肩中部偏上游一側谷坡形成一寬約3～5m的斷層構造破碎帶巖體；右壩肩發育F7、F8兩條小斷層，位于右岸靠上游側，產狀：NW280°～3000/SW∠70～80°，分布在斷崖式凹谷地形的兩側。因此，基巖受構造強烈擠壓影響，局部節理裂隙很發育，巖石風化破碎較嚴重。壩址下游3～5km河道及其兩岸分布儲量豐富、質量合格的砂卵礫石料；壩址下游2km出山口處分布的大理巖山體是質量合格的瀝青砼用堿性骨料料源。

2 工程地質問題論證分析

2.1 壩肩穩定問題分析

左岸：邊坡類型屬硬質巖—塊狀結構巖質邊坡。經分析，無不利邊坡穩定的結構面組合。但左岸段發育三條小斷層，其中：F4位于壩軸線上游側約30m處，經分析該斷層對邊坡整體穩定基本無影響，對重力壩壩肩抗滑穩定影響較大，可研階段已否定了重力壩方案，對體型較輕的瀝青砼心墻可以滿足設計要求；F5與F4在壩肩交匯，形成上游側谷坡一寬約3～5m的斷層構造破碎帶巖體，分析認為該構造破碎帶不會造成壩肩的整體滑動，僅存在趾板基礎開挖后的局部崩塌或滑塌問題。因此，左岸對瀝青砼心墻砂礫石壩或砼面板砂礫石壩（均為土石壩型）而言，其壩肩變形與穩定均能夠滿足設計要求。

右岸：中下游段邊坡類型屬硬質巖—塊狀結構巖質邊坡，安山玄武巖巖性堅硬，巖體完整，節理裂隙緊閉，無不利邊坡穩定的結構面組合，岸坡順直而穩定，對瀝青砼心墻布置十分有利；而上游段則發育有F7、F8兩條斷層，并構成百余米寬的順坡向斷崖式凹谷地形，谷地內巖性變為安山質凝灰巖，受構造強烈擠壓影響，節理裂隙發育，巖體較破碎，風化劇烈，強風化帶深約15m，砼面板壩趾板基礎開挖后將形成高邊坡，穩定性差，會形成大的崩塌與滑塌。

2.2 壩基穩定問題分析

壩基厚層塊狀弱風化安山玄武巖及安山質凝灰巖允許承載力為2.6～2.1MPa，變形模量為9～5GPa，基巖抗變形能力較強，均可滿足設計要求；基巖中無緩傾角節理裂隙或軟弱結構面的存在，因而無巖體內的滑移穩定問題，僅存在砼（或瀝青砼）與基巖接觸面的抗滑穩定問題。

2.3 壩基、壩肩滲漏問題分析評價

經鉆孔勘探和壓水試驗資料可知，左、右壩肩和壩基強～微風化帶巖體透水性較強，水庫蓄水后，存在壩基滲漏和兩壩肩繞壩滲漏問題，不能滿足水庫蓄水要求，須采取帷幕灌漿防滲處理措施。按照規范中關于高壩的設計標準，本工程設計透水率為3Lu。

3 壩型選擇

根據壩址地形地質條件及天然建筑材料分布，結合各水工建筑物布置情況，擬對砼面板砂礫石壩和瀝青砼心墻砂礫石壩兩種壩型方案進行比較。

1）地形地貌條件比較：砼面板砂礫石壩趾板線斜穿上游側的斷崖式凹谷地形，趾板線較長，變坡和折線多，難于布置；而瀝青砼心墻基本符合布置原則，壩線較短。瀝青砼心墻壩優。

2）壩基、壩肩巖體質量及風化程度比較：砼面板壩趾板基礎坐落的上游構造擠壓帶屬BⅣ1類巖體，趾板線強風化帶在左岸段為4～6m，河床段為6m，右岸段為2～14m不等；而瀝青砼心墻基礎坐落的兩壩肩巖體屬AⅢ2類，壩基巖體屬BⅢ2類，強風化帶在左壩肩為3～6m，壩基為2～3m，右壩肩為1～2m。瀝青砼心墻壩優。

3）壩基及岸坡處理比較：砼面板壩趾板線長、變坡和折線多，局部基礎開挖深度較大，右岸段長約80m的構造擠壓破碎巖體，最大開挖深度達18m，邊坡問題較突出，處理工程量大；而瀝青砼心墻通過調整壩線，上壩線可避開左壩肩F4斷層及其與F5交匯形成的寬約3～5m的構造破碎帶巖體，則兩壩肩及壩基巖體均較完整，邊坡順直，覆蓋層薄，清基容易，邊坡穩定。

4）壩基、壩肩防滲處理工程量比較：砼面板壩防滲線路長（約400m），帷幕灌漿深度較大（左岸段35～50 m、河床段40m、右岸段35～65m不等）；而瀝青砼心墻壩防滲線路短（約230m），帷幕灌漿深度較小（左壩肩35～40 m、壩基30m、右壩肩35m）。瀝青砼心墻壩優。

5）施工工藝、造價、工期比較：砼面板壩趾板、面板施工較復雜，工程量大、造價高，工期長，但質量易于控制，施工經驗成熟；而瀝青砼心墻施工工藝較復雜，技術要求高，須專業施工隊伍和專門檢測機構精心控制質量，但工程量小、工期短。砼面板砂礫石壩稍優。

經技術經濟綜合比較，推薦上壩線瀝青砼心墻砂礫石壩壩型。

4 結語

酥油口水庫壩址區工程地質條件較復雜。左岸存在傾向下游的斷層問題，不能滿足重力壩對壩肩抗滑與抗震穩定的要求，故在可研階段否定了重力壩方案；右岸存在上游側的斷崖式凹谷地形、安山質凝灰巖、構造破碎巖體導致的深厚強風化和強透水帶等問題，故在初設階段，結合壩線比選和區域地震穩定性等因素進行了砼面板砂礫石壩和瀝青砼心墻砂礫石壩型的方案比較研究。經比選，上壩線瀝青砼心墻砂礫石壩具有地形順直壩線短、滿足抗滑及抗震穩定要求、壩基與岸坡處理工程量小、防滲處理工程量小等明顯優勢，因此推薦上壩線瀝青砼心墻砂礫石壩壩型。可供同類型工程參考。