桐柏縣學(xué)堂溝水庫(kù)工程地質(zhì)分析

周曄，賈躍東，李霞，李中澤

（桐柏縣水利局）

1 工程概況

學(xué)堂溝水庫(kù)位于桐柏縣淮源鎮(zhèn)倉(cāng)房村，系唐白河流域三夾河支流上，水庫(kù)控制流域面積2.95 km2，主河道長(zhǎng)3.00 km，河道平均比降1.57×102，大壩為粘土心墻壩，壩頂高程240.77～241.93 m，最大壩高21.88 m，壩長(zhǎng)100 m。水庫(kù)于1965 年2 月開(kāi)工，1966 年9 月竣工，是一座集防洪、灌溉為主，結(jié)合養(yǎng)殖等綜合利用的小（2）型水庫(kù)。按20 a一遇洪水設(shè)計(jì)，200 a一遇洪水校核，總庫(kù)容23.10 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容14.00 萬(wàn)m3，水庫(kù)下游有寧西鐵路、312國(guó)道、歐亞光纜等重要交通通訊設(shè)施，涉及人口0.30萬(wàn)人，耕地333.33 hm2，地理位置重要。

2 工程勘察

按照學(xué)堂溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)勘察技術(shù)要求，工程勘察的任務(wù)和要求主要為：對(duì)庫(kù)區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，對(duì)庫(kù)區(qū)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及存在的庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題如滲漏、塌岸、淤積進(jìn)行評(píng)價(jià)。進(jìn)行壩址區(qū)1：1 000地質(zhì)測(cè)繪，結(jié)合鉆孔資料查明壩址區(qū)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造，對(duì)各建筑物工程地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、訪問(wèn)、收集資料，結(jié)合鉆孔揭露情況，調(diào)查壩基防滲型式、壩體與岸坡的結(jié)合情況、運(yùn)行過(guò)程中是否出現(xiàn)壩基、壩肩滲漏、壩體裂縫、塌陷、滑坡、散浸等情況及處理措施；調(diào)查溢洪道、輸水洞運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的險(xiǎn)情。取壩體土樣進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，按壓實(shí)度0.95對(duì)壩體填筑質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，提供壩坡穩(wěn)定計(jì)算所需的物理力學(xué)參數(shù)建議值。對(duì)砂殼取樣進(jìn)行密度、含水量、顆分試驗(yàn)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)注水或滲水試驗(yàn)。對(duì)土料、砂料及石料進(jìn)行勘察試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)地、質(zhì)量、儲(chǔ)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3 壩址區(qū)工程地質(zhì)

3.1 壩體

粘性土填筑料：鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)算術(shù)平均值4.81×10-5cm/s，大值平均值5.65×10-5cm/s，屬弱透水。

風(fēng)化砂填筑料：根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)成果，風(fēng)化砂干密度范圍值1.65～1.72 g/cm3，算術(shù)平均值1.69 g/cm3；相對(duì)密度范圍值Dr=0.52～0.74，算 術(shù) 平 均 值0.66，Dr≥0.70 的 占 總 數(shù) 的33.30%。鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)算術(shù)平均值3.61×10-4cm/s，大值平均值3.81×10-4cm/s，屬中等透水。

3.2 壩基

大壩壩基由左壩肩、河槽段及右壩肩組成。左壩肩（樁號(hào)0+000～0+015）自然坡度40～50°，巖性為弱風(fēng)化花崗巖，弱透水，承載力特征值1 000 kPa。工程地質(zhì)條件較好。河槽段壩基巖性為弱風(fēng)化花崗巖，揭露厚度為5.00 m，巖石透水率5.04～5.28 Lu，弱透水，承載力特征值1 000 kPa。工程地質(zhì)條件較好。右壩肩（樁號(hào)0+060～0+100）自然坡度30～40°，壩基巖性為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，巖石透水率4.26 Lu，弱透水，承載力特征值1 000 kPa。工程地質(zhì)條件較好。

3.3 溢洪道

溢洪道地層巖性主要加力東期花崗巖，為灰白色、斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，地表出露的巖石多為弱風(fēng)化。兩岸邊坡，坡度較陡，坡度60～80°，岸坡巖性弱風(fēng)化花崗巖，因溢洪道發(fā)育有一斷層，斷層帶內(nèi)巖石破碎，且?guī)r石裂隙發(fā)育，邊坡不穩(wěn)定。溢洪道底板從進(jìn)口到出口巖性為弱風(fēng)化花崗巖，裂隙發(fā)育，在溢洪道底板處發(fā)育一斷層F1，斷層帶寬4.00 m，深6.00 m，斷層帶內(nèi)巖石破碎，有糜棱巖，斷層走向262°，傾向172°，傾角65°。

4 壩址區(qū)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

巖性為弱風(fēng)化花崗巖，弱透水，承載力特征值1 000 kPa。工程地質(zhì)條件較好。河槽段（樁號(hào)0+015～0+060）：壩基巖性為弱風(fēng)化花崗巖，揭露厚度為5.00 m，巖石透水率5.04～5.28 Lu，弱透水，承載力特征值1 000 kPa。工程地質(zhì)條件較好。右壩肩（樁號(hào)0+060～0+100）：右壩肩自然坡度30～40°，壩基巖性為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，巖石透水率4.26 Lu，弱透水，承載力特征值1 000 kPa。工程地質(zhì)條件較好。

5 壩體質(zhì)量檢查

5.1 壩體存在的險(xiǎn)情

壩頂有2.90～3.30 m 厚的風(fēng)化砂，上下游壩坡為風(fēng)化砂，滲透性不滿足規(guī)范要求。壩頂路面凹凸不平，壩迎水坡護(hù)坡石零亂，壩坡淘刷嚴(yán)重。下游壩坡無(wú)上壩臺(tái)階路，無(wú)排水溝，坑洞較多，壩坡凹凸不平，局部塌陷變形。

5.2 壩體土壓縮性評(píng)價(jià)

粘性土填筑料：根據(jù)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)成果，壓縮系數(shù)范圍值0.21～0.35 MPa-1，算術(shù)平均值0.26 MPa-1；壓縮模量范圍值4.50～7.80 MPa，算術(shù)平均值6.30 MPa，中等壓縮性。

風(fēng)化砂填筑料：根據(jù)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)成果，風(fēng)化砂壓縮系數(shù)范圍值0.17～0.23 MPa-1，算術(shù)平均值0.20 MPa-1；壓縮模量范圍值4.30～5.90 MPa，算術(shù)平均值5.10 MPa，中等壓縮性。

5.3 壩體土抗剪強(qiáng)度

風(fēng)化砂填筑料：根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，風(fēng)化砂自然快剪指標(biāo)算術(shù)平均值C=0 kPa、φ=31.30°，小值平均值C=0 kPa、φ=29.70°。

5.4 壩體滲透性評(píng)價(jià)

粘性土填筑料：含礫粉質(zhì)粘土礫石含量（＞2.00 mm）占1.70%，砂粒含量（＞7.50×102mm）占29.00%，粉粒含量（7.50×102～5.00×103mm）占39.50%，粘粒含量（＜5.00×103mm）占29.80%；滲透系數(shù)算術(shù)平均值1.55×10-5cm/s，大值平均值2.18×10-5cm/s；鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)算術(shù)平均值4.81×10-5cm/s，大值平均值5.65×10-5cm/s，屬弱透水。

風(fēng)化砂填筑料：砂粒含量（＞7.50×102mm）占90.60%，粉粘粒含量（＜7.50×102mm）占9.40%；滲透系數(shù)算術(shù)平均值3.84×10-4cm/s，大值平均值4.04×10-4cm/s；鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)算術(shù)平均值3.61×10-4cm/s，大值平均值3.81×10-4cm/s，屬中等透水。

6 溢洪道工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

6.1 基本情況

溢洪道位于大壩左側(cè)約31.00 m 的低凹處，為人工開(kāi)挖開(kāi)敞式溝槽，進(jìn)口高程237.14 m，長(zhǎng)118.00 m，底寬8.00 m，最大泄流量178.00 m3/s。

6.2 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

溢洪道地層巖性主要加力東期花崗巖，為灰白色、斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，地表出露的巖石多為弱風(fēng)化。兩岸邊坡，坡度較陡，坡度60～80°，岸坡巖性弱風(fēng)化花崗巖，因溢洪道發(fā)育有一斷層，斷層帶內(nèi)巖石破碎，且?guī)r石裂隙發(fā)育，邊坡不穩(wěn)定，建議對(duì)兩岸邊坡進(jìn)行削坡處理，施工邊坡采用坡率1.00∶0.75，并進(jìn)行護(hù)砌處理。

溢洪道底板從進(jìn)口到出口巖性為弱風(fēng)化花崗巖，裂隙發(fā)育，在溢洪道底板處發(fā)育一斷層F1，斷層帶寬4.00 m，深6.00 m，斷層帶內(nèi)巖石破碎，有糜棱巖，斷層走向262°，傾向172°，傾角65°。建議對(duì)斷層帶進(jìn)行回填處理，并對(duì)溢洪道底板進(jìn)行護(hù)砌。

7 結(jié)論與建議

庫(kù)區(qū)第四系堆積物在庫(kù)岸坡腳、沖溝中，植被較好，淤積量不大。大壩左、右壩肩及河槽段壩基巖性為弱風(fēng)化花崗巖，花崗巖弱透水。工程地質(zhì)條件較好。

壩體填筑材料在高程238.00 m以上及上、下游壩坡為風(fēng)化砂，下部填筑材料以含礫重壤土。壩體填筑含礫重壤土擊實(shí)試驗(yàn)最優(yōu)含水量為18.35%，最大干密度為1.72 g/cm3，干密度合格率為88.20%；壩體填筑風(fēng)化砂最大干密度1.85 g/cm3，最小干密度1.45 g/cm3，相對(duì)密度合格率為33.30%。輸水洞周圍壩體滲透系數(shù)K=5.76×10-5cm/s，弱透水；輸水洞基礎(chǔ)座于弱風(fēng)化花崗巖中，弱透水，承載力特征值1 000 kPa，工程地質(zhì)條件較好。

溢洪道底板從進(jìn)口到出口巖性為弱風(fēng)化花崗巖，裂隙發(fā)育，應(yīng)對(duì)底板進(jìn)行護(hù)砌處理，并對(duì)溢洪道底板處的F1斷層破碎帶進(jìn)行回填處理。