登亨水庫下壩址巖溶水文地質(zhì)特征及建壩影響評價(jià)＊

鮑吉澤，熊燦娟

登亨水庫下壩址巖溶水文地質(zhì)特征及建壩影響評價(jià)＊

鮑吉澤1，熊燦娟2

（1.貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽 550000；2.六盤水師范學(xué)院，貴州 六盤水 553004）

通過對壩址區(qū)巖溶水文地質(zhì)的調(diào)查及勘探，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜，巖溶發(fā)育受巖性、構(gòu)造控制明顯，整體巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。壩址區(qū)地下水以巖溶暗河水、巖溶管道水為主，含水層處于較強(qiáng)的飽水狀態(tài)，區(qū)內(nèi)地下水有受阻抬升現(xiàn)象。巖溶水文地質(zhì)條件對擬建大壩的壩基、帷幕及基坑存在極大的不利影響，在此建高壩存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。

褶皺；巖溶水文地質(zhì)；構(gòu)造運(yùn)動；斷層

1 工程概述

登亨水庫為擬建水庫工程，位于六盤水市北部木果鎮(zhèn)境內(nèi)，工程所在河流為連山河，該河流在天生橋以上為明流，天生橋至下游七股水為暗河。所選下壩址位于七股水（暗河出口），設(shè)計(jì)最大壩高119 m，建筑物為碾壓混凝土拱壩。

2 區(qū)域地質(zhì)

工程區(qū)地處貴州西部第一梯級面向黔中第二梯級面過渡的斜坡地帶，山脈多順應(yīng)地質(zhì)構(gòu)造呈北西—南東走向，總體地勢北西高南東低。

區(qū)內(nèi)地貌多樣，受新構(gòu)造運(yùn)動間歇性抬升、掀斜及河流水文網(wǎng)演變影響，地貌由近河岸分布的山頭、緩丘坡地和峰叢洼地、壩子等演化為深切峽谷。出露地層巖性以碳酸鹽巖為主，主要地層有：石炭系（C）碳酸鹽巖夾碎屑巖；二疊系下統(tǒng)（P1）碎屑巖含劣煤，二疊系中統(tǒng)（P2）碳酸鹽巖、玄武巖；第四系（Q）地層。構(gòu)造體系以北西向構(gòu)造為主，由一系列展布一致的褶皺和斷層組成。

區(qū)內(nèi)可溶巖分布廣泛，巖溶形態(tài)豐富多樣。地下水受降水滲入補(bǔ)給后，沿巖溶管道、裂隙、孔隙徑流運(yùn)移，在溝谷、岸坡以巖溶泉、裂隙泉、斷層泉的形式排泄并補(bǔ)給河水，河水在徑流過程中又通過落水洞、暗河補(bǔ)給地下水，地下水與河水的補(bǔ)排關(guān)系相互交替進(jìn)行，總體自西北向東南補(bǔ)給本區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面—連山河與大河相交處。

3 壩址地質(zhì)簡況

下壩址位于暗河出口，七股水河段，河谷為深切“V”形河谷。壩區(qū)出露地層有二疊系茅口組（P2m）灰?guī)r和峨眉山玄武巖（P2β），灰?guī)r分布于上游，玄武巖分布于下游，如圖1所示。主要構(gòu)造為區(qū)域斷層F2，該斷層沿溝谷發(fā)育，縱向穿過壩址區(qū)左岸山體，斷面傾向山內(nèi)，傾角70°左右，斷層破碎帶寬20～25 m，結(jié)構(gòu)松散。其次發(fā)育構(gòu)造為f小斷裂，該斷裂從出水口沿左岸向埡口延伸，斷面傾向河谷，傾角60°～70°，影響帶巖體破碎。壩區(qū)地下水以巖溶溶洞水、巖溶管道水為主，多個(gè)巖溶泉水出露，流量較大。根據(jù)壩區(qū)地層巖性特征可將P2m劃分為富水性強(qiáng)的強(qiáng)巖溶含水層，P2β劃分為富水性弱的基巖裂隙含水層，P2β為相對隔水 地層。

圖1 登亨水庫下壩址水文地質(zhì)簡圖

3.1 巖溶發(fā)育條件

巖性：鉆孔揭露，壩址區(qū)灰?guī)r巖性較純，易溶蝕，地表溶溝、溶槽、溶隙發(fā)育。

構(gòu)造：壩址區(qū)發(fā)育的陡傾斷層構(gòu)造帶是區(qū)內(nèi)地下水富集和循環(huán)區(qū)，溶蝕較為強(qiáng)烈。沿?cái)鄬覨2破碎帶發(fā)育溶洞、天窗，發(fā)育溶洞寬15～20 m，高2～5 m，洞內(nèi)見大量石鐘乳，溶蝕的規(guī)模和強(qiáng)度在區(qū)內(nèi)表現(xiàn)最高。經(jīng)鉆孔揭露，f斷層影響帶上多發(fā)育巖溶洞隙，寬5～10 m，其巖溶發(fā)育程度均比同層里的其他部位高。

地下水：壩址處于富水區(qū)域，位于茅口組（P2m）巖溶地層與玄武巖（P2β）隔水地層界線附近，為區(qū)域地表水、地下水集中排泄區(qū)，有多個(gè)泉水點(diǎn)出露，最大泉水點(diǎn)為S42，枯季流量1～2 m3/s。上游集雨面積約230 km2，來水充沛，水動力充足。

綜上，壩址區(qū)出露巖性，地層結(jié)構(gòu)，地質(zhì)構(gòu)造及地下水為該區(qū)提供了極佳的巖溶發(fā)育條件。

3.2 巖溶發(fā)育規(guī)律

3.2.1 縱向上

壩址區(qū)巖溶發(fā)育受區(qū)域斷層F2控制，主要沿河谷發(fā)育暗河、溶洞、天窗，通過現(xiàn)場調(diào)查勘探，暗河發(fā)育規(guī)模較大且具有多分支、多層性，大致可分3層，分布高程在1 680～1 740 m，主洞從天窗沿?cái)鄬酉蛳掠伟岛映隹诎l(fā)育。受新構(gòu)造運(yùn)動間歇性抬升、掀斜，早中期巖溶隨著地下水不斷掏蝕、下切，巖溶規(guī)模不斷擴(kuò)大，加之處于斷層破碎帶上，在重力作用下產(chǎn)生局部巖溶崩塌。受下游玄武巖隔水層地層影響，壩址區(qū)巖溶在空間上受到限制，呈現(xiàn)出向深部擴(kuò)蝕現(xiàn)象，鉆孔揭露，暗河最下層底板已低于出口約30 m。

3.2.2 橫向上

壩址區(qū)在兩岸分水嶺內(nèi)較高區(qū)域發(fā)育巖溶洼地、落水洞，斜坡地段主要發(fā)育巖溶管道，管道多沿地形上呈溝、槽的方向發(fā)育，在茅口組（P2m）巖溶地層與玄武巖（P2β）隔水地層界線附近，管道沿界線發(fā)育，近河床段發(fā)育深度在20～60 m范圍的灰?guī)r地層。通過鉆探揭露、鉆孔跨孔電阻率CT測試反映，接觸帶巖溶管道內(nèi)見泥沙半充填至全充填，巖溶發(fā)育呈管網(wǎng)狀，具有多層性，管道最大直徑約10 m，一般為2～6 m，有繼續(xù)溶蝕擴(kuò)大趨勢，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈。

綜上，壩區(qū)巖溶極發(fā)育，在縱向和橫向上均具有多層性，并有向深部溶蝕擴(kuò)大趨勢。縱向上主要受區(qū)域斷層F2控制，橫向上主要受地層巖性控制。

3.3 水文地質(zhì)

3.3.1 巖溶水類型及出露泉水

壩址區(qū)地下水類型以巖溶暗河水為主，兩岸地下水以巖溶管道水的形式向河谷排泄，主要發(fā)育S41、S42、S45巖溶水系統(tǒng)。S41、S42為下降泉，出露于河床P2m地層（暗河出口），出露高程1 700 m，枯期流量2 000～3 000 L/s，地下水流量較穩(wěn)定，雨季變長，水質(zhì)渾濁并向上翻涌。S45為下降泉，出露于河床岸邊P2m地層，出露高程1 693 m，枯期流量10～15 L/s，水質(zhì)清澈，流量穩(wěn)定。ZK5鉆孔揭穿玄武巖底界至河床下部26.0 m處，鉆孔涌水，有承壓性，流量15～20 L/s，水質(zhì)清澈，流量穩(wěn)定。

3.3.2 地下水變化特征

S41、S42地下水來源相同，主要為暗河水，水量較大，在雨期出現(xiàn)明顯的陡增現(xiàn)象，且水質(zhì)同時(shí)變渾濁。S45與 ZK5揭露地下水水質(zhì)長期清澈，水量變化不明顯，雨季稍有增多。

3.3.3 地下水動力條件

從地下水的出露和變化特征可知，無論是遠(yuǎn)端的巖溶暗河水還是近區(qū)的巖溶管道水，均集中向壩區(qū)匯集排泄。壩址區(qū)兩岸坡及上游洼地、落水洞為地下水匯水區(qū)，然后通過巖溶暗河、管道向壩址河谷集中排泄，地下水補(bǔ)給河水，壩址區(qū)為補(bǔ)給型河谷。壩址區(qū)巖溶含水層處于較強(qiáng)的飽水狀態(tài)，區(qū)內(nèi)地下水受玄武巖（P2β）隔水地層制約影響，有受阻抬升現(xiàn)象，導(dǎo)致地下水有翻涌、承壓現(xiàn)象。

4 建壩影響評價(jià)

4.1 大壩變形穩(wěn)定及帷幕灌漿

擬建大壩為剛性高壩，對地基應(yīng)力應(yīng)變能力要求較高。壩區(qū)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，以溶洞、管道為主。溶洞主要分布于左壩肩F2、f斷層破碎帶內(nèi)，對壩肩壓縮變形極其不利，需進(jìn)行開挖回填等工程處理。巖溶管道主要分布于壩基近河床段，其發(fā)育深度大小等特征不滿足大壩荷載要求，需進(jìn)行壩基處理，由于溶洞發(fā)育有一定深度，一般的開挖置換不能處理，可采用灌漿或樁基處理，其施工難度較大。

擬建大壩壩基大量溶洞、管道發(fā)育，后期進(jìn)行帷幕灌漿時(shí)易造成漏漿、跑漿，帷幕難以形成等問題，帷幕施工難度大，耗費(fèi)材料用量難把控。

4.2 基坑涌水

擬建大壩河床基坑位于茅口組（P2m）巖溶地層與玄武巖（P2β）隔水地層界線附近，巖溶含水層處于較強(qiáng)的飽水狀態(tài)，區(qū)內(nèi)地下水有受阻抬升現(xiàn)象。設(shè)計(jì)開挖建基面高程 1 674.00 m，低于泉水出露高程，基坑存在嚴(yán)重涌水問題。施工導(dǎo)流及基坑排水處理存在較大問題。

5 結(jié)論

登亨水庫下壩址區(qū)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，巖溶發(fā)育受巖性、構(gòu)造控制明顯。巖溶發(fā)育具有多層性，并有向深部溶蝕擴(kuò)大趨勢。壩區(qū)為地下水集中排泄區(qū)，地下水以巖溶暗河水、巖溶管道水為主，含水層處于較強(qiáng)的飽水狀態(tài)，地下水有受阻抬升現(xiàn)象。該區(qū)域巖溶水文地質(zhì)條件極其復(fù)雜，且涌水嚴(yán)重。對擬建大壩的壩基、帷幕及基坑存在極大不利影響，在此建119 m的高壩存在較大的風(fēng)險(xiǎn)，不建議在該壩址建如此規(guī)模的大壩。

［1］彭土標(biāo).水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2011：433-437.

［2］李利蓉.貴州某水庫水文地質(zhì)條件對水庫滲漏的影響分析［J］.河南水利與南水北調(diào)，2019，48（1）：31-32.

［3］高奮飛，嚴(yán)克員.某水庫巖溶滲漏分析［J］.河南水利與南水北調(diào)，2015（4）：56-57.

TV22

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.14.024

2095－6835（2020）14－0067－02

六盤水師范學(xué)院教改項(xiàng)目（編號：LPSSYjg201807）

熊燦娟（1987—），女，貴州大方人，主要從事地質(zhì)類相關(guān)教學(xué)與研究。

〔編輯：張思楠〕