某水庫壩址區工程地質條件及評價

唐瑤 熊燦娟 陳麗 猶茜 董柏材

摘 要：為準確評價某水庫的工程地質條件，本文綜合該水庫現場踏勘、鉆孔以及平硐等勘察資料及室內試驗成果，對壩址區主要地質條件進行詳細論證及評價。結果表明，該水庫壩基工程地質條件較好，兩岸山體較寬厚，庫岸穩定，河流河床及岸坡覆蓋層不厚，巖體風化不深，弱風化下部巖體作為大壩基礎持力層可滿足設計荷載要求。左右兩岸T1yn1屬弱巖溶地塊，壩址區為強可溶巖，因此形成管道型及裂隙滲漏的可能性均較大，需要進行壩基和兩岸防滲處理。

關鍵詞：水庫壩址區;工程地質條件;地形地貌;地層巖性

中圖分類號：TV221.2文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）19-0067-03

Abstract： In order to accurately evaluate the engineering geological conditions of a certain reservoir， the main geological conditions of the dam site were demonstrated and evaluated in detail based on the field survey， drilling and adit survey data and laboratory test results. The results show that the engineering geological conditions of the dam foundation of the reservoir are good， the mountains on both banks are relatively wide and thick， the reservoir bank is stable， the overburden layer of river bed and bank slope is not thick， the rock mass weathering is not deep， and the rock mass under the weak weathering can meet the design load requirements. T1yn1 on the left and right banks belongs to weak karst block， and the dam site area is strongly soluble rock. Therefore， it is possible to form pipeline type and crack leakage， so it is necessary to carry out anti-seepage treatment for dam foundation and both banks.

Keywords： reservoir dam site area;engineering geological conditions;topography;lithology

某水庫位于貴州省盤縣淤泥鄉與雞場坪鄉之間，處于烏都河左岸一級支流烏圖河上游，壩址區距縣政府所在地紅果鎮約66 km。該水庫的主要任務是為貴州省盤縣“煤（焦、化）-鋼-電”一體化循環經濟工業生產及生活提供用水，并兼有農田灌溉、防洪。為了對該水庫壩址工程地質條件作出合理評價，本文結合該壩址的地形地貌、地層巖性、地質構造及巖溶水文條件等勘察資料，對地基承載力、抗滑穩定性和繞壩滲漏問題進行分析評價，論證建壩適宜性，并為后續的設計提供可靠的地質資料。

1 壩址工程地質條件

1.1 地形地貌

該水庫壩址地處峽谷地帶，河谷為基本對稱的“V”型橫向狹窄谷，左右岸均為斜向坡，基巖裸露，河床寬約為13 m，河床高程為1 656.5 m，左岸坡度角為43°～66°，右岸坡度角約為54°。兩岸臺地為溶丘洼地，階地不發育。河床峽谷段（壩段）長260 m，其上、下游均為軟質巖，地形均較寬緩，壩址下游左岸坡小橋邊處有沖溝發育，距離壩址較遠，沖溝下部平緩，上部較陡，沖溝走向與主河道大致垂直，地表集水面積約1.7 km2，其切割較深;壩址下游100 m河流自N55°E向轉向N25°E，左岸坡山體略顯單薄;壩址下游210 m河流自N25°E向轉向N85°E，右岸形成一河間地塊[1-3]。

1.2 地層巖性

壩址區地層巖性簡單，由第四系（Q4）松散覆蓋層及三疊系永寧鎮組（T1yn1）碳酸鹽巖構成。

第四系（Q4）松散覆蓋層主要包括河流堆積層、殘坡積層及人工堆積層。其中河流堆積層厚0～5 m，成分為砂、卵、礫石、飄石、塊石層，未見淤泥層，局部河床可見基巖;殘坡積層厚0～1.0 m，成分為褐黃色含碎石黏土，結構較松散，不密實，分布于壩址以上岸坡寬緩地段;人工堆積層厚0～8.0 m，成分為灰色碎、塊石夾少量黃色黏土，結構較松散，不密實，分布于壩址段河床左側壁。

三疊系永寧鎮組（T1yn1）為淺灰色中至厚層灰巖、蠕蟲狀灰巖及白云質灰巖夾少量薄層狀泥質灰巖，分布于壩址區左右岸及河床。

1.3 地質構造及結構面

壩址區為單斜構造，巖層產狀為220°∠25°，巖層走向與河流交角一般為75°～90°，傾上游側;壩址左岸局部巖層有撓曲現象，其上游側產狀為215°∠30°。該壩址區未見明顯的斷層發育，巖體較完整，斷裂構造不發育;節理裂隙發育以陡傾角為主。

1.4 物理地質現象

兩岸坡為斜向巖質邊坡，基巖裸露，自然邊坡較穩定，未見較大的不良物理地質現象，兩岸坡總體自然邊坡較穩定。但是，左岸坡河床邊有部分廢渣堆積，該堆積體主要為上部砂石廠的砂石料廢棄物，主要成分為砂、碎塊石夾少量黏土，結構松散，自然穩定性較差。該堆積體自壩址位置向下游200 m左岸均有堆積，堆積體最厚為5～10 m。壩段內方量不大，建壩時應清除。據地表調查，左、右岸坡地表有卸荷裂隙N34°～65°E/NW∠74°～85°，發育，裂隙延伸長5～15 m，張開0～3 cm，局部可達5 cm。據平硐資料，左、右岸卸荷帶水平深約8 m，裂隙多張開;平硐深8～15 m裂隙多微張或方解石脈沖填，平硐深>15 m后裂隙多閉合。由于壩址區水平深0～8 m內卸荷帶較發育，因此，可能發生掉塊或局部垮塌現象。

1.5 巖溶水文地質條件

1.5.1 巖溶。壩址區地層以T1yn1灰巖為主，巖溶較發育，形態眾多，地表以洼地最甚，溶洞、落水洞、溶隙等均有發育;區內巖溶泉主要為巖溶流動水，以壩址上游200 m處（S1）泉水為主，除S1巖溶及所在巖溶管道外，壩址附近未見巖溶管道及巖溶泉出露。

1.5.2 水文地質條件。壩址區地層以T1yn1灰巖為主，為碳酸鹽巖含水巖組，巖體透水性強，地下水類型為基巖溶隙水。據實地調查，壩址上游約200 m左岸坡（高于河床1.5 m）有一較大的巖溶洞穴（S1）發育，洞內有巖溶泉S1出露，泉水流量較大，目前約12 L/s;壩址附近右岸坡有一小泉水S6發育，該泉水為裂隙泉，目前流量約為0.05 L/s。壩址上、下游左右岸均有大小不一的泉水出露。

壩址區總體地下水補給河水，地下水位由河谷向兩岸逐漸抬升。根據鉆孔資料，兩岸巖體較完整，無溶蝕現象，節理裂隙不發育，地下水位較高，全孔返水，兩岸地下水水力坡將降約3%，小于3呂榮的巖體深度范圍為0～15 m，局部較深，平均深10 m;小于1呂榮的巖體深度范圍為15～80 m，平均深50 m。壩區鉆孔水文地質試驗資料統計詳見表1。

2 壩址工程地質條件評價

2.1 壩基（肩）巖體體工程地質分類及物理力學參數的選擇

壩址出露地層以T1yn1灰巖為主，據壩址所取2組常規樣，多數巖塊單軸飽和抗壓強度為[Rc]=40～50 MPa，巖石強度較高，屬中硬巖類。巖體呈層狀結構，弱風化至新鮮巖體結構面中等發育（多閉合），無貫穿性結構面，巖體較完整，強度較高，抗滑、抗變形性能力較強，根據壩基巖體工程地質分類，屬BⅢ2類巖體。據平硐資料顯示，強風化巖體卸荷帶較發育，局部鈣化較嚴重，巖體完整性相對較差，抗滑、抗變形性能力受結構面和巖塊間嵌合能力控制，根據壩基巖體工程地質分類，屬BⅣ1類巖體。

考慮結構面影響，壩基巖體綜合物理力學參數建議取值見表2。

2.2 建基面選擇

壩址河段河谷狹窄，河谷兩岸及河床均為T1yn1淺灰色中至厚層灰巖、蠕蟲狀灰巖及白云質灰巖夾少量薄層狀泥質灰巖，弱風化巖體呈層狀結構，結構面中等發育（多閉合），無貫穿性結構面，巖體較完整，強度較高，抗變形能力較強，屬BⅢ2類巖體;強風化巖體卸荷帶較發育，局部鈣化較嚴重，巖體完整性相對較差，抗滑、抗變形性能力受結構面和巖塊間嵌合能力控制，屬BⅣ1類巖體。兩岸山體較寬厚，岸坡穩定，河流河床及岸坡覆蓋層不厚，巖體風化不深，選用弱風化下部巖體作為大壩基礎持力層。經類比，巖體承載力可滿足設計荷載要求，壩基工程地質條件較好。

2.3 抗滑穩定性評價

左右岸及河床均為T1yn1淺灰色中至厚層灰巖、蠕蟲狀灰巖及白云質灰巖夾少量薄層狀泥質灰巖。壩基未見順河向斷層和規模較大的控制性結構面，因此，壩基抗滑穩定主要受層面和裂隙面組合控制;壩基巖體呈層狀結構，巖層傾向上游、傾角25°，層間未見軟弱夾層，層間咬合較好，壩址下游無深潭和跌坎發育，不存在深層滑動問題，壩基抗滑穩定性較好。

2.4 繞壩滲漏問題

壩址區為T1yn1碳酸鹽巖強巖溶含水層，壩基巖體為T1f2透水性較強的碎屑巖地層。壩址區河床下游河流較平緩，形成巖溶管道的水動力條件較差，主要為裂隙型滲漏;兩岸坡巖體為強巖溶含水層，左岸上部山體較平緩，洼地較多，沖溝發育較少，大多經洼地補給地下水，其岸坡補給型巖溶管道較發育。據左壩肩鉆孔資料顯示，地下水位較高，鉆孔地下水位高程為1 680.07 m。由于鉆孔巖芯完整，未見溶蝕現象發育，且抽水實驗時水位不回升，故結合壩址區實際情況，推測該水位為假水位。右岸下游河間地塊發育，山體較單薄，其上部山體沒有較大的平臺、洼地等，各向均有沖溝排泄，且上部第二段巖體較完整，厚約100 m，形成局部分水嶺，起到屏蔽作用，地表沖溝具有排水作用，地下水下滲有限。右岸下游側河灣地帶T1yn1中下部有巖溶泉S13出露，出露高程為1 744.00 m，枯季流量約5 L/s，補給源主要為下游地塊，且高程均比正常蓄水位高程高出39 m以上，說明壩址區地下水位向下游是抬高的，T1yn1河邊有泉水出露，流量較小，但常年有水，說明巖溶發育較弱;鉆孔巖芯較完整，未見溶蝕現象，地下水位高程為1 690.25 m，比下游S13泉水出露高程底約70 m。綜上所述，右岸T1yn1屬弱巖溶地塊的可能性較大。由于壩址區為強可溶巖，形成管道型及裂隙滲漏的可能性均較大，需要進行壩基和兩岸防滲處理。由于壩址區左右岸上游側正常蓄水位以上均有T1yn2作相對隔水層，左右岸下游側正常蓄水位以上均有T1f2作隔水層，左右岸均有T1f2、T1yn2作隔水層，因此按最短原則布置：兩岸防滲邊界均考慮接T1f2;左岸防滲邊界均接T1f2，右岸防滲邊界接上游側T1yn2;左右岸防滲邊界均考慮接T1yn2。

防滲處理原則及防滲線路選擇：左右岸防滲邊界均接T1f2可靠隔水層。兩岸防滲帷幕線按最短原則布置，兩岸防滲邊界可接正常蓄水位與T1f2新鮮巖體的交界，左岸防滲下限深入T1f2以下5 m，同時滿足深入地下水位以下10 m;河床防滲深入下部T1f2，同時滿足巖體透水率不大于3 Lu以下10 m。

左岸T1yn1有巖溶泉S22發育，巖溶管道和水流量均較小，推測該管道在防滲線上高于正常蓄水位，不需要作特殊處理。

3 結論及建議

本文通過該水庫壩址工程地質條件分析可知，壩基工程地質條件較好，兩岸山體較寬厚，岸坡穩定，河流河床及岸坡覆蓋層不厚，巖體風化不深，弱風化下部巖體作為大壩基礎持力層可滿足設計荷載要求。右岸T1yn1屬弱巖溶地塊，壩址區為強可溶巖，因此形成管道型及裂隙滲漏的可能性均較大，需要進行壩基和兩岸防滲處理。由于壩址區左右岸上游側正常蓄水位以上均有T1yn2作相對隔水層，左右岸下游側正常蓄水位以上均有T1f2作隔水層，由于左右岸均有T1f2 、T1yn2作隔水層，因此按最短原則布置：兩岸防滲邊界均考慮接T1f2;左岸防滲邊界均接T1f2，右岸防滲邊界接上游側T1yn2;左右岸防滲邊界均考慮接T1yn2。

參考文獻：

[1]熊燦娟，唐瑤，陶先智.某水庫工程地質條件評價[J].科技經濟導刊，2019（25）：103，102.

[2]劉勇，楊秀華，楊蘭.中型水庫壩址工程地質條件分析及壩型比選[J].水利規劃與設計，2018（8）：134-136.

[3]曲芯雨.龍門洞口水庫地質條件分析及壩型優化比選[J].陜西水利，2019（9）：127-128.