左岸地裂縫對木蓑衣水庫的影響及對策

馮 福

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550002)

0 引 言

近些年以來，由于我國水庫項目建設規模的不斷擴大，針對水庫工程建設質量提出更高要求，但是，在部分地區，因為水庫工程的建設時間過長，沒有得到有效的維修與保養，容易出現大面積裂縫，嚴重影響水庫的正常運行，為了避免出現此類現象，結合木蓑衣水庫工程實例，分析水庫左岸地裂縫產生的具體原因，并做好相應的評價工作，采取科學的加固措施，可以確保水庫工程可靠運行[1]。

1 水庫概況

金沙縣木蓑衣水庫地理坐標為E106°25′48″，N27°18′05″,位于金沙縣城東南49km的長壩、高坪兩鄉交界的樹寨溝上游，屬長江流域烏江水系花灘河干流木蓑衣支流，木蓑衣水庫壩址以上集雨面積為6.7km2，主河道長為3km，大壩為150#細石混凝土砌塊石單曲拱壩，壩頂高程為1199.0m，最大壩高為30m，死水位為1173.15m，正常蓄水位1197.0m，校核洪水位為1198.74m，總庫容為178萬m3。在水庫區范圍內，因為巖性不同，巖溶化程度存在較大差異不同，結合地層成因和巖性的實際分布情況，針對該區域內部的出露各地層劃分為含水巖組，具體見表1。

表1 含水巖組劃分

2 水庫左岸地裂縫形成原因

2.1 內動力

水庫工程項目所在區域構造穩定性比較好，陸家槽壓性大斷層、大麻窩壓性大斷層均離水庫左岸500m以上，區域內部無活斷裂和基底大斷裂分布，具有產生地裂縫的內動力條件[1]。

2.2 外動力

2.2.1 水庫蓄水、地質結構

水庫的左岸地形比較完整，地形坡度在10°-25°之間，水庫庫盆、岸坡由T1y2中硬薄至中厚層灰巖組成，巖層產狀穩定，但是庫岸坡特別容易出現失穩現象，使得水庫左岸出現大面積的地裂縫。

2.2.2 長興煤礦采掘煤礦影響

長興煤礦開采活動主要集中在C8煤層，去年下半年重點進行10803采面回采，開采標高大約是1086m，10401運輸巷道距離水庫左岸正常蓄水位1197m邊線僅有62m，抽水量是3m3/h；采空區集水倉分布在1號拐點北137m一帶，高程是1080m，抽水量是18m3/h。

地裂縫發展演變過程：出現采空區，使得上層灰巖失去依托，發生錯動變形現象，裂隙帶巖層逐漸向下彎曲，在自身重力和上覆巖層的重壓之下，出現地基的不均勻沉降現象。若采空區深度小于安全深度，地面會發生拉張沉降裂縫，長興煤礦煤層綜合作用厚度表見表2。

表2 長興煤礦煤層綜合作用厚度計算表

3 裂縫對其蓄水成庫影響

3.1 對水庫滲漏影響評價

3.1.1 水庫與煤礦采空區位置特征

C8煤層采區礦界距離正常蓄水位1197m水邊線水平距離只有25m，采空區的高程是1080m，較水庫正常蓄水位低117m，較現狀蓄水位低109m，已經形成水庫左岸滲漏地下低鄰谷。

3.2.2 水庫與煤礦采空區位置特征

在2019年10月份，水庫的左岸發生塌坑與裂縫之后，巖溝巖溶泉水逐漸消失、鐘乳石逐漸垮塌，進而向煤礦礦井排泄，LF5地裂縫已延伸至1192m高程，低于水庫正常蓄水位5m，距水邊線僅0.8m，LF6地裂縫已進入水邊線；庫水位比同期3月份水位有消落現象。

3.1.3 滲漏量估算

據達西定律，鄰谷滲漏計算公式為：

Q=KiA

(1)

式中：Q為滲漏量，m3/a；K為現狀局部已形成導水裂縫，據本次勘察壓水試驗反算滲透系數，受采動影響后，邊界角影響帶T1y1層位的滲透系數K一般為3.0×10-3-1.0×10-4cm/s，等價于0.08-2.6m/d；取K=1.2 m/d；i為水庫蓄水位至P3c灰巖頂部的水力坡降；A為滲漏斷面面積m2。

經過認真的計算之后，得到水庫左岸的年滲漏量Q=56.2萬m3。

年增加的流量為：

Q=20×365×24×3600/
(1000×10000)=63.1萬m3

(2)

經過達西定律計算可以得知，年滲漏量為約56.2萬m3，與下游s06泉水增加的水量約63.1萬m3基本吻合，計算滲漏量約占壩址以上流域多年平均徑流總量為254.6萬m3的22.1%，現狀水庫保持1189m低水位運行，水庫滲漏量較小，一旦水位上升與地裂縫連通，庫水將會產生更大的滲漏，故有關單位需要采取完善的控制措施。

3.2 對水文影響評價

長興煤礦位于水庫的左岸，礦界和水庫集雨重疊面積為0.207km2，重疊集雨面積范圍內部的地裂縫較為發育，存在38條較大裂縫，同時分布7個比較大的塌陷坑。結合大量的物探資料數據可以得知，低阻異常會逐漸延伸至地表，表明冒落帶、裂縫帶所產生的影響已經逐漸延伸到地表，同時表明阻隔木蓑衣水庫與長興煤礦礦井的地下水力聯系的T1y1泥巖、頁巖相對隔水層連續性、隔水作用遭受到破壞，地表水、地下水會經過采空區上部導水裂隙逐漸的滲入到礦井的內部。

4 影響對策

大壩處于長興煤礦采空區邊界角影響范圍，大壩臨近采空區，而且拱壩屬于剛性瞬時破壞，為了避免采空區上部巖層變形向壩肩方向擴大，需對大壩左岸進行加固處理，具體內容如下：

1)根據左岸滲漏帷幕特點，針對壩基進行防滲帷幕灌漿處理。

2)因為木蓑衣水庫大壩屬于拱壩，拱壩具有剛性瞬時破壞特點，為了可以實時監測大壩的變形情況，需要對大壩左岸進行全面監管，監測措施為在大壩左岸布置測斜孔，全程監測大壩及近壩岸邊的巖體位移變形[2]。

5 結 語

綜上，通過對木蓑衣水庫左岸地裂縫對其蓄水成庫的影響進行合理的分析，例如對水文影響評價、對水庫滲漏影響評價等，并采取良好的加固措施，可以明顯提高木蓑衣水庫左岸地的加固效果，減小裂縫現象的發生。