夏縣溫峪水庫壩址優(yōu)選

解晨陽 張王敏

（山西省運城市水利勘察院 運城 044000）

1 工程概況

夏縣溫峪水庫工程是山西省應急水源工程之一，該工程對運城和夏縣的經(jīng)濟發(fā)展將起到重要的作用。大壩為混凝土重力壩，位于夏縣東南方向的清水河上游，大壩上游河段長16 km，流域面積77.5 km2，年平均徑流2 050萬m3，清水流量0.4 m3/s。附近有三級旅游公路通過，交通較為便利。

壩址選擇考慮兩個方案，1號壩址方案擬建壩長約119.5 m，壩高27.6 m，總庫容186.2萬m3；2號壩址方案擬建壩長105.2 m，壩高38.58 m，，總庫容232.2萬m3。1號壩址與2號壩址相距400 m左右，均屬?。?）型水庫，工程等別為Ⅳ等。

2 1號壩址工程地質

擬選1號壩址處河流流向S46°E，河寬30 m，河谷左右岸地貌發(fā)育不對稱，左緩右陡，左岸岸坡坡度18°～30°，發(fā)育有河流Ⅱ級階地，階面高程高出河床20 m，階面寬約50 m，基巖面高程高出河床1.0 m左右；右岸為基巖邊坡，岸坡坡度60°～70°。

壩址區(qū)地層巖性主要為第四系卵石混合土、含卵礫石低液限粉土和吳家坪組的石英巖。巖層產狀N20°E.SE∠45°，走向斜穿河道。節(jié)理裂隙主要發(fā)育有兩組：1號裂隙產狀為N10～30°W.NE∠80～85°，與壩軸線斜交，傾向上游，裂隙寬0.5～1 mm，縫壁平直縫內無充填物。2號裂隙產狀為 S80°E.SW∠5°，垂直于壩軸線，傾向右岸，裂隙寬0.5～2 mm，縫壁平直縫內無充填物。

主要工程地質問題及評價如下：

（1）壩基滲漏

壩址地質資料表明，壩基主要滲漏層為第四系松散層和基巖強風化層。根據(jù)河床左岸鉆孔及人工豎井揭露，其左岸壩基覆蓋層為低液限粉土、含卵礫低液限粉土及卵石混合土。根據(jù)注水試驗，低液限粉土的滲透系數(shù)K在3.26×10-5～3.44×10-5cm/s之間，為弱透水層，卵石混合土的滲透系數(shù)K為5.9 m/d，屬中等透水層。壩軸線處主河床壩基覆蓋層以混合土卵石為主，卵石混合土次之，厚度3.5～4.5 m。根據(jù)抽水試驗結果，其滲透系數(shù)K為70.13 m/d，為強透水層。根據(jù)在鉆孔中的聲波測試成果，其基巖強風化層厚度為9.5 m，據(jù)鉆孔壓水試驗，強風化層的透水率為20.0～40.2 Lu，透水性中等，其滲透系數(shù)根據(jù)巴布什金公式計算為2.85 m/d。壩基滲漏量的計算可按式（1）計算：

式中：B—滲漏帶寬度，m；

q—壩基單寬滲透量，m3/（d·m）；

kcp—滲透帶平均滲透系數(shù)，m/d；

H—壩前壩后水位差，m；

2b—壩基寬，m；

T—滲透層厚度，m。

經(jīng)計算壩基第四系松散層滲漏量5 488.64 m3/d，壩基基巖強風化層滲漏量為1 215.42 m3/d。

由于基巖弱風化層中發(fā)育有節(jié)理裂隙，據(jù)鉆孔壓水試驗，11.9～26 m以上絹英巖透水率為13.26～40.2 Lu，透水性中等，11.9～26 m以下絹英巖透水率為1.11～9 Lu，透水性弱。

（2）滲透穩(wěn)定

涉及壩基滲透穩(wěn)定的地層巖性有卵石混合土、混合土卵石層。據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50487-2008）滲透變形類型的判別進行，壩基含巨粒類土粗粒土層滲透變形類型以管涌為主。

據(jù)《水利水電工程地質勘察規(guī)范》（GB50487-2008），流土與管涌的臨界水力比降宜采用式（2）、式（3）計算確定。

式中：Jcr—土的臨界水力比降；

Gs—土的顆粒密度與水的密度之比；

n—土的孔隙率，%；

d5d20—分別占總土重的5%和20%的土粒粒徑，mm；

計算結果產生流土變形的臨界水力比降為1.24，管涌為0.15～0.33。宜以土的臨界水力比降除以1.5～2.0的安全系數(shù)后作為土的允許水力比降，根據(jù)工程重要性，本次計算流土安全系數(shù)取2.0，管涌取1.5，因此，壩基土產生流土變形的允許水力比降為0.62。管涌為0.10～0.22，平均值為0.16。建議管涌允許水力比降按0.16考慮。

（3）壩基抗滑穩(wěn)定

壩基覆蓋層透水性強，基巖強風化層巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，且?guī)r層走向與壩軸線小角度斜交，夾角10°，且?guī)r層傾向下游方向，傾角45°左右?？辈焐疃葍龋瑓羌移航M石英巖層中沒有發(fā)現(xiàn)明顯的軟弱夾層存在。

綜上所述，清除壩基表層第四系松散堆積物和基巖強風化帶巖體后，將壩體座于基巖弱風化帶巖體上。影響壩基抗滑穩(wěn)定的最不利結構面是沿巖層層面，壩基石英巖飽和抗剪強度指標建議值：凝聚力c=9.55 MPa，內摩擦角Φ=30.9°；壩基巖體層面的抗剪強度指標建議值：抗剪斷摩擦系數(shù)f′=0.5，抗剪斷凝聚力 c′=0.1 MPa。

3 2號壩址工程地質

擬選2號壩址河流流向S50°E，河谷左緩右陡，左岸岸坡18°～30°，發(fā)育II級階地，高出河床18～20 m，階面寬 20～30 m；右岸岸坡 70°～85°。

壩址區(qū)地層巖性主要有卵石混合土、混合土卵石、吳家坪組的石英巖。覆蓋層厚度5.0 m。左岸分布有0～10.0 m厚的低液限粉土夾卵（碎）石混合土，右岸基巖裸露，巖層產狀N10°E.SE∠35°～38°，走向斜穿河道。壩址巖體主要受四組結構面（一組層理二組裂隙）控制：①N20°E.SE∠75°～90°。②N10°E.SE∠35°～45°。③S76°E.NE∠76°。節(jié)理裂隙縫寬 0.5～2 mm，平直無充填物，均斜切河流。

壩址區(qū)右岸基巖強風化層厚度5～8 m，河床和左岸山腰部位強風化層厚一般8～10 m，河床部位揭露強風化層厚度8～11.5 m。弱風化帶厚度15～20 m。

壩址主要工程地質問題及評價如下：

（1）壩基滲漏

壩址地質資料表明，壩基主要滲漏層為第四系松散層和基巖強風化層。根據(jù)鉆孔及人工豎井揭露，其左岸覆蓋層為低液限粉土含卵礫及卵石混合土。主河床壩基覆蓋層以混合土卵石為主，卵石混合土次之，厚度5.0～8.0 m。其各層的滲透系數(shù)取1號壩址試驗結果進行計算。壩基滲漏量按公式（1）計算，第四系松散層滲漏量9 993.4 m3/d，壩基基巖強風化層滲漏量為1 051.24 m3/d。

據(jù)鉆孔壓水試驗，14.2～30.4 m以上絹英巖透水率為11.56～29.58 Lu，透水性中等，14.2～30.4 m以下絹英巖透水率為1.11～7.03 Lu，透水性弱。

（2）滲透穩(wěn)定

涉及壩基滲透穩(wěn)定的地層巖性有：左岸低液限粉土含卵礫、卵石混合土及主河床卵石混合土、混合土卵石層。

據(jù)式（2）、式（3）計算，壩基礫類土及含巨粒類土的滲透變形為管涌，其臨界水力比降為0.02～0.45。本次計算管涌安全系數(shù)取1.5，因此，壩基土產生管涌變形的允許水力比降為0.01～0.30，平均值為0.15。建議壩基允許水力比降總體按0.15考慮。

（3）壩基抗滑穩(wěn)定

壩基覆蓋層透水性強，基巖強風化層巖體破碎，節(jié)理發(fā)育，且?guī)r層走向與壩軸線小角度斜交，夾角3°，傾向下游，傾角35°～45°，其巖層層面構成了影響壩基抗滑穩(wěn)定的主要不利結構面。再由于壩基滲漏問題，對壩基抗滑穩(wěn)定也有不利影響，建議對覆蓋層和強風化層予以清除，將壩基座于吳家坪組石英巖弱風化層上，并進行固結灌漿。壩基石英巖飽和抗剪強度指標建議值：凝聚力c=9.55 MPa，內摩擦角Φ=30.9°；壩基巖體層面的抗剪強度指標建議值：抗剪斷摩擦系數(shù) f′=0.5，抗剪斷凝聚力 c′=0.1 MPa。

4 結論

從地質角度分析，1號壩址及2號壩址工程地質條件相近，均有建壩條件，但從壩址處河谷寬度、覆蓋層厚度及壩長、壩基滲漏等條件分析，2號壩址優(yōu)于1號壩址。