某水庫右岸巖溶滲漏與防滲處理優(yōu)化設(shè)計(jì)

曹登剛

【摘要】 本文以某水庫右岸巖溶滲漏為背景，應(yīng)用巖溶水文地質(zhì)學(xué)理論，通過對(duì)庫岸巖溶水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)和分析研究，總結(jié)了庫岸巖溶滲漏特點(diǎn)，探討了巖溶滲漏治理勘測(cè)設(shè)計(jì)工作的基本思路和方法。

【關(guān)鍵詞】巖溶滲漏；防滲處理；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1．工程簡(jiǎn)況

某水庫位于珠江流域柳江水系上游河段，匯水面積4.2km2。水庫始建于1977年，1981年6月完工。具防洪、灌溉、發(fā)電等多種功能。大壩為均質(zhì)土壩，壩頂高程767.50m，壩高17.5m，正常蓄水位高程765.00m，設(shè)計(jì)總庫容248.7萬m3。水庫建成后，由于大壩及庫岸巖溶滲漏，地質(zhì)條件復(fù)雜，一直沒有進(jìn)行處理，至今二十多年，水庫未能蓄水受益。

2．水文地質(zhì)條件

工程區(qū)位于云貴高原東南坡向廣西丘陵過渡地帶，屬巖溶峰叢洼地、中低山地貌。庫區(qū)位于一背斜核部的北東翼，單斜地層，地層走向近南北向展布，傾向東～東偏南，傾角38～51°。庫壩區(qū)以褶皺構(gòu)造為主，受褶皺擠壓應(yīng)力作用，走向92°和170°的兩組節(jié)理裂隙極發(fā)育。裂隙間多為方解石脈、碎石、鈣質(zhì)、泥質(zhì)充填或半充填，無斷裂構(gòu)造通過庫壩區(qū)。

庫壩區(qū)出露地層大致以河床為界，河床左岸為石炭系下統(tǒng)大塘組（C1d），右岸為巖關(guān)組（C1y）地層。

大塘組（C1d）：深灰、灰黃至灰黑色薄至中厚層石英砂巖夾炭質(zhì)頁巖及劣質(zhì)煤，不等間距夾白云巖、灰?guī)r，向上漸變?yōu)檎惩另搸r與灰?guī)r互層。庫區(qū)以炭質(zhì)頁巖夾劣質(zhì)煤層為主，厚度約80m。視為相對(duì)隔水層。

巖關(guān)組（C1y）：深灰色中厚層灰?guī)r夾瘤狀灰?guī)r，偶夾泥質(zhì)灰?guī)r。間夾①~⑥層相對(duì)隔水層，其中：①為黃色粘土頁巖夾砂巖，層厚10.0m；②~⑥層以炭質(zhì)頁巖為主，局部為泥巖，厚0.3～5.6m。

庫區(qū)兩岸山體雄厚，無低矮鄰谷，左岸和右岸350m以西均有地下水出露，地下水位高于水庫正常水位，因此，水庫不存在左岸和右岸350m以西的滲漏。

受相對(duì)隔水層控制，右岸灰?guī)r出露部位豎向巖溶發(fā)育特征表現(xiàn)為溶洼、漏斗、石林、溶溝、溶槽等，水平巖溶發(fā)育特征表現(xiàn)為沿巖層走向分布的串珠狀漏斗及洼地。

區(qū)內(nèi)地下水主要為裂隙溶洞水，其透水性受巖性及構(gòu)造控制，左岸大面積分布相對(duì)隔水層，透水性差。右岸以灰?guī)r為主，巖溶發(fā)育，透水性較好。地下水受大氣降水及河水的入滲補(bǔ)給，河水位以上以垂直滲透為主，河水位附近以水平滲透為主，并以泉水的形式或直接向河水排泄，徑流條件較好，地下水流向總體是由北向南流。

右岸壩軸線上游共發(fā)育6個(gè)巖溶漏斗，其中T1～T3出露位置低于淹沒高程767.5m，T4～T6位置較高，位于壩軸線附近。壩下游右岸出露3個(gè)泉水點(diǎn)，其中1#為季節(jié)性泉，2#、3#受季節(jié)性影響較小。

3．勘察方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

3．1．右岸滲漏分析

由上文敘述可知：右岸滲漏主要是沿透水性較好的灰?guī)r順層向下游繞壩滲漏，不存在橫向鄰谷滲漏。從淹沒范圍及泉水出露標(biāo)高認(rèn)為：滲漏高程集中在右岸767.5m以下，滲漏的深度在750m標(biāo)高附近。

3．2．勘察方案布置

根據(jù)上述分析，勘察方案以水文地質(zhì)測(cè)繪、連通試驗(yàn)和物探方法進(jìn)行，并以物探成果為指導(dǎo)布置帷幕防滲透先導(dǎo)鉆孔進(jìn)行。其工作量集中于右岸壩軸線附近布置。其中，物探剖面兩條，采用高密度法勘探，點(diǎn)距5m，勘探深度60m。

3．3．勘探成果及滲漏特點(diǎn)

a、連通試驗(yàn)成果表明：T3號(hào)漏斗與3#泉有直接水力聯(lián)系，滲透流速為47m/h。b、物探成果表明，右岸沿壩軸線330m以內(nèi)，存在三個(gè)異常帶，其中I號(hào)異常帶位于①號(hào)隔水層的頂界面上，深度12～20m；Ⅱ號(hào)異常帶位于①號(hào)隔水層的底界面上，深度15～25m；Ⅲ號(hào)異常位于①號(hào)隔水層與二號(hào)隔水層之間的灰?guī)r中，深度25m。三個(gè)異常帶走向基本與巖層走向方向一致，其中I號(hào)及Ⅲ號(hào)異常小而集中，電阻率比降大。Ⅱ號(hào)異常帶，電阻率比降較小，范圍稍寬。c、先導(dǎo)鉆孔地下水位觀測(cè)表明：①層頂板水位較高，①～②層間地下水位降低，呈凹槽，12號(hào)先導(dǎo)孔觀測(cè)地下水位751.65m與施工期庫水位751.40m幾乎一致。至②層頂板時(shí)水位升至最高，超過了正常水位，②③④層間水位變?yōu)橄陆?，④⑤⑥層間水位也為低槽區(qū)，但高于河水位3.5m。d、先導(dǎo)孔壓水試驗(yàn)成果表明：透水率大于50Lu的鉆孔X10～X12與物探成果的II號(hào)滲漏異常帶一致，小于5Lu的弱透水層的頂板高層一般為750m，II號(hào)異常區(qū)為739.8～746.70m。

綜上所述，右岸滲透特點(diǎn)表現(xiàn)為，以順層的裂隙巖溶、管道集中滲漏為主，最大滲流通道水位與河水位標(biāo)高幾乎一致，漏流方向與河流方向平行，滲漏的深度與河床侵蝕深度基本一致。其中①～②層間為主要滲漏區(qū)，②～③、③～④層間為一般滲漏區(qū)，④～⑤、⑤～⑥為次要滲漏區(qū)。

4．防滲處理優(yōu)化設(shè)計(jì)

隨著對(duì)地質(zhì)體認(rèn)識(shí)程度的深入，防滲處理設(shè)計(jì)從方案設(shè)計(jì)的提出到施工圖設(shè)計(jì)經(jīng)歷了三個(gè)階段。從帷幕灌漿結(jié)合溶洞處理的方法，優(yōu)化為重點(diǎn)處理，分期實(shí)施，通過先導(dǎo)孔試驗(yàn)資料進(jìn)一步分析，最終確定了防滲處理設(shè)計(jì)的原則：即重點(diǎn)處理主要滲漏部位，選擇性一般滲漏部位，對(duì)次要滲漏區(qū)不作處理。重點(diǎn)處理區(qū)采用雙排孔，一般區(qū)采用單排孔，帷幕下限深度深入河床高程以下5～10m，防滲標(biāo)準(zhǔn)為5.0Lu，優(yōu)化后帷幕線長(zhǎng)度為150m

5．實(shí)施效果比較

實(shí)施效果可通過灌漿成果、壓水試驗(yàn)檢查、進(jìn)出口漏水點(diǎn)觀測(cè)、試蓄水檢驗(yàn)等進(jìn)行綜合評(píng)定。

（1）從灌漿成果看，灌漿施工基本上采用常規(guī)工藝，耗灰量最大的部位就是主要滲漏區(qū)，且隨灌漿次序的增進(jìn)單位耗灰量是降低的，符合灌漿的一般規(guī)律。

（2）從檢查孔壓水試驗(yàn)成果看，檢查孔全部合格，均滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

（3）從出口泉點(diǎn)觀測(cè)，施工期間有明顯的渾濁水現(xiàn)象，帷幕形成后泉水消失，，T3洞口開始冒水，地下水反向補(bǔ)給庫內(nèi)，這是二十多年來沒有的現(xiàn)象，說明右岸的主要漏水通道已被堵住。

6．結(jié)束語

對(duì)客觀事物的處理是否經(jīng)濟(jì)合理，取決于對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)程度。本文針對(duì)某水庫的巖溶滲漏問題，認(rèn)真分析研究了該巖溶滲漏的特點(diǎn)，提出了經(jīng)濟(jì)合理的勘察方法和處理設(shè)計(jì)方案，成功地對(duì)該水庫進(jìn)行處理，達(dá)到了預(yù)期目的。

參考文獻(xiàn)：

孫釗，大壩基巖灌漿，中國水利水電出版社，2004。

張景秀，壩基防滲與灌漿技術(shù)（第二版），中國水利水電出版社，2002。

水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)院主編，水利水電工程地質(zhì)手冊(cè)，水利電力出版社，1985?！?/p>

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