黔中水利樞紐一期工程庫首右岸帷幕可靠性論證

武興亮

(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，貴陽 550002)

0 引言

黔中水利樞紐一期工程是以農(nóng)業(yè)灌溉和貴陽、安順等城市供水為主的大型水利骨干工程。水源樞紐平寨壩址處于烏江水系三岔河干流中上游六枝馬場與織金雞場的交界河段，壩型為面板堆石壩，水庫正常蓄水位1 331 m時(shí)，壩高157 m，相應(yīng)庫容11.9億m3。壩址區(qū)無砂頁巖隔水層分布，主要的水文工程地質(zhì)問題是巖溶滲漏問題。因此，對(duì)壩址區(qū)相對(duì)隔水層隔水性能的研究具有非常重要的意義。

圖1 庫首右岸帷幕灌漿地質(zhì)圖

前期勘察中已查明左岸隔水層被破壞，而右岸比較完整，前期勘察中采用多個(gè)水文地質(zhì)鉆孔及連通試驗(yàn)證明右岸隔水層是可靠的，所以庫首右岸依靠T1yn2泥巖相對(duì)隔水層為帷幕的下限和邊界(圖1)，由于右岸布置4條隧洞，根據(jù)隧洞開挖出來后，揭露地層巖性和巖溶發(fā)育情況再次證明前期勘察成果的推測。探討其隔水性能的可靠性，對(duì)平寨壩址的水文工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)、滲漏問題分析及其防滲處理建議提供依據(jù)。

1 水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)

平寨壩址區(qū)位于木底寨至懶龍河匯口，河段長約5 km，河流總體流向S10°E，上段有木底河V型橫向峽谷、下段有平寨V型橫向峽谷，其峽谷長分別為1.1 km和1.8 km，受雞場背斜或三塘向斜的影響，巖層傾向上游或下游，傾角變化不定，巖層波狀起伏，谷高200～350 m，河寬35～40 m，河床高程1 183～1 187 m，河段出露地層主要為永寧鎮(zhèn)組第一段至第三段(T1yn1～T1yn3)、第四段(T1yn4)，河床深部為夜郎組(T1y)。其中永寧鎮(zhèn)組第二段(T1yn2)巖性為泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖夾灰?guī)r，分布在雞場背斜核部、木底寨河谷兩岸出露，巖溶發(fā)育相對(duì)較弱;T1yn1、T1yn3巖性為質(zhì)純灰?guī)r，分布于壩址及上下游兩岸，巖溶發(fā)育程度較高，多順層發(fā)育，上下游無縱向巖溶通道。

壩區(qū)共發(fā)育了5個(gè)(左岸4個(gè)、右岸1個(gè))橫向巖溶系統(tǒng)及地下暗河。經(jīng)查明T1yn1內(nèi)發(fā)育的山王廟—油菜沖—躲兵洞地下水巖溶系統(tǒng)，是本區(qū)最大的巖溶地下水系統(tǒng)，地下水位低平，位于壩址下游左岸，形成了壩區(qū)左岸的地下低鄰谷。其T1yn2位于T1yn1、T1yn3之間，T1yn2的隔水性能關(guān)系到水庫的成敗，若可作為壩區(qū)相對(duì)隔水層，則壩址的水文及工程地質(zhì)條件較優(yōu)。表現(xiàn)在壩址為橫向谷，樞紐布置在相對(duì)隔水層上，利用高強(qiáng)度的灰?guī)r作地基，T1yn2防滲。因此，對(duì)T1yn2相對(duì)隔水層隔水性能的研究具有非常重要的意義。

2 T1yn2作相對(duì)隔水層隔水性能的論證

相對(duì)隔水層——顧名思義是具有相對(duì)隔水作用的地層。從巖性理解為是碳酸鹽巖與碎屑巖互層的地層或者是碎屑巖受構(gòu)造、風(fēng)化的影響、地層巖石厚度較薄，根據(jù)成庫建壩條件的需要，不能起到完全隔水作用的地層。

壩址永寧鎮(zhèn)組第二段(T1yn2)巖性為泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖夾灰?guī)r，為碳酸鹽巖與碎屑巖互層。受雞場背斜的影響，河谷為橫向谷，T1yn2將庫水與下游河水橫向隔開，它的隔水性能直接關(guān)系到水庫的成庫條件，對(duì)水庫及壩址防滲處理均具有重要意義。因此，對(duì)其隔水性能的探討是非常必要的?，F(xiàn)從以下幾個(gè)方面論證T1yn2作相對(duì)隔水層的可靠性。

1)地形地貌方面:壩址兩岸河谷岸坡T1yn2地形上多形成緩坡，主要出露于三塘向斜兩翼和雞場背斜核部。左岸鄧家包包至木營上、右岸牛場至凹豬、教子山一帶，多為居民集中居住和耕作區(qū)?；訝顜r石中泥巖、泥灰?guī)r為隔水層，灰?guī)r溶蝕后形成的上層滯水(泉水)發(fā)育，是當(dāng)?shù)鼐用裰饕纳钏?，由于補(bǔ)給源有限，枯季缺水較嚴(yán)重。除上壩洼地T1yn2內(nèi)灰?guī)r溶蝕嚴(yán)重外，測區(qū)在該層內(nèi)其它地方未見大型巖溶洼地、豎井、落水洞發(fā)育，以侵蝕地貌類型為主。

2)地層巖性方面:永寧鎮(zhèn)組第二段(T1yn2)巖性為泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖夾灰?guī)r，在區(qū)域上將其歸納為次純碳酸鹽巖組，經(jīng)庫壩區(qū)剖面地質(zhì)測繪，T1yn2厚80 m左右。(在巖腳戛新寨T1yn2厚79.26 m;壩址右壩肩厚 80.06 ～80.56 m、梭戛至高新厚108.13 m)以壩址為代表，經(jīng)統(tǒng)計(jì)其中灰?guī)r累計(jì)厚24.70 m;泥質(zhì)灰?guī)r累計(jì)厚 18.20 m;泥巖、泥灰?guī)r累計(jì)厚37.66 m，非可溶巖(泥巖、泥灰?guī)r)占46.7%，巖溶弱發(fā)育。

3)構(gòu)造方面:壩址下游約350 m發(fā)育雞場背斜，呈東西向展布，軸線與河流近垂直相交，庫區(qū)為背斜的北翼，北翼巖層傾向上游，形成天然庫盆。

3 左岸相對(duì)隔水層不可靠

通過地表調(diào)查，多處洼地發(fā)育在T1yn2地層中，且洼地底部出露T1yn1地層，如:油菜沖洼地、上壩洼地等。根據(jù)分析:油菜沖洼地是躲兵洞(KS1)地下巖溶系統(tǒng)的特征表現(xiàn)之一;上壩洼地落水洞分布在地層T1yn2中，連通試驗(yàn)證明與KS4(發(fā)育在T1yn3地層中)和KS1(發(fā)育在T1yn1地層中)中均連通;上壩洼地中鉆孔揭露約150 m堆積物。通過這些現(xiàn)象分析，上壩洼地、油菜沖及羅家大洞一帶，隔水上、下部的巖溶地層已經(jīng)相互貫通連接，T1yn2地層的完整性受到破壞，隔水性能不可靠。初步分析造成破壞的主要原因是左岸相對(duì)隔水層下部T1yn1地層地下巖溶極發(fā)育，溶洞的空間規(guī)模大，溶洞頂部分布的相對(duì)隔水層傾角平緩，巖體軟弱，承受不住上部的壓力，從而造成冒頂。因此在T1yn2地層形成洼地，在左岸取水隧洞施工過程中，在T1yn1地層中發(fā)育的溶洞出現(xiàn)有T1yn2地層的充填物，也充分證明以上的分析成果。

4 右岸相對(duì)隔水層的可靠性

1)從T1yn2穩(wěn)定性和連續(xù)完整性分析，據(jù)地表地質(zhì)順層追蹤，并在露頭較差地段布置槽探揭露，左岸T1yn2在三塘向斜SE翼與雞場背斜北東翼連續(xù)分布，右岸在教子山一帶傾伏;根據(jù)工程區(qū)不同位置所測剖面分析，總厚80～108 m。右岸庫壩區(qū)未見相變或構(gòu)造和溶蝕破壞現(xiàn)象，巖性及厚度穩(wěn)定，一般厚80 m左右。因此T1yn2穩(wěn)定性、連續(xù)性及完整性好。

2)從地下水位分析:由項(xiàng)目建議書至初步設(shè)計(jì)階段，共在庫首右岸布置水文地質(zhì)鉆孔6個(gè)，可以觀測到T1yn1、T1yn3含水地層的水位，說明T1yn2的隔水性能較好。

3)地下巖溶系統(tǒng)和泉點(diǎn)分布分析:右岸僅分布爛田壩－木底河地下巖溶系統(tǒng)，通過多次連通試驗(yàn)證明，系統(tǒng)進(jìn)出口均分布在T1yn3地層中;通過對(duì)下部T1yn1地層地表調(diào)查，均未發(fā)現(xiàn)較大的巖溶泉點(diǎn)。也沒有發(fā)現(xiàn)T1yn3與T1yn1地層通過巖溶管道連接的情況。

4)從開挖揭露的巖溶系統(tǒng)及溶洞分布的情況分析:右岸布置有導(dǎo)流洞、平寨電站發(fā)電洞、泄洪放空洞、溢洪洞和3層灌漿平洞共7條隧洞，大規(guī)模的溶洞均發(fā)育在T1yn1與T1yn3的接觸帶上，并伴有流水和雨季大量的涌水，而T1yn1地層中未見大規(guī)模的溶洞，特別是能在T1yn1與T1yn3的接觸帶上有大量的地下管道水揭露，充分說明T1yn2地層隔水性能的可靠性。

右岸洞室開挖揭露大型溶洞和巖溶管道發(fā)育情況

［1］彭土標(biāo)，袁建新，王惠明.水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊［K］.北京:中國水利水電出版社，2011(05):75.

［2］GB 50487—2008水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

［3］潘家錚，謝樹庸.中國水力發(fā)電工程地質(zhì)·工程地質(zhì)卷［M］.北京:中國電力出版社，2000:175.