龍泉水庫引水線路及庫區(qū)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

李新善，馬軍衛(wèi)

（1.重慶水利電力建筑勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，重慶 400020；2.山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

山西省萬家寨引黃南干寧武供水工程的供水范圍為寧武縣，其建設(shè)任務(wù)是：向?qū)幬淇h提供新增工業(yè)和城鎮(zhèn)供水。本工程從萬家寨引黃南干線7#隧洞的小狗兒澗支洞取水，沿支洞底埋設(shè)管道至洞口外，選擇在洞口下游1.5 km處的原小狗兒澗村興建龍泉水庫進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，以解決萬家寨樞紐每年8—9月份排洪調(diào)沙期間不能引水的問題。

龍泉水庫位于神池縣的小狗兒澗村附近，此水庫作為調(diào)節(jié)水庫，采用土工膜庫盆全防滲，正常蓄水位1 450 m，總庫容400萬m3。該流域面積為4.4 km2，河道長度4.03 km，河道縱坡59.1‰。龍泉水庫是海河流域永定河水系恢河支流上的一座調(diào)蓄水庫，其作用是保證下游用水。

2 龍泉水庫引水線路工程地質(zhì)情況

2.1 龍泉水庫引水線路工程地質(zhì)描述

龍泉水庫設(shè)計(jì)擬從萬家寨引黃南干線7#隧洞的小狗兒澗支洞取水，通過管道輸水至龍泉水庫。輸水線路位于小狗兒澗溝近源頭部位，沿線地勢(shì)起伏不平，沖溝發(fā)育，地面高程1 450～1 510 m。輸水線路全長1.85 km。

管線段發(fā)育的地層巖性由上到下依次為：

（1）第四系全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土，卵礫石成分主要為灰?guī)r、白云巖，漂石含量5%～8%，卵石含量20%～30%，礫含量30%～45%，砂含量18%～25%，粉黏粒含量2%～5%。厚0～6 m。分布于小狗兒澗溝谷底。

（2）第四系上更新統(tǒng)坡洪積物（Q3pdl），巖性淡黃色低液限粉土，結(jié)構(gòu)松散，多呈硬塑狀，土質(zhì)不均。其物理力學(xué)指標(biāo)天然狀態(tài)下含水率：5.5%～17.8%，平均值為10.0%，天然密度：1.39～1.66g/cm3，平均值為 1.48g/cm3，干密度 1.23～1.55g/cm3，平均值為 1.35 g/cm3，孔隙比：0.737～1.185，平均值為1.003，天然壓縮系數(shù)av值0.13～0.64MPa-1，平均值為 0.38MPa-1，飽和壓縮系數(shù) av值 0.19～1.25MPa-1，平均值為0.70 MPa-1，屬中等～高壓縮性土。垂直滲透系數(shù)：1.99×10-4～1.04×10-3cm/s，平均值：5.31×10-4cm/s，水平滲透系數(shù)：3.52×10-4～1.78×10-3cm/s，平均值：5.31×10-4cm/s，具中等～弱透水性。飽和抗剪強(qiáng)度凝聚力c值：10.8～27.7 kPa，平均值15.3 kPa，內(nèi)摩擦角 φ 值：18.0°～25.0°，平均值：20.6°。自重濕陷系數(shù)：0.004～0.039，濕陷系數(shù)：0.006～0.056，具濕陷性，厚 2～12m。

（3）奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組，巖性為淺灰色中厚～厚層白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡單，主要為單斜巖層，塊狀構(gòu)造，巖溶較發(fā)育，主要為溶隙和溶孔，局部發(fā)育管道狀巖溶，巖層產(chǎn)狀N15°E/SE∠25°～29°。巖體中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙：①N50°～60°W/NE 或 SW∠65°～85°，②N35°～45°E/NW 或 SE∠65°～80°，裂隙面多平直光滑，延伸較長，裂隙寬一般為0.1～0.3 cm，裂隙間距一般為0.5～2.0 m，泥或鈣質(zhì)充填、半充填，部分裂隙閉合，局部有寬大張性裂隙，寬1.0～2.5 cm。厚度大于50 m，主要分布于小狗兒澗兩岸及谷底。沿線地下水位埋深大，對(duì)工程無影響。

2.2 龍泉水庫引水線路工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

水平距離0+000～0+286 m段，進(jìn)水線路沿小狗兒澗支洞洞底布置，管基置于奧陶系上馬家組灰?guī)r，工程地質(zhì)特性好；水平距離0+286～1+850 m，進(jìn)水線路基本沿小狗兒澗溝布置，管基埋深3～5 m，管基置于第四系上更新統(tǒng)坡洪積低液限粉土層。低液限粉土具有濕陷性，濕陷性土層厚約7.0 m，根據(jù)場地的濕陷性評(píng)價(jià)，場地屬自重濕陷性場地，濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)，建議采取相應(yīng)的處理措施，以消除地基濕陷性。建議臨時(shí)開挖坡度：基巖1∶0.3，低液限粉土1∶0.75。地基承載力建議值：基巖1.0～1.5 MPa，低液限粉土70～80 kPa。

3 龍泉水庫庫區(qū)地質(zhì)情況

3.1 龍泉水庫庫區(qū)地質(zhì)描述

龍泉水庫位于寧武縣斗溝村北約1.0 km。二級(jí)公路崞五線南側(cè)小狗兒澗溝上游處，設(shè)計(jì)擬修建均質(zhì)土壩，水庫正常蓄水位1 050 m時(shí)，水庫回水長度約0.9 km，庫容400萬m3。

3.1.1 庫區(qū)工程地質(zhì)條件

龍泉水庫位于恢河一支流小狗兒澗上游，其流向N77°E，兩岸山體不對(duì)稱，右岸山體雄厚，山頂高程為1 550～1 600之間，左岸為一突出山包，山頂高程1 467 m。地面高程1 440 m以下溝谷峽窄，呈“V”型，溝谷寬 20～50 m，兩岸坡度較陡，一般 50°～70°；地面高程1 440 m以上地勢(shì)寬緩，兩岸地面坡度10°～20°。庫區(qū)兩岸及庫尾沖溝較發(fā)育，呈樹枝狀，支溝溝底坡降較大。沖溝無流水，僅在雨季有洪水。在庫尾現(xiàn)有一水塘。

庫區(qū)出露的地層為古生界奧陶系和新生界第四系地層?，F(xiàn)將地層巖性由老至新分述如下：

（1）奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組（O2S）。巖性為淺灰色中厚～厚層白云質(zhì)灰?guī)r、灰?guī)r，巖性堅(jiān)硬，巖溶較發(fā)育，主要為溶隙、溶孔等，底部角礫狀泥灰?guī)r，巖性較軟弱。本組厚度約200 m，主要分布于小狗兒澗溝谷底部及兩岸。

（2）第四系上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl）。淡黃色低液限粉土，含砂低液限粉土，多呈硬塑狀，結(jié)構(gòu)松散，厚2～12 m，分布于溝谷兩岸。

（3）第四系全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal）。巖性為卵石混合土、級(jí)配不良礫，卵礫石成分主要為灰?guī)r、白云巖，顆粒組成漂卵石含量20%～45%，礫含量30%～55%，砂含量15%～25%，粉黏粒含量1%～5%，不均一。據(jù)滲水試驗(yàn)資料，卵石混合土、級(jí)配不良礫層滲透系數(shù)5～18 m/d。厚0～4 m，主要分布于小狗兒澗谷底。

（4）人工堆積物。巖性為低液限粉土、碎石土，厚0～4 m，主要分布于庫尾小水庫壩址及壩址采石場一帶。

水庫區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，為單斜巖層，巖層產(chǎn)狀N15°E/SE∠25°～29°。巖體中主要發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，其產(chǎn)狀分別為：①N50°～60°W/NE 或 SW∠65°～85°，②N35°～45°E/NW或SE∠65°～80°，裂隙面多平直光滑，延伸較長，裂隙寬一般0.1～0.3 cm，裂隙間距一般0.5～2.0 m，泥或鈣質(zhì)充填、半充填，部分裂隙閉合，局部有寬大張性裂隙，寬1.0～2.5 cm。

3.1.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)地下水的賦存條件，水庫區(qū)內(nèi)地下水類型可分為：松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙巖溶水兩種類型。

松散巖類孔隙水主要賦存于庫區(qū)兩岸及河床松散地層中。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶水賦存于庫區(qū)奧陶系碳酸鹽巖地層中。其補(bǔ)給來源主要為大氣降水補(bǔ)給，其富水性主要受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖溶發(fā)育程度和地形地貌等因素制約，一般富水性較好，水量較豐富。庫區(qū)屬碳酸鹽巖類裂隙巖溶水補(bǔ)給、徑流區(qū)，地下水主要向恢河方向徑流排泄。庫區(qū)內(nèi)地下水位埋深大，鉆孔深度范圍內(nèi)均未能揭露。

庫區(qū)第四系上更新統(tǒng)坡洪積物低液限粉土天然狀態(tài)下含水率：4.5%～18.7%，平均值為：9.5%，天然密度：1.44～1.63 g/cm3，平均值為：1.54g/cm3，干密度：1.26～1.53g/cm3，平均值為：1.41g/cm3，孔隙比：0.756～1.139，平均值為：0.917，天然壓縮系數(shù)av1-2值：0.13～0.65 MPa-1，平均值為：0.26 MPa-1，飽和壓縮系數(shù)av1-2值0.20～1.01 MPa-1，平均值為：0.43 MPa-1，屬中等～高壓縮性土。垂直滲透系數(shù)：8.38×10-5～5.41×10-4cm/s，平均值：3.46×10-4cm/s，水平滲透系數(shù)：4.03×10-4～9.31×10-4cm/s，平均值：6.09×10-4cm/s，滲透性等級(jí)為中等透水。飽和抗剪強(qiáng)度凝聚力c值7.0～27.0 kPa，平均值：12.2 kPa，內(nèi)摩擦角 φ 值：18.0°～25.0°，平均值：21.7°。自重濕陷系數(shù)：0.004～0.039，濕陷系數(shù)：0.006～0.056，具濕陷性。該層厚度：6～15 m，分布于庫區(qū)兩岸。

3.2 龍泉水庫庫區(qū)地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

3.2.1 庫區(qū)滲漏

水庫兩岸在正常蓄水位以下地層主要為上更新統(tǒng)坡洪積低液限粉土，溝底為全新統(tǒng)洪沖積卵石混合土，溝底及兩岸側(cè)壁部分段奧陶系上統(tǒng)上馬家溝組白云質(zhì)灰?guī)r裸露。

低液限粉土滲透系數(shù)8.38×10-5～5.41×10-4cm/s，滲透性等級(jí)為弱～中等透水性；河床卵石混合土滲透系數(shù)8～18 m/d，滲透性等級(jí)為中等～強(qiáng)透水性；奧陶系灰?guī)r節(jié)理裂隙和巖溶發(fā)育，據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)單位透水率28～158 Lu，滲透性等級(jí)為中等～強(qiáng)透水性。且?guī)靸?nèi)地下水位埋深較大，鉆探深度內(nèi)未能揭露。庫區(qū)存在永久滲漏問題，且滲漏量較大，建議采取水平防滲方式對(duì)全庫盆進(jìn)行防滲，確保水庫蓄水。

3.2.2 庫岸穩(wěn)定

在庫區(qū)回水范圍內(nèi)，兩岸多為土質(zhì)岸坡，僅近壩址處左岸部分為巖質(zhì)岸坡。土層為上更新統(tǒng)坡洪積（Q3dpl），巖性多為低液限粉土、低液限黏土層。基巖為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組白云質(zhì)灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀 N15°E/SE∠25°～29°，傾向溝內(nèi)偏下游側(cè)。

水庫區(qū)兩岸土質(zhì)為低液限粉土層，土質(zhì)較疏松，兩岸邊坡坡30°～60°，多大于10°，水庫兩岸土質(zhì)邊坡存在坍岸問題，建議結(jié)合庫區(qū)防滲進(jìn)行削坡。庫區(qū)近壩址區(qū)左岸基巖裸露，巖層傾向溝內(nèi)，且傾角較大，存在岸坡穩(wěn)定問題，建議削坡。此處，庫區(qū)兩岸Q3dpl低液限粉土具濕陷性，應(yīng)采取必要措施進(jìn)行處理。

3.2.3 庫區(qū)淹沒與浸沒

水庫庫區(qū)范圍內(nèi)無工礦企業(yè)、居民點(diǎn)、墳?zāi)购椭匾牡叵碌V產(chǎn)分布等。

4 結(jié)束語

通過對(duì)龍泉水庫引水線路及庫區(qū)范圍的工程地質(zhì)描述，及其工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，論證了工程地質(zhì)的合理性，為工程的順利實(shí)施提供了地質(zhì)情況參考。