白蓮崖水庫壩基工程地質(zhì)條件分析

郭興軒 何艷華

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院 蚌埠 233000）

白蓮崖水庫壩基工程地質(zhì)條件分析

郭興軒 何艷華

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院 蚌埠 233000）

本文就白蓮崖壩址區(qū)的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理力學(xué)性質(zhì)、水文地質(zhì)條件等進(jìn)行分析總結(jié)，為壩基開挖、加固提供建議。

工程地質(zhì) 力學(xué)性質(zhì) 巖體透水性 巖體質(zhì)量

1 壩址區(qū)基本工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

白蓮崖水庫位于安徽省霍山縣境內(nèi)，河流流向在壩線上游為N40°E，下游轉(zhuǎn)為N10°W左右，大壩置于河流的彎道入口處，兩岸呈左陡右緩不對稱的“U”型河谷。左岸山峰高程416.5m，右岸最高山峰高程551.2m，河床底高程約133m，原始河谷底寬80～90m，枯水期河水深1～2m；河床基巖裸露，局部覆蓋有0.5～1m厚的砂卵石層。

1.2 地層巖性

1.2.1 基巖

壩址區(qū)出露基巖巖性主要為前震旦系水竹河組角閃斜長片麻巖以及燕山期細(xì)粒花崗巖兩種，兩種巖石新鮮時單軸飽和抗壓強(qiáng)度均大于100MPa，為堅硬巖石。另外在花崗巖與片麻巖中尚分布有灰黃夾綠色蝕變巖石，大部分受構(gòu)造影響，沿斷裂構(gòu)造分布，在新鮮時強(qiáng)度較高，巖體完整，為中硬巖石。

壩基開挖范圍為細(xì)粒花崗巖。壩址所處花崗巖與片麻巖在壩下游地表出露線，從左壩頭條形山脊的北坡沿N60～80°E方向延伸，經(jīng)河床至右岸下游，接觸界面產(chǎn)狀不規(guī)則，總體產(chǎn)狀為走向N40～60°E，SE∠30～65°，傾向上游，傾角上緩下陡。壩基花崗巖與上游片麻巖出露界線在壩軸線上游150m以上，界面產(chǎn)狀不規(guī)則。

兩種巖性接觸面在左岸壩基部位根據(jù)本次左岸171m高程排水平洞揭露，為混熔接觸，結(jié)合好；壩基下游根據(jù)前期勘探平洞及鉆孔揭露絕大部分亦為混熔接觸；但在壩基上游包括泄洪洞進(jìn)口部位，兩種巖性接觸界線逐漸變成以裂隙式接觸為主。

1.2.2 第四系坡（堆）積層（Qd1）和沖洪積層（Qal+p1）

壩址兩岸基巖大部分出露較好，其中左岸壩基部位及其上游山坡和右岸壩基下游山坡基巖大部分裸露。坡積、堆積物分布較厚的部位在壩址左岸山體北坡地形稍緩的變質(zhì)巖分布地帶，厚2～5m；另在右岸壩軸線附近坡腳沖溝口分布有厚約2～3m坡（堆）積物及沖洪積物。河床沖洪積物淺薄，成帶狀分布于壩線上游河床右側(cè)漫灘至下游左側(cè)漫灘，厚約0.5～1.0m。

1.3 斷裂構(gòu)造

工程區(qū)位于英山溝復(fù)背斜的NE翼，在壩址上下游出露的前震旦系水竹河組古老的片麻巖，其片麻理總體產(chǎn)狀為 N50～60°W，NE∠45～70°。

1.3.1 斷層或擠壓（裂隙）破碎帶

壩址區(qū)斷裂構(gòu)造按其性質(zhì)和規(guī)?？煞譃閿鄬?、擠壓破碎帶或裂隙破碎帶、大裂隙、裂隙密集帶等。其中規(guī)模較大的斷層主要分布在右岸，切割較深，走向為NEE向，陡傾角；而擠壓破碎帶等主要分布在左岸，其走向多為NE～NEE向，中陡傾角，多傾向SE，為順坡向，對左岸壩基以及邊坡穩(wěn)定不利。

1.3.2 大裂隙和裂隙密集帶

一般規(guī)模較小，延伸不長，主要分布于左岸，其走向多為NE～NEE向，中陡傾角，傾向NW（或SE），單條長10～20m，面一般較平直，地表張開，在左岸，傾向SE的順坡向大裂隙較發(fā)育，對邊坡穩(wěn)定不利；裂隙密集帶主要見于右岸下游，寬8～10m，帶內(nèi)裂隙間距0.5～1.0m一條，局部間距僅0.2～0.3m，單條裂隙長3～5m，少數(shù)10～15m。

1.3.3 裂隙

壩址裂隙以中陡傾角裂隙（傾角大于40°）為主，根據(jù)地面測繪和勘探平洞中的統(tǒng)計和描述，壩址發(fā)育的裂隙可分為以下幾組：

①N40～70°E，NW∠50～80°，單條長 0.5～3m，間距一般0.5～1.0m，局部密集處間距0.1～0.3m，多閉合或為方解石脈、石英脈充填，少數(shù)裂面上見土黃色或灰白色泥膜，右岸有時可見裂面間夾1～3mm灰白色泥質(zhì)。

②N35～70°E，SE∠40～55°（少數(shù) 60～80°），該組裂隙最為發(fā)育，局部延伸較長成為大裂隙，地表一般張開，夾泥，面多起伏光滑。

③N50～80°W，SW（或NE）∠60～85°（少數(shù)30～40°），一般延伸不長，面稍彎曲，粗糙，地表微開，深部大多閉合。

一般來說，片麻巖中裂隙發(fā)育程度明顯比花崗巖弱。根據(jù)平洞以及鉆孔內(nèi)裂隙統(tǒng)計結(jié)果，裂隙線密度在花崗巖內(nèi)為3～9條/m，而在片麻巖中僅1.5～2.5條/m。

1.3.4 緩傾角裂隙

勘察期間根據(jù)地面測繪、鉆孔、平洞所揭露，壩址兩岸緩傾角裂隙不發(fā)育，僅局部偶見，且一般短小閉合，少數(shù)夾泥緩傾角裂隙規(guī)模也很?。ㄑ由扉L小于5m），不會形成貫通性結(jié)構(gòu)面而對壩基（肩）穩(wěn)定產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2 巖體風(fēng)化特征

2.1 壩基巖體風(fēng)化特征

壩址出露的角閃斜長片麻巖以及二長花崗巖抗風(fēng)化能力有明顯的差異，一般來說，片麻巖抗風(fēng)化能力相對較差，地表大多已全、強(qiáng)風(fēng)化。而壩基所處的花崗巖抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，出露于岸坡地表的大部分為弱風(fēng)化巖，而且往往形成懸崖峭壁，但花崗巖往往受斷裂構(gòu)造所影響，呈帶狀或夾層狀風(fēng)化。致使壩址兩岸巖體風(fēng)化分帶在垂直剖面上局部出現(xiàn)重復(fù)或“夾層”狀復(fù)雜變化。

2.2 壩基附近巖體風(fēng)化帶厚度（根據(jù)初設(shè)鉆孔資料統(tǒng)計結(jié)果）

左岸：地表強(qiáng)風(fēng)化巖帶厚度不大，一般厚約1～2m，局部達(dá)4m；145m高程以上，弱風(fēng)化巖帶下限埋深一般為6～11m（局部達(dá)15.89m），新鮮基巖面埋深為10～20m；145m高程以下至河邊，地表巖石僅為微風(fēng)化，新鮮巖石面埋深約3～8m。

河床：表層基巖微風(fēng)化，局部裂隙帶附近少量弱風(fēng)化，新鮮巖面埋深一般僅2～4m，局部如右側(cè)河床26號、11號孔附近較深為6～7.5m。

右岸：壩基部位地表花崗巖大部分已強(qiáng)風(fēng)化，一般厚1～4m；弱風(fēng)化帶下限埋深一般為4～10m；新鮮巖面埋深在地表180m高程以上為16～20m，180m高程以下一般為6～13m。

3 水文地質(zhì)條件

3.1 壩基巖體透水性

壩基部位左、右岸及河床、地表向下約25m以內(nèi)一般為ω>0.1L/min.m.m（以下單位略）的中等透水層，25m以下新鮮巖帶內(nèi)一般為ω<0.05弱透水層或ω<0.01的相對不透水層，根據(jù)壩基巖體透水性的一般規(guī)律，相對不透水層埋深在左岸40～45m，右岸40～50m，河床35m。

3.2 地下水位

壩址地下水類型為基巖裂隙水。兩岸地下水位特征如下：

3.2.1 左岸

非雨季穩(wěn)定地下水位埋深，在地面高程170m以上在23～27m左右，170m高程以下12m左右。山脊地下水位埋深45m左右。

3.2.2 右岸

枯水期水位埋深一般在5～15m，地下水位埋深較淺，變幅較小，這主要因右岸位于沖刷凹岸，山體雄厚，地下水補(bǔ)給充足。

3.3 水化學(xué)成分

對鉆孔及河水中4組水樣進(jìn)行水化學(xué)分析，根據(jù)分析成果，壩址河水地下水類型屬于HCO3-Ca-Na（K）型，有溶出型弱腐蝕；地下水屬于HCO3-SO4-Ca-Na（K）型，有溶出型中等腐蝕、碳酸型弱腐蝕及一般酸性弱腐蝕。

4 巖石及巖體物理力學(xué)性質(zhì)特征

壩基所處的細(xì)粒二長花崗巖，新鮮時巖石堅硬、致密、抗透水性強(qiáng)。新鮮完整的花崗巖為均質(zhì)、各向同性體。分布在壩址左岸下游并插入左岸壩基深部的變質(zhì)巖，巖性以中粗粒角閃斜長片麻巖為主，經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用及混合巖化和花崗巖化作用，原巖層面已模糊不清，新鮮巖體完整、致密、堅硬，抗透水性較強(qiáng)，巖體近似均質(zhì)各向同性體，但當(dāng)片麻理發(fā)育時，巖體略具各向異性。

5 壩基開挖與加固處理意見

5.1 壩基巖體質(zhì)量評價

利用基巖面為微風(fēng)化～新鮮花崗巖，多為Ⅱ類巖體，裂面多閉合，局部有水銹或含鐵錳質(zhì)膜，透水性弱～中等，無連續(xù)軟弱面。其主要物理指標(biāo)如下：巖體縱波波速3500～4500m/s；動彈模量 30～50GPa；變形模量 15～20GPa；巖石/巖石抗剪斷強(qiáng)度f'=1.1～1.3、c'=1.3～1.5MPa；混泥土/巖石抗剪斷強(qiáng)度f'=1.0～1.2、c'=1.0～1.2MPa。

5.2 壩基開挖及加固措施

主要針對部分建基面以下一定深度范圍內(nèi)尚不能滿足水工要求的巖體進(jìn)行固結(jié)灌漿。重點(diǎn)灌漿部位有：左岸部分Ⅲ類巖體，灌漿深度到Ⅱ類巖體上限即可；右岸的斷層影響帶也要進(jìn)行固結(jié)灌漿。右岸165m高程以上的松動巖體要進(jìn)行清除。

5.3 防滲處理

左岸：地面高程190m以上帷幕深度40～60m，190m以下帷幕深度25～40m。帷幕向山上延伸50～60m。

右岸：山體雄厚，帷幕從壩頭向上延伸50m左右即可。河床段：帷幕深度30～40m。

5.4 排水措施

壩址左右岸各設(shè)雙層或多層排水洞，排水平洞要結(jié)合斷裂構(gòu)造特征及其產(chǎn)狀，可平行壩軸線方向布置。

6 結(jié)語

白蓮崖壩址區(qū)基巖多為堅固的花崗巖體，地質(zhì)條件較好，建基面可選擇Ⅱ類巖體上限，微風(fēng)化中下部，局部Ⅲ類巖體要進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)，達(dá)到Ⅱ類巖體強(qiáng)度。由于左右岸水文地質(zhì)條件不同，除壩址區(qū)的防滲帷幕除應(yīng)進(jìn)入相對不透水層（ω<0.01）外，左、右壩頭灌漿帷幕需向山上延伸50～60m，防止繞壩滲漏。地下水有腐蝕性，對建筑材料要進(jìn)行防腐處理