瑞安市某水庫主壩區(qū)工程地質(zhì)條件分析

陳東勇　陳國山　徐歡榮

摘 要：該水庫位于瑞安市錦湖街道新星村長山溪中，為?。ㄒ唬┬退畮?。文章對該水庫主壩區(qū)的工程地質(zhì)條件進行分析，并結(jié)合大壩特點進行分析，針對研究結(jié)果提出了合理建議，相關(guān)研究結(jié)論對類似工程具有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：水庫；主壩區(qū)；工程地質(zhì)條件

中圖分類號：TV223.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0166-02

1 工程概況

該水庫位于瑞安市錦湖街道新星村長山溪中，水庫集雨面積3.9 km2，主流長度1.0 km，河道坡降7.69%，水庫總庫容172萬m3，正常庫容111.7萬m3，為?。ㄒ唬┬退畮臁Ｋ畮熘鲏螢轲ね列膲?，壩頂高程61.6 m，最大壩高19.1 m，壩頂寬約5.0 m，壩頂長度87.995 m，正常蓄水位58.00 m，迎水坡坡比1：3.85～1：1.67，背水坡坡比1：2.94～1.90。水庫副壩分南北二條，均為黏土心墻壩，北副壩壩頂高程61.4 m，最大壩高為9.6 m，壩頂寬約3.2 m，壩頂長度為114.2 m，迎水坡坡比1：1.8～1：2.48，背水坡坡比1：2.91～2.08。南副壩壩頂高程62.6 m，最大壩高為4.4 m，壩頂寬約3.65 m，壩頂長度為39.2 m。溢洪道為寬淺式，進口底高程為57.5 m，進口寬度14 m。放空隧洞為城門洞型，尺寸2×2 m，長度199.79 m，進水口高程46.00 m，出水口高程42.85 m。

2 水庫區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

該水庫位于瑞安市境內(nèi)西北部，區(qū)內(nèi)地形總趨勢呈東北高西南低，屬低山～丘陵區(qū)。水庫庫岸山體上部陡峻，山坡坡度30～40？觷，溪谷多呈“V”字型，覆蓋層厚度較薄，下部稍平緩，山坡坡度15～25？觷，溪谷多呈“U”字型，覆蓋層厚度較厚，河谷中漫灘、階地較不發(fā)育，表現(xiàn)出以下切為主的侵蝕剝蝕地貌形態(tài)。區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，水土保持較好。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造與地震

本區(qū)屬我國東南沿海二等地震帶的東北端，接近三等地震帶，受遠場地震波影響，為少震或弱震區(qū)，近代地震的特點是強度弱，震級小，頻度低。

根據(jù)《浙江省地震目錄統(tǒng)計》，近兩個世紀，溫州市及鄰域曾發(fā)生三次具破壞烈度的地震，分別是發(fā)生于1813年10月17日的溫州4.75級地震（震中烈度Ⅵ度），1926年6月29日浙閩交界以東海域5.25級地震和1960年7月21日平陽東海域5.0級地震，但它們對本域均未造成破壞性損失；另外還有3.0～3.9級地震7次，小于3.0級地震>10次。

按1990年全國地震區(qū)劃圖，本區(qū)為基本穩(wěn)定區(qū)，未劃入震級>5級的危險區(qū)。據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306-2001），本區(qū)地震動峰值加速度屬0.05 g區(qū)，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為第二組，擬建場地屬抗震不利地段。

2.3 地層巖性

工程區(qū)地層巖性較簡單，出露的地層主要有：①第四系全新統(tǒng)松散堆積物（Q4）：由黏土、粉質(zhì)黏土、塊石、含碎石粉質(zhì)黏土組成，沿平緩山坡、山麓地段及沖溝、河床、河漫灘分布。厚度一般小于4 m。②侏羅系上統(tǒng)九里坪組酸性凝灰?guī)r（J3j）：灰白色，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部具有流紋狀構(gòu)造。是晚侏羅世火山活動第二旋回晚期的產(chǎn)物，下伏高塢組熔結(jié)凝灰?guī)r。③侏羅系上統(tǒng)高塢組凝灰?guī)r（J3g）：淺灰色，巖性為流紋質(zhì)晶屑玻屑熔結(jié)凝灰?guī)r，為中酸性、酸性火山碎屑巖，凝灰質(zhì)結(jié)構(gòu)，假流紋狀構(gòu)造。晶屑多為石英、長石及少量暗色礦物，是晚侏羅世火山噴發(fā)第一旋回全盛時期的產(chǎn)物。

2.4 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)屬亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，濕潤多雨，地表水系較發(fā)育，逕流水活躍。河水流量受降雨影響，季節(jié)性變化較大。工程區(qū)內(nèi)地下水主要為第四系松散堆積物中的孔隙潛水和基巖裂隙水，孔隙潛水主要分布于中部山間盆地、平緩山坡、山麓、溝谷，河床及兩岸地段，賦存介質(zhì)為第四系沉積土和坡殘積土中，含水層為含黏性土的碎石，埋藏較淺，厚度變化大，水位變化大，季節(jié)性變化大，富水性較貧乏～中等，向低洼處以泉的形式、蒸發(fā)、植物蒸騰向外排泄?；鶐r裂隙水分布于低山丘陵區(qū)，基巖透水性較差，多屬弱透水巖層。賦存介質(zhì)為凝灰?guī)r的風化裂隙和構(gòu)造裂隙，含水層厚度變化大，無統(tǒng)一地下水位，富水性變化較大。主要受大氣降水補給，沿裂隙向溝谷及平原區(qū)以泉的形式排泄。

2.5 庫區(qū)工程地質(zhì)條件評價

庫區(qū)淹、浸沒區(qū)未發(fā)現(xiàn)大片農(nóng)田、文化古跡及有開采價值的礦產(chǎn)，未見土地沼澤化、鹽漬化，不存在淹、浸沒問題。由于庫區(qū)山體下部覆蓋層較厚，且修建鄉(xiāng)村道路時對山體進行了少量開挖，另庫區(qū)分布有多個小型采石場，有一定量的固體顆粒在流水沖刷條件下淤入庫區(qū)，存在一定的淤積問題，庫岸坡度較小，地形較為平緩，不會引起大規(guī)模的庫岸塌滑，庫岸基本穩(wěn)定。

3 主壩工程區(qū)工程地質(zhì)條件及評價

主壩為黏土心墻壩，迎水坡采用干砌塊石護坡。壩基為侏羅系上統(tǒng)高塢組淺灰色凝灰?guī)r，左右壩肩為侏羅系上統(tǒng)九里坪組灰白色凝灰?guī)r。

3.1 壩體

壩體填筑土（rQ）自上而下分別描述如下：第Ⅰ層塊石：為大壩迎水坡護坡塊石，層厚0.3 m，部分為卵石，直徑30～40 cm，個別大于50 cm。塊石護坡體多呈弱風化狀，部分呈強風化狀，巖性雜亂，多為凝灰?guī)r，塊石間夾有少量黏性土，且塊石間結(jié)合不緊密，空隙較大，呈松散狀。第Ⅱ1層角礫混粉質(zhì)黏土：黃～黃褐色，稍濕，中密狀。碎石含量約15%，礫石含量約占25%，砂粒含量約占15%，粉黏粒含量約占45%。碎石粒徑30～40 mm，最大粒徑為200 mm，碎石呈棱角狀，巖性較單一，為凝灰?guī)r，大部分呈強風化狀。粗顆粒分布不均勻，土質(zhì)不均勻，主要分布壩體高程約46 m以上，為建壩時從附近山挖掘的風化及殘坡積土。第Ⅱ2層含角礫粉質(zhì)黏土：灰黃色～深黃色，稍濕，可塑～硬塑狀，中等壓縮性。碎石含量約5%，礫石含量約占20%，砂粒含量約占10%，粉黏粒含量約占65%。碎石粒徑20～30 mm，最大粒徑為80 mm，碎石呈棱角狀，巖性較單一，為凝灰?guī)r，大部分呈強風化狀。粗顆粒分布不均勻，土質(zhì)不均勻。主要分布壩體高程約46 m以下，為建壩時從附近山挖掘的風化及殘坡積土。

迎水坡高程56 m以下護坡塊石在波浪沖蝕下部分已塌落，高程56 m以上部分塊石松散，空隙較大，部分已塌落，并生長少量雜草，塊石對壩體的防護作用明顯減弱，部分塊石呈強風化狀，強度及抗沖能力一般，由于部分塊石有較好的磨圓度，導至塊石間隙較大。

背水坡壩體與兩岸山體接觸帶未修建截、排水溝，山體坡面匯水對壩體有一定的沖刷作用，對壩坡穩(wěn)定不利。

壩體填筑土由Ⅱ1與Ⅱ2組成，填筑土料來源于附近山體表層的風化及殘坡積土，Ⅱ1與Ⅱ2層分層界線一般在高在46 m，Ⅱ1層較Ⅱ2層碎石含量高，Ⅱ1層較Ⅱ2層工程特性稍差。

3.2 壩基工程地質(zhì)條件及評價

壩址所處兩岸山體不對稱，左岸山體高大、厚實，山坡稍陡，山坡坡度25～30？觷，山頂高程約80 m。右岸山體略顯得單薄。相對左岸山體稍緩，山勢低矮，山體坡度在10～15？觷。兩岸山體基巖均有裸露，現(xiàn)狀穩(wěn)定。河床內(nèi)沖洪積層厚度2～4 m，呈侵蝕剝蝕地貌形態(tài)。植被較發(fā)育，且水土保持較好。

左右壩肩上部為侏羅系上統(tǒng)九里坪組灰白色凝灰?guī)r，下部為侏羅系上統(tǒng)高塢組淺灰色凝灰?guī)r。庫區(qū)壩肩左側(cè)山體表層為強風化層，厚1～2 m，下伏弱風化巖體，坡度20～25？觷，抗沖刷能力較差，存在小規(guī)模的坍塌，不會危及壩體安全，右側(cè)山體平緩，坡度10～15？觷，現(xiàn)狀穩(wěn)定，分析認為不存在近壩庫岸穩(wěn)定問題。

Ⅲ2層強風化凝灰?guī)r：灰黃色，淺灰色，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀，半柱狀，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，該層與壩體接帶漏水較嚴重，注水試驗中，注水試驗滲透系數(shù)K=5.2×10-3～8.50×10-3 cm/s，屬中等透水性。

Ⅲ3層弱風化凝灰?guī)r：淺灰色，塊狀構(gòu)造，局部具有假流紋狀構(gòu)造。河床兩岸基巖大部裸露，較完整，表面呈弱風化狀態(tài)。河床內(nèi)基巖裂隙較發(fā)育，見鐵、錳質(zhì)渲染，巖芯呈短柱狀、碎塊狀、長柱狀，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，一般為陡傾角，閉合～微張。

根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪結(jié)合鉆探成果，建壩時已進行清基處理，壩址區(qū)內(nèi)未見第四系松散堆積物分布。強風化層在壩軸線壩中地段缺失，左右壩肩及壩軸線上、下游地段均有分布。左壩肩由上游至下游強風化層厚度逐漸變薄，厚度1～2 m，至背水坡與壩體接觸帶弱風化狀基巖裸露，右壩肩強風化層厚約0.5 m。迎水坡側(cè)左右?guī)彀稁r體均呈強風化狀，巖體破碎，背水坡側(cè)左右山體巖體呈弱風化狀，巖體較完整。

據(jù)調(diào)查，老涵洞2002年采用套井回填法進行封堵，涵洞至壩肩段及右壩肩段進行防滲處理，現(xiàn)老涵洞仍存在滲漏現(xiàn)象，流量3L /min，右壩肩背水坡馬道下游側(cè)3 m處存在滲漏，流量0.6 L/min。

綜上所述，下游左右山體巖體較完整，未見滲漏點，存在繞滲的可能性小，壩體與壩址接觸帶（強風化層）滲透系數(shù)為壩體填筑土的4～5倍，分析認為左右壩肩均存在不同程度的接觸滲漏，由于壩體填筑土滲透系數(shù)大，老涵洞封堵左右壩肩防滲處理長度較短，未徹底解決滲漏問題。

4 結(jié)論與建議

工程區(qū)域構(gòu)造基本穩(wěn)定，本區(qū)地震動峰值加速度屬0.05 g區(qū)，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計地震分組為第二組，屬抗震不利地段。原有資料及研究結(jié)果表明，壩體填筑土體為凝灰?guī)r風化層及殘、坡積土，土體中碎礫石含量較高。壩體填筑土不能滿足《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》中壩體填筑土防滲性能的要求。套井回填土不能滿足《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》中的防滲體防滲性能的要求。壩體填筑土不能滿足現(xiàn)行《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》中壓實度的要求。該大壩在其安全性能方面存在較多隱患，建議對大壩進行除險加固處理。

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