水電站水庫(kù)大壩地質(zhì)分析與加固措施

王洪杰

1 前言

水庫(kù)位于四川某地區(qū)，距離市區(qū)約10km處。有鄉(xiāng)級(jí)公路直通大壩，交通較方便。該水庫(kù)始建于1972年，已建成運(yùn)行三十余年，現(xiàn)最大壩高約26. 0m，壩頂寬約4-5m，長(zhǎng)約510m，總庫(kù)容260萬(wàn)m3，屬?。ㄒ唬┬退畮?kù)。壩體采用當(dāng)?shù)氐谒南等劳聊雺憾桑瑢倬|(zhì)土壩。本次勘察的主要目的是：⑴ 查明壩址區(qū)工程地質(zhì)條件；⑵ 對(duì)壩體的人工填土進(jìn)行檢測(cè)評(píng)價(jià)；⑶ 查明水庫(kù)有無(wú)滲漏現(xiàn)象及滲漏原因；⑷ 提出處理意見和建議；⑸ 對(duì)加壩及防滲處理所需的土料進(jìn)行勘察。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

（1）地形地貌。壩址區(qū)屬中低山地貌單元。受地殼運(yùn)動(dòng)及水流切割，河谷形成“U”字型。兩岸發(fā)育有不連續(xù)的Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地。河床較寬，約100m，Ⅰ級(jí)階地寬約10-50m，在壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)有滑坡、塌岸等現(xiàn)象。

（2）地質(zhì)構(gòu)造及地震。

工作區(qū)構(gòu)造上地處四川盆地巨形帶狀構(gòu)造所形成的清水河斷陷帶與衛(wèi)寧東西向構(gòu)造帶～衛(wèi)寧北山復(fù)背斜的交織，復(fù)合部位。清水河斷陷帶，基巖出露不多，主要沉積物為巨厚的第四系沉積，形成了工程區(qū)清水河河谷平原目前的地貌景觀，基底構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)域穩(wěn)定性分級(jí)屬相對(duì)穩(wěn)定或穩(wěn)定性稍差地帶。

本區(qū)歷史上地震活動(dòng)十分頻繁，據(jù)史料記載，1219—1969年750年中，共發(fā)生4級(jí)以上地震24次，其中6級(jí)以上6次，平均每?jī)赡臧胗幸淮?級(jí)以上地震發(fā)生。經(jīng)查《全國(guó)地震烈度區(qū)劃圖》（1/400萬(wàn)），工作區(qū)地震峰值加速度為0.20g，地震基本烈度為Ⅷ度。

（3）地層巖性。根據(jù)鉆孔及探井揭示，壩址區(qū)地層較單一，主要是有第三系清水營(yíng)組（E3q）泥巖；階地上分布的第四系全新統(tǒng)沖積（Q42al）壤土及含礫壤土；溝谷中局部分布有第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q42al）角礫～礫砂；人工填土（Qml）和現(xiàn)分述如下：

① 人工填土（Qml）。為原壩體的碾壓層，主要巖性為兩岸第四系壤（黃）土和少量第三系全風(fēng)化泥巖，局部含少量直徑3-10mm礫石，最大厚度22.5m，黃褐色為主，可塑硬塑狀態(tài)，中等壓縮性。在人工填土層中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)14段，錘擊數(shù)為6～20擊。根據(jù)土工試驗(yàn)資料及《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GDB5028799）中附錄N，土的判別中對(duì)初判的規(guī)定，在Ⅷ度地震烈度區(qū)土的粘粒含量不小于18%時(shí)，可判為不液化。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，在壩體所取的樣品中，粘粒含量均大于18.0%，因此，可判定該層不液化。

② 第四系全新統(tǒng)沖積（Q42al）壤土。淺土黃色-黃褐色，可塑硬塑狀態(tài)，局部壤土含少量直徑3-10mm礫石，具水平層理，主要分布于河谷及Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地上。厚約8m—10m。

③ 第四系全新統(tǒng)沖積（Q4 2al）角礫～礫砂。雜色，中密-密實(shí)狀態(tài)，次棱角型，局部夾含礫壤土透鏡體，礫石一般直徑5～35mm，主要成份為砂巖、泥巖等，含量在20～50%左右，充填物為砂及砂壤土，主要分布于主河道。其允許承載力[R]=200kPa。

④ 第三系清水營(yíng)組（E3q）泥巖。暗紅-土紅色，中厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，其物理力學(xué)指標(biāo)含水量11.1%，天然抗壓強(qiáng)度1.00MPa，天然濕密度2. 23g/cm3，干密度2.01g/cm3，該巖層強(qiáng)-全風(fēng)化厚度在2.5～3.5米，裂隙發(fā)育，巖體破碎，其[R]=200kPa；中等風(fēng)化層厚2.0～3.0米，裂隙較發(fā)育，其[R]=300kPa；以下為微風(fēng)化層，其[R]=350kPa。

（4）水文地質(zhì)。大馬莊水庫(kù)壩址區(qū)地表水為季節(jié)性庫(kù)水，地下水為第四系松散堆積物孔隙潛水，豐水期地表水補(bǔ)給地下水，枯水期地下水補(bǔ)給地表水，地下水化學(xué)類型為：HCO3SO4NaCa型水，[SO42-]含量141.0mg/L，對(duì)普通砼無(wú)腐蝕性。