懶龍河水庫工程左岸河間地塊工程地質(zhì)條件分析

□張 磊 □武興亮(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院)

1 工程概況

懶龍河水庫工程位于貴州省西部六枝特區(qū)新場鄉(xiāng)與牛場鄉(xiāng)的界河—懶龍河上。工程主要任務(wù)是供水及發(fā)電。工程混凝土拱壩最大壩高74 m，壩頂高程1247 m；水庫正常蓄水位1242 m，回水河段長約4.70 km，正常蓄水位時(shí)總庫容為1305萬m3，電站裝機(jī)3500 kW。該工程于2012年11月開工，計(jì)劃工期3 a。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

工程場地近場區(qū)構(gòu)造相對簡單，新構(gòu)造運(yùn)動在大面積間歇性隆升背景下，除北西向威寧—水城斷裂帶活動明顯、具備發(fā)生中強(qiáng)地震的地震構(gòu)造環(huán)境外，其它地區(qū)沒有發(fā)現(xiàn)明顯的差異升降活動和第四紀(jì)新生斷裂，不具備發(fā)生強(qiáng)震的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境條件。

工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。

3 河間地塊工程地質(zhì)條件

3.1 地形地貌

建壩河流懶龍河屬烏江流域三岔河右岸一級支流。河流整體上由西北方向流向東北方向，于岔河寨處匯入三岔河，匯口處高程1175 m。庫區(qū)河段無大的跌水，出露高程為1185.20～1242.00m，平均比降12.10‰。庫盆區(qū)河谷整體上為斜向谷，兩岸地貌類型主要為溶蝕-侵蝕地貌，左岸河間地塊為溶蝕臺地，沖溝發(fā)育相對較少。懶龍河在壩址下游約800 m處匯入三岔河，三岔河匯口處至上游約3.80 km河段河床出露高程1175.00～1186.40 m，該河段與懶龍河構(gòu)成河間地塊，三岔河為懶龍河左岸的低鄰谷。

3.2 地層巖性

庫區(qū)出露地層均屬碳酸鹽巖地層，主要為：三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第四段(T1yn4)灰色泥質(zhì)白云巖，夾多層膏溶角礫巖，主要分布在河間地塊頂部及三岔河下游岸坡；第三段(T1yn3)灰色中厚至厚層灰?guī)r，下部夾少量深灰色泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，主要分布在庫區(qū)兩岸岸坡至坡頂；第二段(T1yn2)灰色薄至中厚層泥質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)泥巖夾灰?guī)r，主要分布在庫區(qū)兩岸岸坡；第一段(T1yn1)灰色中厚～厚層灰?guī)r，下部為呈互層狀的極薄層泥巖與泥灰?guī)r(T1yn1-1)，壩址區(qū)未見底，廣泛分布在庫區(qū)和壩區(qū)，為壩址的持力層。夜郎組第三段(T1y3)，紫紅色、灰黃色、黃綠色厚層砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，位于壩區(qū)河床底部約30 m以下。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

3.3.1 斷層

河間地塊內(nèi)區(qū)域性斷層構(gòu)造較少，典型代表為高屯坡斷層，其為張扭性斷層，長度約11 km，斷距約60 m，走向N10～30°E，傾向SE，傾角65～75°，斷層破碎帶寬度10～30 m，局部影響帶寬30 m，在壩址下游約320 m處與河道大角度相交穿過，因此該斷層對建壩成庫無明顯影響。

3.3.2 褶皺

庫區(qū)發(fā)育的主要褶皺有雞場背斜，其為一寬緩的NE向背斜，延伸長度6 km，核部出露T1yn2地層，翼部出露T1yn3地層，翼部到核部的巖層傾角50～20°。北東端為背斜傾伏端，庫首左岸上官寨一帶為背斜南西揚(yáng)起端。

4 河間地塊水文地質(zhì)條件

4.1 巖溶

4.1.1 地表巖溶

形態(tài)主要表現(xiàn)為溶溝、溶槽和洼地。河間地塊內(nèi)溶溝、溶槽發(fā)育相對較少，走向無規(guī)律，切割深度小。洼地發(fā)育亦較少，其形狀、結(jié)構(gòu)各異，總體特點(diǎn)是發(fā)育高程高，周邊被山體圍限，底部較平坦，并堆積有較厚的粘土層，但總體規(guī)模均不大。

4.1.2 地下巖溶

形態(tài)主要表現(xiàn)為溶洞和巖溶系統(tǒng)。河間地塊內(nèi)溶洞主要發(fā)育在T1yn1-2地層內(nèi)，但數(shù)量少，規(guī)模小。河間地塊內(nèi)T1yn3地層中巖溶管道較發(fā)育，但規(guī)模亦較小。

4.2水文地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，左岸河間地塊因集雨面積狹小，泉水出露較少，流量亦較小。

4.2.1 地下水類型

河間地塊內(nèi)地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶水（賦存地層T1yn1-2、T1yn3、T1yn4）；基巖裂隙水（賦存地層 T1yn2、T1yn1-1）；松散巖類孔隙水（賦存地層Q）。

4.2.2 含水巖組劃分及其透水性

河間地塊內(nèi)巖組水文地質(zhì)劃分及其透水性如下：①強(qiáng)巖溶層組，T1yn3，強(qiáng)透水層；②中等巖溶層組，T1yn1-2、T1yn4，中等透水層；③弱巖溶層組，T1yn1-1、T1yn2，弱透水層、相對隔水層；④非巖溶層組，T1y3，隔水層。

4.2.3 地下水的補(bǔ)、徑、排關(guān)系

左岸河間地塊內(nèi)T1yn3地層灰?guī)r廣泛覆蓋于地表，其下T1yn2地層則在懶龍河及三岔河岸坡地帶出露，地表水從T1yn3地層節(jié)理裂隙、溶溝、溶槽及溶洼、落水洞等入滲后受T1yn2地層泥巖隔水層阻隔后沿T1yn3與T1yn2地層接觸面以泉點(diǎn)形式排泄，極少部分沿構(gòu)造裂隙和節(jié)理裂隙入滲至深部，分散地排泄至三岔河或懶龍河。

4.2.4 水化學(xué)特征

對壩區(qū)河段河水取樣進(jìn)行水樣簡分析試驗(yàn)表明，河水水質(zhì)類型為[C]NaⅠ型，為碳酸鹽鈉質(zhì)水；根據(jù)GB50487-2008附錄L環(huán)境水對混凝土的腐蝕性評價(jià)，該水樣對混凝土結(jié)構(gòu)物無腐蝕性，對混凝土中鋼筋無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)為弱腐蝕性。

5 河間地塊滲漏分析

5.1 河間地塊地下水位情況

5.1.1 河間地塊地下水位勘察

為查明河間地塊內(nèi)地下水位情況，在上官寨南北兩側(cè)布置了兩個水文勘探孔。根據(jù)孔內(nèi)水位觀測，河間地塊內(nèi)地下水與懶龍河河床水位間水力坡降為0.5%～0.8%，這表明河間地塊內(nèi)地下水位低平，但存在地下分水嶺。

5.1.2 河間地塊地下水低平原因分析

5.1.2.1 水文地質(zhì)封閉條件不良

河間地塊自上而下覆蓋有T1yn3、T1yn2及T1yn1-2地層，其中T1yn2地層為相對隔水層，其分布高程普遍高于1350m。T1yn2地層阻礙了上部T1yn3地層內(nèi)地下水向下部T1yn1-2地層中滲透，使得T1yn3地層中地下水被迫從T1yn3與T1yn2地層在岸坡上的分界線附近以下降泉的形式排泄。河間地塊集雨面積狹小，而其排泄基準(zhǔn)面在懶龍河及三岔河岸邊的出露長度達(dá)7.30 km，加之上部T1yn2相對隔水層的隔水作用及排泄基準(zhǔn)面的出露巖層為T1yn1-2中等巖溶透水層，使得該河間地塊難以富集地下水，因此該河間地塊水文地質(zhì)封閉條件不良。

5.1.2.2 構(gòu)造地質(zhì)封閉條件(雞場背斜)因素

雞場背斜沿NE－SW向從河間地塊上呈弧線狀劃過。在該背斜的兩側(cè)，分布有7個水文勘探孔。根據(jù)鉆孔內(nèi)地下水位觀測背斜NW側(cè)3個鉆孔的地下水位普遍高于背斜SE側(cè)4個鉆孔的地下水位100 m左右，這說明雞場背斜對于河間地塊內(nèi)地下水富集狀態(tài)起到了控制作用。

結(jié)合雞場背斜兩側(cè)鉆孔水位觀測資料及河間地塊地層結(jié)構(gòu)可知，雞場背斜NW側(cè)地下水位普遍較高是由于T1yn2地層在埋深很深時(shí)起到了良好的隔水作用，使上部含水地層可以蓄積地下水，而背斜SE側(cè)因T1yn2地層埋藏較淺時(shí)，河間地塊無法在水庫蓄水高程內(nèi)富集地下水，同時(shí)T1yn1-2含水地層中的地下水因補(bǔ)給條件差、排泄條件好而低平。

河間地塊內(nèi)地下水低平并遠(yuǎn)低于水庫正常蓄水位，因此需著重考慮左岸防滲線端點(diǎn)及下限。

5.2 河間地塊無通向三岔河巖溶通道

河間地塊在水庫正常蓄水位高程范圍內(nèi)出露地層均為T1yn1-2，大量鉆孔在該地層內(nèi)均未遇到掉鉆現(xiàn)象。同時(shí)地表調(diào)查表明，河間地塊懶龍河與三岔河沿岸均未有泉點(diǎn)出露，這說明河間地塊內(nèi)無通向三岔河且低于水庫正常蓄水位的巖溶通道。

6 河間地塊防滲帷幕布置

根據(jù)位于河間地塊上水文勘探孔對河間地塊地層的揭露情況看，河間地塊內(nèi)地層透水率一般較小，但受雞場背斜影響，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖芯采取率低并造成正常蓄水位以下多段壓水試驗(yàn)無壓力，這說明河間地塊內(nèi)難以尋獲穩(wěn)定可靠的弱透水區(qū)域作為防滲帷幕端點(diǎn)。因此防滲帷幕端點(diǎn)接上游遠(yuǎn)處地下高水位區(qū)更為可靠。

對河間地塊上雞場背斜兩側(cè)鉆孔孔內(nèi)地下水位進(jìn)行分析，壩線上游上官寨一帶地下水位高于水庫正常蓄水位，因此建議防滲帷幕接上官寨附近高水位區(qū)，端點(diǎn)為地下水位與正常蓄水位的交點(diǎn)，長度約1.30 km。同時(shí)由于左岸自左壩肩至上官寨一帶帷幕端點(diǎn)處T1yn1-1相對隔水層逐漸傾伏加深，其頂端分布高程遠(yuǎn)低于地下水位，因此考慮采用懸掛式帷幕進(jìn)行防滲，帷幕下限為枯水期穩(wěn)定地下水位以下20 m。