江西永新斗上水庫大壩工程地質(zhì)問題分析評價

湯建華

摘要

斗上水庫位于江西省永新縣城西北側(cè)，是集灌溉、防洪、發(fā)電等功能于一體的中型水庫。水庫壩址區(qū)出露巖性為石英砂巖，工程區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較為復雜。水庫自20世紀70年代建成以來，一直處于帶病運營狀態(tài)，水庫大壩滲漏、壩基肩穩(wěn)定性等工程地質(zhì)問題突出。該文以斗上水庫為例，分析了其存在的工程地質(zhì)問題，闡述了大壩工程地質(zhì)條件對工程質(zhì)量的影響，及對水庫大壩后期運行管理的影響，對水庫除險加固具有重要的指導意義。

關(guān)鍵詞斗上水庫；滲漏；穩(wěn)定；除險加固

中圖分類號S277文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）36-13127-02

AbstractDoushang reservoir located in northwest of Yongxin County， is a concentration of irrigation， flood control， power generation， and other functions in a body's medium reservoir. Outcrop is quartz sandstone in reservoir dam site area， the complexity of geological environmental conditions is moderate. Since the 1970s， the reservoir has been in operation state， the geological problems are obviously， such as leakage of the dam and dam abutment stability. With Doushang reservoir as an example， the existing geological problems were analyzed， effects of geological conditions on project quality and the reservoir management were analyzed， which has important guidance on reservoir reinforcement.

Key words Doushang reservoir； Leakage； Stability； Reinforcement

我國已建成的各類水庫總數(shù)超過八萬余座，且多數(shù)水庫建于20世紀50～70年代[1]。受施工技術(shù)條件限制，目前水庫運營年限較長，大部分水庫屬于病險水庫，對社會經(jīng)濟環(huán)境的破壞和致災風險逐年增大，嚴重威脅社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展[2]。水庫大壩除險加固工程具有重大意義，既提高了水庫防洪水平，又能夠合理美化規(guī)劃周邊環(huán)境并對水資源進行合理調(diào)配[3]。工程地質(zhì)條件調(diào)查分析是水庫除險加固的前提，只有經(jīng)過必要的工程地質(zhì)條件分析才能夠更加有效地進行除險加固設計。該文以斗上水庫為例，分析了壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及其存在的工程地質(zhì)問題，對壩體除險加固設計具有重要意義。

1 工程概況

斗上水庫位于永新縣城東北方向22 km處，坐落于贛江水系禾水支流上，壩址以上河道長6.8 km，控制流域面積19 km2，總庫容1 013萬m3，設計灌溉面積1 466.67 hm2（2.2萬畝），電站裝機容量4×250 kW，是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電及養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。水庫始建于1966年，于1970年建成投入運營，主要樞紐建筑包括大壩、溢洪道、灌溉放空隧洞、灌溉發(fā)電隧洞及電站廠房等建筑。

2工程區(qū)地質(zhì)條件

2.1 地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地殼穩(wěn)定性

工程區(qū)地處華南褶皺系贛中南褶隆、贛西南坳陷之井岡山——陳山隆褶斷束構(gòu)造中。壩區(qū)處永新向斜南東翼，永新向斜發(fā)育完全，出露較好。其軸向自南西至北東作北東東—北東—北東東方向，顯示“S”形象。長40 km，寬21 km。形態(tài)較開闊，向南西翹起，具明顯的圈閉現(xiàn)象，其兩翼主要為泥盆系及寒武系。工程區(qū)出露巖性主要包括泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）石英砂巖及寒武系上段（∈2-1）砂巖夾砂質(zhì)板巖，兩者呈斷層接觸關(guān)系（圖1）。

斷層（F1）為高角度逆斷層，位于庫區(qū)中部，延NE35°～40°方向延伸，傾向SE，傾角約75°。上盤地層為寒武系上段，下盤為泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組地層，斷層破碎帶寬1.0～1.5 m，以碎裂、碎塊巖為主，局部有泥質(zhì)填充。

據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GBl8306-2001）界定，該區(qū)地震動峰值加速度小于0.05 g，區(qū)域穩(wěn)定性較好，可不作抗震安全復核。

2.2水文地質(zhì)

區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較簡單，地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水。

（1）孔隙潛水。主要賦存于第四系沖積砂礫（卵）石層中，部分厚度較大的殘坡積層中亦有分布，含水量以前者為豐，水位埋藏較淺，以大氣降水補給為主，排泄于河床或低洼地帶。

（2）基巖裂隙水。埋藏于基巖裂隙中，其富水性及透水性取決于巖體風化及裂隙發(fā)育程度、裂隙充填情況。一般含水量不豐，較大的斷裂構(gòu)造為地下水主要運移通道，一般以大氣降水補給為主，以下降泉形式排泄于溝谷及低洼地帶。

3工程地質(zhì)問題及評價

3.1 壩體質(zhì)量評價

斗上水庫壩體為漿砌塊石重力壩，由非溢流壩和溢流壩組成，最大壩高35.2 m，壩頂長66 m，壩頂寬4.5 m；壩體上游面設有0.5 m厚混凝土面板高程270.20 m以上坡面鉛直，以下坡比為1∶0.40；下游面高程282.20 m以上坡面鉛直，以下坡比1∶0.70。

3.1.1

防滲面板質(zhì)量評價。根據(jù)調(diào)查壩體防滲面板防滲效果較差，存在明顯析鈣現(xiàn)象，同時發(fā)育多條橫縱裂縫，裂縫寬度3～5 mm；局部地段由于混凝土強度低，面板混凝土交接處可被手指剝落。從壩體下游廊道內(nèi)的滲水點分析，存在庫水沿面板裂縫向庫外滲漏問題。

3.1.2

非溢流壩質(zhì)量評價。水庫大壩非溢流壩壩體以

279.8 m高程為界，下段為漿砌石體、上段為干砌石體，砌石體為強～極強透水體，壩體砌筑不密實。

根據(jù)現(xiàn)場勘探結(jié)果顯示，砌石體空隙較大，全泵供水（90 L/min），砌石體內(nèi)部全部漏水，沖洗液不返水，漏水點多位于漿砌石體與墊層混凝土的接觸面上?？辈煦@進過程中，局部孔段存在掉鉆現(xiàn)象，說明漿砌石體砌筑不密實，壩體漏水嚴重。

3.1.3

溢流壩質(zhì)量評價。

溢流壩段位于大壩中部，長14.5 m，由6孔組成，溢流凈寬12.0 m，為無閘控制WES實用堰，堰頂高程282.2 m，末端采用挑流消能，挑流鼻坎高程261.7 m，挑射角為25°。

溢流堰堰頂及溢流面表層混凝土局部地段存在剝蝕現(xiàn)象，下游溢流面不平整，兩側(cè)擋墻高度不一致，挑流鼻坎下的排水廊道內(nèi)存在3處明顯滲水點。據(jù)水庫管理人員資料顯示，廊道滲水點滲水量可達24 L/min。

3.2壩基、肩工程地質(zhì)問題及評價

大壩壩址區(qū)坐落于泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組地層中（如圖2），巖性為含凝灰質(zhì)石英砂巖，巖層產(chǎn)狀為SE128°∠40°，巖體結(jié)構(gòu)破碎，主要發(fā)育4組節(jié)理，裂面較平直，有少量泥質(zhì)填充，一般間隔為1條/m，延伸長度1.5～4 m不等，個別可達10 m。節(jié)理產(chǎn)狀分別為J1：244°∠69°；J2：325°∠76°；J3：15°∠80°；J4：230°∠70°。

3.2.1

壩基、肩滲漏問題。壩基巖體為弱風化帶下部含凝灰質(zhì)石英砂巖，巖體完整性好，巖質(zhì)較堅硬，其物理力學性質(zhì)指標能夠滿足大壩要求。水文地質(zhì)試驗表明，其透水率（q值）小于5 Lu，對該工程可視為相對不透水體。

如圖3所示，大壩右壩肩275 m高程至左壩肩270 m高程以下5～8 m范圍內(nèi)巖體為強風化巖體，具有中等透水性，存在沿強風化裂隙巖體產(chǎn)生繞壩滲漏問題。

3.2.2

壩基穩(wěn)定問題。壩基巖體為弱風化含凝灰質(zhì)石英砂巖，巖體完整性好，巖體物理力學性質(zhì)指標較好，巖質(zhì)較堅硬，巖體透水性弱，水庫長期運營不易產(chǎn)生變形破壞；壩基巖體能夠滿足穩(wěn)定性要求。

3.2.3

壩肩邊坡穩(wěn)定性問題。

壩體施工壩肩產(chǎn)生10～35 m高人工開挖邊坡，坡度60°～70°，邊坡出露巖性為強風化含凝灰質(zhì)石英砂巖，強風化巖體較破碎且軟硬相嵌，巖體力學性質(zhì)指標較差，且具有中等透水性。壩體施工開挖過程中易產(chǎn)生崩塌等地質(zhì)災害；水庫蓄水或降雨條件下，易產(chǎn)生水體入滲，加劇邊坡失穩(wěn)誘發(fā)壩肩滑坡等地質(zhì)災害。

4結(jié)論

斗上水庫是是一座以灌溉為主，兼有防洪、發(fā)電及養(yǎng)殖等綜合效益的中型水庫。

水庫大壩位于永新向斜南東翼，地層巖性為泥盆系中統(tǒng)跳馬澗組（D2t）含凝灰質(zhì)石英砂巖，地層基本呈單斜構(gòu)造；地

下水具有孔隙水～裂隙水雙層結(jié)構(gòu)特征。工程區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復雜程度中等。

水庫大壩混凝土強度低，大壩壩面混凝土剝落嚴重，特別是溢流壩壩面沖刷強烈，壩體存在多條橫、縱裂縫；壩體分布有干砌石體，密實度差，空隙大，大壩下游面存在多處集中滲水點。

壩基、肩巖體風化強烈，其中壩肩強風化巖體較破碎，透水性強～中等，現(xiàn)有的帷幕灌漿范圍不足，存在繞壩滲漏及壩肩邊坡失穩(wěn)等工程地質(zhì)問題。

由于目前水庫存在諸多安全隱患，水庫已不能滿足安全運營要求，無法充分發(fā)揮其綜合利用效益，同時嚴重威脅下游居民的生命財產(chǎn)安全，因此對斗上水庫進行除險加固處理迫在眉睫。

參考文獻

[1]

孫繼昌.中國的水庫大壩安全管理[J].中國水利，2008（20）：10-14.

[2] 嚴祖文，魏迎奇，張國棟.病險水庫除險加固現(xiàn)狀分析及對策[J].水利水電技術(shù)，2010，41（10）：76-79.

[3] 任世強. 大中型水庫大壩除險加固工程設計及施工技術(shù)分析[J].黑龍江水利科技，2014（8）：181-182.

[4] 江西省地質(zhì)局區(qū)域地質(zhì)測量隊三分隊.中華人民共和國礦產(chǎn)地質(zhì)圖永新幅（G-50-VII）[Z].1966.