海龍川水庫(kù)工程地質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

吳國(guó)新

(遼寧省沈陽(yáng)市康平縣水土保持工作站，沈陽(yáng)110500)

1 工程概況

海龍川水庫(kù)位于海城市南部距市內(nèi)40 km的山區(qū)，位于岔溝鎮(zhèn)海龍川村，該水庫(kù)屬于海城河支流。該水庫(kù)主要功能是以灌溉為主，結(jié)合防洪、養(yǎng)殖、供水等綜合利用的水庫(kù)。屬于小(2)型水庫(kù)，工程等別為Ⅴ等，主要建筑物級(jí)別為5 級(jí)。

2 地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

水庫(kù)所在區(qū)屬于丘陵區(qū)，地形起伏不大，相對(duì)高差＜50 m，沖溝多開(kāi)闊，支溝一般延伸短。山脊與主溝走向呈NNE 向，并向NNE 漸低。

2.2 區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定

從1∶50萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)圖(遼寧省區(qū)域地質(zhì)志)中可以查到，水庫(kù)所在區(qū)及周邊沒(méi)有區(qū)域性斷裂，分布小規(guī)模斷裂帶呈NE 向延伸，多為壓性，不存在區(qū)域性活動(dòng)斷裂，水庫(kù)所在區(qū)地塊穩(wěn)定性較好。據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306—2001)，查得本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15 g，對(duì)應(yīng)地震基本烈度Ⅶ度。

2.3 水文地質(zhì)條件

本區(qū)地下水以基巖裂隙水為主，局部存在斷裂構(gòu)造帶水，由于本區(qū)沖溝匯水面積小，一般不具有大規(guī)模富水帶。沖溝及兩側(cè)覆蓋層地區(qū)存在少量第四系孔隙潛水，地下水埋深一般3m 左右。水庫(kù)區(qū)基本以上游雨季山洪水蓄積而成，少部分為基巖裂隙水補(bǔ)給。

3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

3.1 主壩工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

海龍川水庫(kù)主壩為NE ～SW 向截?cái)鄾_溝，壩體最大高度約12.5 m，壩長(zhǎng)236.5 m，壩頂寬4.5 m，壩體結(jié)構(gòu)為黏土心墻砂殼壩。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，壩址兩岸出露巖性為灰色至灰綠色二云母片巖夾有變粒巖及薄層石英巖，巖石層理發(fā)育，地表所見(jiàn)巖石多為強(qiáng)風(fēng)化。

通過(guò)本階段鉆探揭露，主壩體黏土心墻均由含礫粉質(zhì)黏土組成，礫石多呈次棱角狀，一般＜3 cm，含量5% ～15%，分布不均。黏土心墻土體均為可塑狀。

壩體下部基巖巖性為二云片巖夾變粒巖，基本以強(qiáng)風(fēng)化為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯采取率很低，心墻底部與基巖面接觸緊密。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)成果，壩體下部基巖透水率一般＜5 Lu，為弱透水，個(gè)別部位略大，達(dá)8 ～15 Lu，屬于弱至中等透水。

根據(jù)地表壩體土質(zhì)情況，壩殼料基本由含礫粉質(zhì)黏土組成，礫石多呈次棱角狀，粒徑以2 ～4 cm為主，含量15% ～25%，礫石分布均勻，整體結(jié)構(gòu)緊密，黏土為硬塑狀。壩殼料中的黏土性狀與心墻黏土性狀基本類似，只是含水量偏低。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查上由干砌石護(hù)坡直接壓在壩殼土料之上，之間沒(méi)有鋪設(shè)其它防滲土料及過(guò)渡料。上游干砌石護(hù)坡已多處出現(xiàn)塌陷變形，局部出現(xiàn)塊石滑動(dòng)和丟失。

3.2 溢洪道工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

溢洪道建于攔河壩右壩頭，為敞開(kāi)式自流溢洪道，襯砌底板局部老化破損。根據(jù)本次溢洪道軸線鉆孔揭露，溢洪道底板混凝土襯砌層厚度40 ～50 cm，以下為基巖，局部存在礫砂層，厚度0.8 ～1.1 m，分布不連續(xù)，初步分析該礫砂層為人工墊層，以提高地基承載力之用［1］。底板以下基巖巖性為灰色二云片巖，巖芯多為短柱狀，局部破碎?？碧缴疃葍?nèi)巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。鉆孔壓水試驗(yàn)結(jié)果表明，溢洪道部位基巖透水率＜5 Lu，為弱透水。溢洪道右側(cè)擋墻上方邊坡略陡，基巖裸露，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，破碎，完整性差，邊坡表層碎、塊石向下滾落現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

3.3 輸水洞工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

輸水洞位于大壩右側(cè)，為直徑Φ=0.5 的圓形鑄鐵管，輸水洞周圍壩體沒(méi)有變形跡象，鐵管與壩體土之間結(jié)合緊密，沒(méi)有滲漏跡象［2］。輸水洞出口混凝土襯砌的輸水槽出現(xiàn)裂縫和變形。

4 主要建筑物質(zhì)量評(píng)價(jià)及壩基滲漏原因分析

4.1 心墻土體物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)鉆探施工方法及回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)取樣過(guò)程分析，所取土樣會(huì)受到一定程度擾動(dòng)，試驗(yàn)結(jié)果多少會(huì)有一點(diǎn)誤差，不能完全依據(jù)該試驗(yàn)成果來(lái)評(píng)價(jià)黏土心墻的物理力學(xué)性質(zhì)。此次勘察共取心墻原狀土樣7組，分別進(jìn)行了常規(guī)物理性質(zhì)試驗(yàn)及力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，其試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 心墻土體物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

4.2 壩體土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值

海龍川水庫(kù)修建于大躍進(jìn)時(shí)期，經(jīng)幾十年的運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)壩體存在嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。經(jīng)本次勘察綜合分析，壩體黏土心墻碾壓質(zhì)量較好，不存在軟塑狀軟弱層及分層情況，心墻底部與壩基之間接觸緊密，心墻防滲效果良好;壩殼料由含礫黏性土組成，整體結(jié)構(gòu)密實(shí)。根據(jù)水庫(kù)長(zhǎng)期運(yùn)行情況及本階段勘察結(jié)果，并參考類似工程實(shí)例(如海城市王家坎水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程地質(zhì)勘察)，提出壩體心墻及壩殼土體的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值，見(jiàn)表2。根據(jù)水庫(kù)多年運(yùn)行情況及本次勘察分析，壩體整體質(zhì)量較好，并具有較好的穩(wěn)定性。

表2 壩體心墻及壩殼土體物理力學(xué)參數(shù)建議值表

4.3 壩基滲漏與繞壩滲漏分析評(píng)價(jià)

據(jù)鉆探勘察，壩基為二云片巖及變粒巖，局部夾石英巖，薄層狀及中厚層狀結(jié)構(gòu)，為強(qiáng)風(fēng)化狀，層理及節(jié)理發(fā)育，充填風(fēng)化巖屑和泥質(zhì)物質(zhì)，巖體完整性差。根據(jù)壩肩兩側(cè)出露地層產(chǎn)狀及地層結(jié)構(gòu)分析，壩體下部地層產(chǎn)狀傾向上游，走向接近壩軸線方向，傾角15° ～20°，巖層中強(qiáng)風(fēng)化二云片巖一般透水性很差，可以起到壩基防滲作用。由于壩基巖體風(fēng)化較強(qiáng)，大部分節(jié)理被風(fēng)化后巖屑和泥質(zhì)充填。因此，通過(guò)壩基向下游滲漏的可能極小。壩肩與岸邊基巖接觸緊密，壩肩以外巖層產(chǎn)狀與壩基一致，并連續(xù)向外延伸，沒(méi)有溝通庫(kù)內(nèi)外的斷裂帶，巖層傾向上游，其隔水性較好，不存在繞壩滲漏問(wèn)題。

上游干砌石護(hù)坡與壩殼之間沒(méi)有鋪設(shè)反濾層及過(guò)渡層，兩層顆粒大小相差懸殊，孔隙率相差極大，在庫(kù)水位變動(dòng)及波浪作用下，極易發(fā)生接觸沖刷破壞，進(jìn)而造成護(hù)坡塌陷變形或產(chǎn)生滑塌。

綜合分析認(rèn)為:海龍川水庫(kù)壩體黏土心墻質(zhì)量較好，與壩基結(jié)合緊密，壩基巖體不存在貫穿壩體的節(jié)理密集帶，其透水率相對(duì)較小，壩下游沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的水庫(kù)滲漏現(xiàn)象及壩體滲透變形破壞跡象，水庫(kù)不存在壩體和壩基滲漏問(wèn)題。

考慮到壩下游溢洪道出口附近地表局部長(zhǎng)期存在滲水情況，為安全起見(jiàn)，建議對(duì)壩體右側(cè)壩肩與巖體之間進(jìn)行防滲處理。

4.4 溢洪道質(zhì)量與地基條件分析評(píng)價(jià)

從溢洪道表面襯砌情況看，混凝土底板及兩邊擋墻大部分老化破損。襯砌底板下部基巖條件較好，地層產(chǎn)狀傾向上游，不具備沿溢洪道底板下部滲漏條件。

溢洪道右側(cè)擋墻上方邊坡相對(duì)略陡，巖基裸露，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體破碎，邊坡表層碎、塊石穩(wěn)定性差，隨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生掉塊或大面積滑落，容易損壞溢洪道擋墻和底板。

建議對(duì)溢洪道底板、擋墻及右側(cè)擋墻上方邊坡裸露巖體采取適當(dāng)措施進(jìn)行加固處理。

4.5 輸水洞質(zhì)量

輸水洞為直徑Φ=0.5 的圓形鑄鐵管，與壩體土之間結(jié)合緊密，沒(méi)有滲漏跡象。出口混凝土襯砌的輸水槽出現(xiàn)裂縫和變形。建議修復(fù)輸水洞閘門(mén)，并維修輸水洞出口以下段水槽。

5 結(jié)論及建議

1)海龍川水庫(kù)屬于小(2)型水庫(kù)，壩型為黏土心墻壩，心墻與壩殼之間沒(méi)有反濾層及過(guò)渡層，壩體上游干砌石護(hù)坡出現(xiàn)大范圍塌陷變形，局部塊石滑動(dòng)或丟失。建議對(duì)上游壩體出現(xiàn)變形部位進(jìn)行加固處理。

2)黏土心墻質(zhì)量較好，防滲效果良好。沿壩基與壩肩滲漏的可能性很小，壩下游沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯滲漏點(diǎn)。

3)溢洪道襯砌底板及擋墻已部分老化、破損，底板下方局部存在礫砂墊層。右側(cè)擋墻上方邊坡略陡，表層碎塊石穩(wěn)定性差。建議對(duì)溢洪道底板及擋墻進(jìn)行全面維修加固，同時(shí)對(duì)右側(cè)擋墻上方裸露巖石邊坡進(jìn)行防護(hù)處理。

4)輸水洞鐵管周邊壩體沒(méi)有出現(xiàn)變形和滲漏，可以正常使用。建議修復(fù)輸水洞閘門(mén)及出口部位混凝土輸水槽。

5)左壩肩部位因修路降低了原壩肩高度，現(xiàn)低于壩頂高程約1.5m，建議加高左壩肩段路基至壩頂高程，并與左岸坡銜接。

［1］王海成. 三河口水庫(kù)壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析與壩址選擇［J］. 水資源與水工程學(xué)報(bào)，2012，23(03):156 －159.

［2］劉海寧，王俊梅. 南灣水庫(kù)壩基工程地質(zhì)條件分析評(píng)價(jià)［J］. 中國(guó)水運(yùn):下半月，2010，10(05):138 －139.