牛路水庫(kù)壩區(qū)節(jié)理統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)價(jià)

楊小偉,楊偉麟

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510640)

牛路水庫(kù)壩區(qū)節(jié)理統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)價(jià)

楊小偉,楊偉麟

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510640)

基于從化牛路水庫(kù)壩址區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育情況，統(tǒng)計(jì)并繪制節(jié)理裂隙玫瑰圖，分析主要發(fā)育節(jié)理對(duì)兩岸邊坡、壩基滲漏及壩基抗滑穩(wěn)定性的影響，并對(duì)主要工程地質(zhì)問題提出相應(yīng)的處理措施，從而為水工建筑物的布置及類似的工程提供一定的參考。

牛路水庫(kù)；節(jié)理；節(jié)理玫瑰圖；處理措施

1 工程概況

牛路水庫(kù)位于廣州從化區(qū)良口鎮(zhèn)，壩址位于流溪河的一級(jí)支流的中游，區(qū)域地處嶺南山系南緣，地形北高南低，地貌特征為低山丘陵區(qū)，地勢(shì)由南西向北東傾斜。牛路水庫(kù)是以城市供水為主，兼有防洪、發(fā)電、灌溉、旅游等綜合效益的水利樞紐工程，正常蓄水位高程為177.5 m，正常庫(kù)容為6 297萬m3，總庫(kù)容為 6 663萬m3。工程等別為Ⅲ等，規(guī)模為中型水庫(kù)。其主要建筑物有大壩、電站廠房和引水隧洞等。

區(qū)域地處華南華夏系構(gòu)造帶與南嶺東西向構(gòu)造帶交接地帶，主要構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以燕山期大規(guī)模巖漿活動(dòng)為主。工程區(qū)內(nèi)并沒有明顯的較大斷裂地質(zhì)構(gòu)造，工程區(qū)周邊存在斷層構(gòu)造，主要為獨(dú)石山斷裂帶和溫泉斷裂帶，由于兩斷層離庫(kù)區(qū)較遠(yuǎn)，對(duì)工程區(qū)影響較小。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35 s，相應(yīng)地震基本烈度等于Ⅵ度。根據(jù)區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性分級(jí)，本區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性好。

構(gòu)成庫(kù)盆的地層巖性單一，主要是燕山第三期中心相或過渡相淺肉紅色、灰白色中粗粒、粗粒黑云母花崗巖，巖體因受后期構(gòu)造影響，裂隙發(fā)育，沿裂面多發(fā)生綠泥石化或綠簾石化，呈條帶分布，巖石較堅(jiān)硬；兩岸山坡地表為殘坡積棕紅色粘土質(zhì)砂覆蓋；河床多為漂石、砂卵礫石堆積，厚度小。

庫(kù)區(qū)內(nèi)的地表水體主要為河水，分布較廣泛。地下水類型主要以第四系孔隙潛水及基巖裂隙水為主。第四系孔隙潛水主要沿沖洪積層分布。基巖裂隙水主要以塊狀巖類裂隙水為主，由地表水補(bǔ)給[1-2]。

2 壩型對(duì)地基的要求

綜合考慮樞紐布置、地質(zhì)、施工條件、運(yùn)行管理等影響因素，選定碾壓混凝土重力壩作為本工程壩型。碾壓混凝土重力壩由非溢流壩段和溢流壩段組成。重力壩壩頂高程為180.0 m，防浪墻高程為181.2 m，壩長(zhǎng)為389.19 m，建基面高程為110.2 m，最大壩高為69.8 m，壩區(qū)總體平面布置示意見圖1?；炷林亓螌?duì)地基的基本要求主要有：具有足夠的巖體強(qiáng)度，以承受壩體壓力；具有足夠的整體性和均勻性，以滿足壩基抗滑穩(wěn)定要求和減少不均勻沉陷；具有足夠的抗?jié)B性，以滿足滲透穩(wěn)定要求等。

圖1 壩區(qū)總體平面布置

壩基巖體為花崗巖弱風(fēng)化帶～微風(fēng)化帶，能滿足強(qiáng)度要求及不均勻沉陷要求。壩基巖體節(jié)理較發(fā)育，其對(duì)兩岸邊坡、壩基滲漏、壩基抗滑穩(wěn)定均存在一定的影響。因此，應(yīng)摸清壩區(qū)節(jié)理的分布規(guī)律及主要發(fā)育節(jié)理的特征。

3 節(jié)理分類

節(jié)理是指有一定成因、形態(tài)和分布規(guī)律的裂隙，也是巖體中未發(fā)生位移的破裂面，破裂面兩側(cè)巖層無明顯的相對(duì)位移[3-4]。節(jié)理按力學(xué)屬性可分為張節(jié)理和剪切節(jié)理兩類，其特征見表1。

表1 節(jié)理力學(xué)分類及特征

4 壩區(qū)節(jié)理統(tǒng)計(jì)

壩區(qū)節(jié)理裂隙比較發(fā)育，規(guī)模大小不一。根據(jù)河床及兩岸平硐地質(zhì)測(cè)繪，結(jié)合鉆探巖芯揭露，壩區(qū)巖體中主要發(fā)育節(jié)理有如下3組：

①40°～50°/SE或NW∠63°～88°，走向與河流大角度相交，剪性，延伸大多較短，閉合～微張，4～6條/m。

②80°～90°/SE或NW∠40°～50°，剪性，延伸較短，閉合～微張，1～3條/m。

③20°～30°/NW∠15°～30°，走向與河流近于垂直，節(jié)理面舒緩波狀，張性，延伸較長(zhǎng)，張開寬0.1～0.5 cm， 2～4條/m。該節(jié)理裂隙主要發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化帶～弱風(fēng)化帶巖體中。在強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)，順節(jié)理面風(fēng)化嚴(yán)重，多呈全風(fēng)化條帶，地下水滲流攜運(yùn)次生泥土充填于節(jié)理中，具水平卸荷特性。壩區(qū)節(jié)理玫瑰示意見圖2。

圖2 壩區(qū)節(jié)理玫瑰示意

據(jù)統(tǒng)計(jì)：① 強(qiáng)風(fēng)化帶節(jié)理面鐵錳質(zhì)渲染呈黑褐色、黃褐色，節(jié)理中多充填次生泥土，巖體節(jié)理線密度為4～6條/m、連通率約85%。 ② 弱風(fēng)化帶節(jié)理面鐵錳質(zhì)輕微渲染，呈淺黃褐色，節(jié)理間多無充填，巖體節(jié)理線密度為2～4條/m、連通率約75%。

5 節(jié)理對(duì)工程影響性分析

根據(jù)壩區(qū)節(jié)理玫瑰圖可知，壩基巖體主要受3組節(jié)理切割，各組節(jié)理對(duì)工程的影響如下。

1) 40°～50°/SE或NW∠63°～88°節(jié)理分布在壩頭兩岸，傾向南東的節(jié)理對(duì)左岸邊坡穩(wěn)定不利，傾向北西的節(jié)理對(duì)右岸邊坡穩(wěn)定不利。

2) 80°～90°/SE或NW∠40°～50°節(jié)理若分布在壩基，可能形成連通壩基上下游的滲漏通道；若分布在壩頭兩岸，傾向南東的節(jié)理對(duì)左岸邊坡穩(wěn)定不利，傾向北西的節(jié)理對(duì)右岸邊坡穩(wěn)定不利。

3) 20°～30°/NW∠15°～30°緩傾角節(jié)理，走向與壩軸線近于平行，該軟弱結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀愈平緩，由壩體自重力和水平推力組成的合力作用在其上的向下游的下滑力愈大，抗滑力愈小，對(duì)壩基巖體抗滑穩(wěn)定愈不利。雖該緩傾角結(jié)構(gòu)面傾向上游，但易與壩踵附近的橫向切割面和平行于河流方向的側(cè)向切割面組合成楔形體，直接由河床面滑出[5-6]。

6 主要工程地質(zhì)問題處理措施

6.1邊坡處理措施

結(jié)合地形地質(zhì)條件，左、右壩肩高邊坡應(yīng)根據(jù)地形布置，開挖邊坡高度自下而上均為10.0 m，另開挖邊坡時(shí)應(yīng)分級(jí)設(shè)置馬道，馬道寬約2 m，開挖邊坡坡比根據(jù)實(shí)際地形從下到上依次在1∶0.75～1∶1.50之間選擇。邊坡防護(hù)主要采用檔墻、錨索格梁支護(hù)、三維網(wǎng)植草。

6.2滲漏處理措施

由于壩區(qū)巖體節(jié)理較發(fā)育，且部分壩段基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化帶上部，形成連通壩基上下游滲漏通道的節(jié)理80°～90°/SE或NW∠40°～50°，為了提高壩基巖石的完整性和承載能力，在壩基上游和下游側(cè)各設(shè)3排固結(jié)灌漿，孔距為3.0 m，中間部位固結(jié)灌漿，孔距為6.0 m，固結(jié)灌漿孔深在中間部位分別為6.0～8.0 m、上游側(cè)8.0～15.0 m。固結(jié)灌漿壓力通過灌漿試驗(yàn)確定，在不掀動(dòng)基礎(chǔ)巖石的原則下，應(yīng)盡量取較大值。對(duì)緩傾角節(jié)理或裂隙較發(fā)育的基巖，灌漿壓力應(yīng)適當(dāng)降低[7-9]。

6.3深層抗滑處理措施

根據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)于河床埋藏較淺的緩傾角軟弱破碎帶，可全部挖除，回填混凝土；對(duì)于兩岸埋藏較深的緩傾角軟弱破碎帶，若能滿足穩(wěn)定的條件下可以部分挖除，可沿其走向每隔一定距離挖一平洞，洞的頂部和底部均嵌入堅(jiān)硬完整的巖層中，然后回填混凝土，形成混凝土鍵以提高其抗滑能力。同時(shí)，為增加壩體的完整性，挖除回填后，尚可進(jìn)行固結(jié)灌漿。

7 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合牛路水庫(kù)的工程實(shí)例，簡(jiǎn)要的分析了壩區(qū)節(jié)理的發(fā)育情況及對(duì)工程的影響，并提出了主要工程地質(zhì)問題的處理措施，得到如下結(jié)論。

1) 花崗巖區(qū)域主要發(fā)育節(jié)理有3組，其將花崗巖切割成塊狀。牛路水庫(kù)壩區(qū)節(jié)理規(guī)模大小不一，具水平卸荷特性。

2) 節(jié)理對(duì)壩區(qū)的影響主要有如下3個(gè)方面：兩岸壩肩邊坡穩(wěn)定、壩區(qū)上下游滲漏穩(wěn)定、壩基深層抗滑穩(wěn)定。

3) 混凝土重力壩深層抗滑穩(wěn)定性主要受緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面控制，應(yīng)采用挖除回填混凝土處理。

4) 花崗巖區(qū)域節(jié)理發(fā)育情況具有相似的特征，但在施工開挖時(shí)應(yīng)積極的參與驗(yàn)槽，為其他類似工程提供一定的參考。

[1] 廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.廣州市牛路水庫(kù)建設(shè)工程地質(zhì)勘察報(bào)告(初步設(shè)計(jì)階段)[R].廣州：廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2016.

[2] 水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范:GB 50487—2008[S].

[3] 彭土標(biāo).水力發(fā)電工程地質(zhì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社,2011.

[4] 楊連生.水利水電工程地質(zhì)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.

[5] 戴呈祥.土壩滲漏裂隙通道探測(cè)方法探討[J]. 廣東水利水電, 2002(10): 28-30.

[6] 葛軍輝，丁耿龍.惠州抽水蓄能電站廠房區(qū)巖體節(jié)理網(wǎng)絡(luò)分析研究[J].廣東水利水電,2009(9): 11-13.

[7] 孔繁在.合面獅水庫(kù)大壩除險(xiǎn)加固處理[J]. 廣東水利水電, 2008(8): 49-51.

[8] 袁偉力.復(fù)雜地質(zhì)條件下的帷幕灌漿施工技術(shù)[J]. 廣東水利水電, 2009(7): 55-57.

[9] 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范：SL 62—2014[S].

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Statistical Analysis and Evaluation of Joints in Dam Area of Niulu Reservoir

YANG Xiaowei , YANG Weilin

(Guangzhou Water Planning Survey and Design Institute，Guangzhou 510640，China)

Based on the development of joint in the dam site of Conghua Niulu Reservoir, joint rose chart have been drawn. The influences of main development joints on slope stability, dam foundation leakage and anti - sliding stability of dam foundation are analyzed, and the corresponding treatment measures to the main engineering geological problems are put forward, so as to provide a reference for the layout of hydraulic structures and similar projects.

Niulu Reservoir；joint；joint rose chart；treatment measures

2016-10-12;

2016-11-04

楊小偉(1986),男,碩士，工程師，從事巖土勘察與設(shè)計(jì)工作。

TV64;TV22.34