廟東水庫工程地質(zhì)條件分析與評價

宮立剛

(瓦房店市水利勘測設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

?

廟東水庫工程地質(zhì)條件分析與評價

宮立剛

(瓦房店市水利勘測設(shè)計(jì)有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

廟東水庫位于瓦房店市許屯鎮(zhèn)山咀村廟東溝里溝，水庫大壩鑒定為三類壩。文章對廟東水庫的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及庫區(qū)的水文地質(zhì)條件和壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析，并對工程地質(zhì)問題進(jìn)行了評價。通過分析與評價可以得出：目前水庫現(xiàn)狀主要工程地質(zhì)問題是滲漏問題，建議對水庫進(jìn)行除險加固，對右側(cè)壩基及壩體進(jìn)行防滲處理，確保水庫安全運(yùn)行。

水庫；工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；條件分析；防滲處理

1 工程概況

廟東水庫位于瓦房店市許屯鎮(zhèn)山咀村廟東溝里溝，即E122°04′35″，N39°59′31″，始建于1979年，是一座集防洪、灌溉為一體的小(2)型水庫。壩址以上集雨面積0.94km2，最大庫容19.78萬m3。該水庫可灌溉周邊63.65hm2果樹及葡萄和10hm2旱田，保護(hù)下游兩個屯人口約740人的生命及財產(chǎn)安全。水庫樞紐工程由攔河壩、溢洪道、輸水洞三大建筑物構(gòu)成。水庫現(xiàn)狀：現(xiàn)壩頂平均高程110.0m，壩長218m，最大壩高13.0m，壩頂寬3.5m，大壩迎水坡比為1∶2.5，塊石護(hù)坡，背水坡比為1∶2.5，草皮護(hù)坡，背水坡無貼坡排水體。大壩防滲體為黏土心墻及迎水坡土工膜防滲。溢洪道位于大壩左側(cè)，型式為正槽開敞式，堰型為寬頂堰，底高程為107.5m，凈寬11.5m，一側(cè)采用漿砌石襯砌，一側(cè)為山體，局部滑坡。最大溢洪水深1.3m，下泄流量為25.23m3/s。輸水洞位于大壩的左側(cè)，型式為壩下埋管，洞徑為Φ300，壩后閥門，洞進(jìn)口底高程為100m，輸水洞長59m?，F(xiàn)輸水洞放水閥門報廢并堵死，但仍然滲漏嚴(yán)重。廟東水庫屬小(2)型水庫，大壩防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10a一遇、校核標(biāo)準(zhǔn)為50a一遇。大壩現(xiàn)有防洪能力滿足SL252-2000的要求；大壩壩體及壩基滲漏嚴(yán)重，右側(cè)大壩繞壩滲漏嚴(yán)重，有多處滲漏點(diǎn)，并形成漏水通道，下游無排水體；溢洪道一側(cè)有襯砌，一側(cè)為山體，局部滑坡，達(dá)不到設(shè)計(jì)洪水下泄流量；輸水洞放水閥門報廢并堵死，但仍然滲漏嚴(yán)重；水庫無管護(hù)設(shè)施，交通條件差。根據(jù)大壩安全分類標(biāo)準(zhǔn)，大壩鑒定為3類壩。應(yīng)限期對大壩進(jìn)行除險加固[1]。

2 工程地質(zhì)

2.1 地形地貌

庫區(qū)位于遼東半島南部西側(cè)，瓦房店市北部丘陵區(qū)，庫區(qū)以丘陵及殘丘及沖溝微地貌為特征。庫區(qū)上游北東南三面環(huán)山，植被不發(fā)育，地勢高差較大，高程約為90-250m，壩址高程97-110m左右，高差較大[2]。

2.2 地層巖性

庫區(qū)地層巖性以震旦系及第四紀(jì)地層為主，震旦系以長石石英砂巖地層為主，第四紀(jì)分布在丘間沖積-坡洪積谷地或坡地上，以粉質(zhì)黏土混礫石層為主。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造不復(fù)雜，未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂構(gòu)造發(fā)育，地表巖層可見小規(guī)模褶曲和節(jié)理裂隙密集帶以及侵入巖脈，為印支-燕山期巖漿活動中的伴生構(gòu)造，屬新華夏構(gòu)造體系的一部分[3]。

2.4 不良地質(zhì)作用

庫區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)陡坎或危崖，沒有滑塌及危石脫落現(xiàn)象，庫區(qū)范圍很小，溝谷較短，沒有泥石流等不良地質(zhì)作用的形成條件[4]。場地區(qū)未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造斷裂以及特殊性巖土層存在，綜合各方面因素，場地不良地質(zhì)作用不發(fā)育，對庫區(qū)及壩址無危害。

2.5 抗震設(shè)防

按《水工建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL5073—2000)，《中國地震動區(qū)劃圖》(GB18306—2001)規(guī)定，壩區(qū)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。

2.6 庫區(qū)水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水可分為2種類型：①河谷第四紀(jì)松散沉積層孔隙潛水；②基巖裂隙水，以風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造孔隙水為主。

1)第四紀(jì)松散沉積層孔隙潛水。分布在庫區(qū)谷地之內(nèi)，第四紀(jì)含水層厚度一般在3-5m，含水層由第四紀(jì)沖洪積-坡洪積地層組成，主要地層為坡洪積碎石層，粉質(zhì)黏土混碎石層，直接接受大氣降水補(bǔ)給，形成潛水并與巖石裂隙水形成補(bǔ)給關(guān)系。庫區(qū)壩前第四紀(jì)土層厚度不大，達(dá)到5.0m，庫底單孔涌水量可達(dá)到50m3/d，水質(zhì)礦化度一般<1g/L。

2)基巖裂隙水。分布在第四紀(jì)覆蓋層以下，以基巖巖石地層為主，區(qū)內(nèi)廣泛分布震旦紀(jì)長石石英砂巖地層，風(fēng)化裂隙發(fā)育為主，滲透性隨深度增加而減弱，往往形成潛水，一般單井(孔)涌水量30-50m3/d，水質(zhì)礦化度一般小于1g/L，構(gòu)造裂隙水蘊(yùn)藏在50-80m深度,一般單井(孔)涌水量50-100m3/d。

2.7 壩基工程地質(zhì)條件

2.7.1 壩體結(jié)構(gòu)及其透水性評價

1)砂殼：黃褐色-紫褐色，粗砂混碎石，長石石英砂巖質(zhì)碎石，次磨圓狀，稍密-中密狀態(tài)，稍濕。位于壩頂0-3.5m，厚度3.5m。

2)黏土心墻：黃褐色-灰褐色，黏土局部含碎石，為心墻物質(zhì)。3.5-5.5m呈黃褐色,可塑狀態(tài)；5.5-8.5m呈灰褐色，黏土呈飽和,軟可塑-軟塑狀態(tài)；8.5-13.6m黃褐色黏土夾黑褐色粉質(zhì)黏土，軟塑，飽和,鉆孔揭露最大厚度15.0m。壩體黏土層物理力學(xué)性質(zhì)見土樣室內(nèi)試驗(yàn)成果[5]。黏土心墻黏土飽和，軟塑，說明黏土質(zhì)量或碾壓質(zhì)量不好，存在透水問題。應(yīng)采用上游設(shè)防滲體或其他防滲措施處理[6]。

2.7.2 壩基地層及其透水性評價

壩基巖石以長石石英砂巖為主，黃-黃褐色，中厚層長石石英砂巖，傾角一般在30°-40°，多為強(qiáng)風(fēng)化、微風(fēng)化巖。

1)強(qiáng)風(fēng)化：巖心破碎，裂隙發(fā)育，裂隙張開性強(qiáng)，層厚一般在1.5-5.5m,是水庫壩基主要滲漏部位。

2)微風(fēng)化：巖心呈短柱及長柱狀，裂隙少及巖塊較新鮮，裂隙不發(fā)育或閉合性強(qiáng)，揭露厚度2.5m。1號孔及2號孔揭露右壩基強(qiáng)風(fēng)化厚度5-6m。該部位壩基滲漏。

2.7.3 壩肩巖土地層及其透水性評價

左壩溢洪道以長石石英砂巖為主，堰底可見灰綠巖巖脈，與圍巖角度不整合接觸，擠壓性接觸。

灰綠巖巖脈：僅在溢洪道堰底處見，巖性為灰-灰綠色，厚層，塊狀結(jié)構(gòu)，裂隙不發(fā)育，堅(jiān)硬，密實(shí)，透水性差，隔水性強(qiáng)，與圍巖角度不整合接觸，擠壓性接觸接觸帶透水性不強(qiáng)[7]。

右壩肩以長石石英砂巖主，分水嶺低矮，壩基強(qiáng)風(fēng)化巖厚度大，可達(dá)5m以上，傾角陡，透水性強(qiáng)。右壩下游滲漏及西部山溝泉水溢流說明該部位壩基存在嚴(yán)重繞壩滲漏問題。右壩段及壩肩應(yīng)加大基巖防滲深度?？辈熘?號孔強(qiáng)風(fēng)化巖段及弱風(fēng)化巖段進(jìn)行壓水試驗(yàn)，強(qiáng)風(fēng)化巖中強(qiáng)度透水[8]。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 注水試驗(yàn)成果表

2.7.4 巖土層物理力學(xué)性質(zhì)

庫區(qū)巖土各層物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定壩基巖土承載力容許值[R]如下：

強(qiáng)風(fēng)化長石石英砂巖：[R]=300kPa

微風(fēng)化長石石英砂巖：[R]=1000kPa

壩體黏土心墻取土進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，壩體黏土平均含水量為16.4%，平均干密度為1.61g/km3，平均壓實(shí)度0.9，滲透系數(shù)為4.7×10-5，平均內(nèi)摩擦角23.5°。

3 結(jié)論與建議

通過本次勘察，查明了壩基巖土工程地質(zhì)特征，達(dá)到了水庫除險加固設(shè)計(jì)階段勘察的精度要求。水庫現(xiàn)狀主要工程地質(zhì)問題是滲漏問題，壩體防滲墻防滲不好，右壩基強(qiáng)風(fēng)化基巖透水，應(yīng)進(jìn)行壩基(體)防滲加固處理。黏土心墻黏土飽和，軟塑，說明黏土質(zhì)量或碾壓質(zhì)量不好，存在壩體透水問題。應(yīng)采用上游設(shè)防滲體或其他防滲措施處理。1號孔及2號孔揭露右壩基強(qiáng)風(fēng)化厚度5m。該部位壩基滲漏。左壩肩溢洪道以長石石英砂巖為主，堰底可見灰綠巖巖脈，與圍巖角度不整合接觸，擠壓性接觸。透水性不強(qiáng)。右壩肩以長石石英砂巖，右壩頭分水嶺低矮，隔水能力差，壩基原開挖不到位，壩基強(qiáng)風(fēng)化巖厚度大，可達(dá)5m以上，傾角陡，透水性強(qiáng)。右壩下游滲漏及西部山溝泉水溢流說明該部位壩基存在嚴(yán)重的繞壩滲漏問題[9]。右壩基的強(qiáng)風(fēng)化巖厚度大，裂隙發(fā)育，透水強(qiáng)及壩體防滲墻黏土質(zhì)量差，該部位是水庫主要滲漏原因，存在透水隱患應(yīng)進(jìn)行防滲安全處理。建議處理對右側(cè)壩基及壩體進(jìn)行防滲處理。

[1]韋利珠.南流江水環(huán)境質(zhì)量狀況研究及生態(tài)保護(hù)修復(fù)探討[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014(11):17-20.

[2]劉愛春.祁家店水庫除險加固工程水利建設(shè)監(jiān)理投資控制措施探究[J].水利水電建設(shè)，2014(20):64-66.

[3]袁劍軍.土石壩防滲墻黏土混凝土材料的工程應(yīng)用初探[J].水利建設(shè)與管理,2013(02):33-35.

[4]蘇艷宇.瓦房店市小嶺水庫除險加固工程建設(shè)探究[J].黑龍江水利科技，2015(01)：127-129.

[5]任妍儒.瓦房店市東溝水庫除險加固工程分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2016(04):35-37.

[6]章皖東.淺談監(jiān)理工程師對水利工程項(xiàng)目投資的控制[J].水利科技，2012(04):117-118.

[7]夏建軍.膠結(jié)材料筑壩技術(shù)在白土嶺水電站的應(yīng)用[J].中國水能及電氣化，2014(11)：14-16.

[8]劉仲池.水利工程監(jiān)理中的“三控制”研究[J].河南水利與南水北調(diào)，2015(06):43-44.

[9]徐飛.沈陽地區(qū)水資源短缺原因分析及對策研究[J].水資源開發(fā)與管理，2015(01)：24-26.

1007-7596(2017)03-0075-03

2017-02-24

宮立剛(1975-)，男，遼寧大連人，工程師，從事水利工程設(shè)計(jì)、測量等工作。

TV

B