冊(cè)亨縣文達(dá)水庫壩基工程基本地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

宋 平

(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 貴陽高新分院，貴州 貴陽 550001)

冊(cè)亨縣文達(dá)水庫壩基工程基本地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

宋 平

(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 貴陽高新分院，貴州 貴陽 550001)

在水庫壩基工程建設(shè)中，對(duì)壩基基本地質(zhì)條件進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，可以確保工程順利進(jìn)行，對(duì)確保壩基溫度、避免壩基滲漏具有重要的意義，因而，做好水庫壩基工程基本地質(zhì)條件分析和評(píng)價(jià)十分必要?；诖?，本文在介紹冊(cè)亨縣文達(dá)水庫壩基工程地質(zhì)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)的評(píng)價(jià)了水庫壩基的基本地質(zhì)條件，并對(duì)壩基的邊坡穩(wěn)定性和防滲提出了合理的建議。

水庫；壩基了工程地質(zhì)條件；邊坡穩(wěn)定性；滲漏

1 工程概況

文達(dá)水庫位于冊(cè)亨縣東面的雙江鎮(zhèn)洛央村文達(dá)組洛法河上，壩址距縣城24 km。洛法河為珠江水系南盤江二級(jí)支流。水庫距灌區(qū)約6～8 km。壩址以上流域控制面積2.75 km2，多年平均流量0.044 m3/s。水庫正常蓄水位934.0 m，高于現(xiàn)在河床水位約27 m左右，最大壩高37 m。興利庫容49.9萬m3，校核洪水位936.11 m，總庫容65.7萬m3，工程規(guī)模屬小(2)型。

2 水庫工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

庫區(qū)最高點(diǎn)為弄懷北西面的大山，其高程為1197.5 m，區(qū)內(nèi)最低點(diǎn)為絡(luò)法河河谷部位，其高程為907 m，壩址河谷切深290.5 m，庫區(qū)內(nèi)地貌以侵蝕、剝蝕中低山地貌為主，由于地層巖體的耐風(fēng)化性較差，常在山麓坡面、坡腳及山間盆地平緩地帶形成巖體成分一致的各種較散殘坡積物，厚度較大。工程區(qū)以 “V”形河谷為主，局部為“U”形河谷。

2.2 地層巖性

壩址庫盆出露地層均為三疊系中統(tǒng)新苑組第二段(T2x2)碎屑巖，第四系覆蓋層大面積出露。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

水庫位于北西向弄懷背斜核部的東北側(cè)，地層產(chǎn)狀受背斜核部舒緩狀褶皺控制，總體走向北西、傾向北東，傾角25°～60°，局部有變化。受北西、南東向反應(yīng)力偶作用下的影響，縱張和橫張裂隙發(fā)育。庫區(qū)無區(qū)域性斷裂通過，大型斷裂構(gòu)造不發(fā)育。

2.4 巖溶及水文地質(zhì)

庫區(qū)及其四周大面積出露T2x2碎屑巖，微新基巖屬弱透水巖層，隔水性能相對(duì)較好。據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查情況，未發(fā)現(xiàn)較集中的地下水出露，但庫區(qū)內(nèi)沖溝部位存在基巖裂隙水的散浸現(xiàn)象，河谷長期有水流動(dòng)。地下水屬地下水補(bǔ)給河水型，地下水主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給，向溪溝、河流，以沿途分散型排泄為主。絡(luò)法河為本區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面。

3 壩基工程基本地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

3.1 壩型選擇

根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件，均具備建重力壩或心墻壩的條件，擬定對(duì)兩種壩型進(jìn)行比選。

經(jīng)過比較，雖然心墻壩方案基礎(chǔ)承載力及筑壩要求不高，但是施工要求高，導(dǎo)致施工質(zhì)量難以控制，后期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)較難，增加溢洪道、導(dǎo)流兼取水隧洞等工程投資。重力壩方案對(duì)基礎(chǔ)承載力及筑壩材料要求高，對(duì)施工條件無制約性因素，施工技術(shù)成熟，施工質(zhì)量易控制，占地面積相對(duì)較小，但壩基巖層強(qiáng)風(fēng)化層較厚，相應(yīng)的棄渣量較多，基礎(chǔ)防滲工程量比心墻壩多，需增加基礎(chǔ)固結(jié)灌漿工程量，后期維護(hù)較簡單，相應(yīng)的附屬建筑物少。經(jīng)比較，重力壩方案較為有利，故重力壩為推薦壩型[1]。

3.2 建基面的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)正常蓄水位934.0 m高程控制的壩高要求，結(jié)合壩址的地質(zhì)情況，據(jù)鉆孔揭露，河床覆蓋較深(0.5～1.5 m)，壩基巖體為(T2x2)鈣質(zhì)粉砂巖夾泥巖，以中硬巖夾軟巖為主。河床卵石層因厚度不大、不均勻，而且多為砂和小粒徑卵石構(gòu)成，所以不宜選作持力層。因此，將河床卵石層清除，并且選用其下伏基巖弱風(fēng)化層上部作持力層。

兩壩肩受力巖體強(qiáng)度較高，壩基巖體為(T2x2)鈣質(zhì)粉砂巖夾泥巖，以中硬巖夾軟巖為主，泥巖約占20%～30%，根據(jù)左岸坡鉆孔揭露覆蓋層較深，達(dá)到5.0 m，局部基巖裸露，強(qiáng)風(fēng)化深度為18.9 m；右岸坡鉆孔揭露覆蓋層較淺，為0.4 m， 局部基巖裸露，強(qiáng)風(fēng)化深度為17.5 m。強(qiáng)風(fēng)化帶巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體完整性較差，建議壩基穿過強(qiáng)風(fēng)化巖體，嵌入山體較深部位，岸坡覆蓋層因厚度不大、不均勻，而且多為砂質(zhì)黏土夾碎石構(gòu)成，所以不宜選作持力層，建議選用基巖弱風(fēng)化層上部做持力層[2]。

3.3 壩基抗滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

據(jù)河床孔zk2及壩址河床上游孔zk4揭露，河床為砂質(zhì)黏土夾碎塊石、砂卵礫石夾黏土，厚0.5～1.5 m；下伏基巖為灰、青灰色鈣質(zhì)粉砂巖夾泥巖，泥巖約占10%～20%，巖石為中硬巖夾軟巖。河床強(qiáng)風(fēng)化厚度5 m，巖層產(chǎn)狀傾左岸偏下游，傾角35°～55°，總體為縱向至斜向谷。根據(jù)鉆孔及孔內(nèi)攝像顯示zk2號(hào)鉆孔5.4～6.0 m、7.2～7.6 m段，zk4號(hào)鉆孔10.3～13.3 m段節(jié)理裂隙較發(fā)育，其中③N15°～27°E/NW∠57°～80°，與河流夾角呈170°～190°，為剪節(jié)理，裂隙發(fā)育密度1～3條/m，多為閉合性少量泥質(zhì)充填或無充填，多受層面限制，延伸長2～3 m，連通率30%。主要發(fā)育在砂巖巖層內(nèi)。如圖1為壩基抗滑穩(wěn)定性分析平面示意圖。

圖1 壩基抗滑穩(wěn)定性分析平面示意圖

層面既是切割面也是滑動(dòng)面，③號(hào)裂隙對(duì)壩基抗滑不利，壩基置于弱風(fēng)化鈣質(zhì)粉砂巖上，弱風(fēng)化鈣質(zhì)粉砂巖承載力可達(dá)2000～2500 kPa。建議設(shè)計(jì)根據(jù)巖體抗剪斷力學(xué)參數(shù)進(jìn)行壩基巖體抗滑穩(wěn)定性復(fù)核。

3.4 壩肩抗滑穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

壩肩基巖為(T2x2)鈣質(zhì)粉砂巖夾泥巖，泥巖約占20%～30%，壩肩基礎(chǔ)置于弱風(fēng)化基巖上，主要發(fā)育裂隙發(fā)育在砂巖內(nèi)，層面既是切割面又是滑動(dòng)面。左岸為逆向至斜向坡，地形完整性較好，邊坡自然穩(wěn)定；右岸為順向至斜向坡，邊坡自然穩(wěn)定。但基巖抗風(fēng)化能力較差，遇水易軟化，基巖總體抗滑穩(wěn)定性較差。建議根據(jù)裂隙發(fā)育情況和前述提供的結(jié)構(gòu)面參數(shù)，對(duì)兩壩肩進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性計(jì)算，并對(duì)開挖邊坡做加固處理[3]。

3.5 壩基壩肩滲漏處理

壩址為“V”形縱向谷， 兩岸及壩基為砂泥巖地層，壩區(qū)基礎(chǔ)滲漏形式為繞壩裂隙性滲漏。通過基礎(chǔ)開挖，已清除強(qiáng)風(fēng)化及部分弱風(fēng)化強(qiáng)透水巖體，滲漏量不大。為充分利用有限水資源，控制壩基滲漏與滲漏變形，同時(shí)加強(qiáng)壩基及壩肩巖體的整體性， 需進(jìn)行防滲帷幕處理。

根據(jù)壩址區(qū)水文地質(zhì)及地形條件，左右岸防滲帷幕為接地式帷幕。

3.6 基礎(chǔ)開挖邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

河床覆蓋層及風(fēng)化較淺地段，開挖基坑深度一般5～8 m，巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性相對(duì)較好，可考慮適當(dāng)放坡開挖。工程邊坡系數(shù)見表1。

3.6.1 左岸岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

左岸岸坡穩(wěn)定代表性邊坡赤平投影圖(天然狀態(tài)下)如圖2(單位°)所示。

備注：順向邊坡不宜切腳開挖，邊坡高于8 m建議分級(jí)開挖

圖2 壩址左岸岸坡穩(wěn)定分析

由左岸赤平投影圖分析得知，天然坡向與巖層傾向相反，為逆向坡。 L3結(jié)構(gòu)面交角線傾向坡外，傾角大于坡角，切割體基本穩(wěn)定；局部裂隙切割坡面存在不穩(wěn)巖體。L1與L2結(jié)構(gòu)面、L1與L4結(jié)構(gòu)面，傾角大于坡角，切割體屬于基本穩(wěn)定的鍥形體。綜上，左岸自然邊坡基本穩(wěn)定。但基巖抗風(fēng)化能力較差，遇水易軟化，受到風(fēng)化剝蝕影響，可能產(chǎn)生局部淺層滑塌，建議基礎(chǔ)開挖后，及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行噴錨支護(hù)。

3.6.2 右岸岸坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

右岸岸坡穩(wěn)定代表性邊坡赤平投影圖(天然狀態(tài)下)如圖3所示。

由右岸赤平投影圖分析得知，天然坡度與巖層傾向相同，為順向坡。L3結(jié)構(gòu)面交角線傾向坡內(nèi)，傾角大于坡角，切割體基本穩(wěn)定；局部裂隙切割坡面存在不穩(wěn)巖體。L1與L2結(jié)構(gòu)面、L1與L4結(jié)構(gòu)面，傾角大于坡角，切割體屬于不穩(wěn)定鍥形體。層面既是切割面也是滑動(dòng)面。綜上，右岸自然邊坡基本穩(wěn)定。但基巖抗風(fēng)化能力較差，遇水易軟化，受到風(fēng)化剝蝕影響，可能產(chǎn)生局部淺層滑塌。建議不宜切腳開挖，開挖坡比與巖層傾角一致，切腳開挖易形成邊坡穩(wěn)定問題?；A(chǔ)開挖后，及時(shí)對(duì)邊坡進(jìn)行噴錨支護(hù)[4]。

4 結(jié) 論

綜合河流、地形、地質(zhì)條件，以及水庫工程規(guī)模、灌區(qū)布置等因素，建壩河段具有唯一性。壩基(肩)巖體類別為BⅢ2夾CⅣ類，抬高水頭較小，壩高較低，具備修建重力壩的條件。壩址邊坡類型為層狀縱向結(jié)構(gòu)巖質(zhì)邊坡，自然邊坡穩(wěn)定。強(qiáng)風(fēng)化巖體開挖穩(wěn)定性差，左岸為逆向坡，巖層產(chǎn)狀對(duì)壩肩開挖有利，右岸為順向坡巖層產(chǎn)狀對(duì)壩肩開挖不利。壩基開挖建議采取相應(yīng)的支護(hù)、排水措施保證永久邊坡的穩(wěn)定及施工過程中臨時(shí)邊坡的穩(wěn)定。壩區(qū)基礎(chǔ)滲漏形式為繞壩裂隙性滲漏。為充分利用有限水資源，控制壩基滲漏與滲漏變形，同時(shí)加強(qiáng)壩基及壩肩巖體的整體性， 需進(jìn)行防滲帷幕處理。

圖3 壩址右岸岸坡穩(wěn)定分析

[1] 劉海寧,王俊梅.南灣水庫壩基工程地質(zhì)條件分析評(píng)價(jià)[J].中國水運(yùn)月刊,2010, 10(5):138-139.

[2] 羅興建,呂鋒,陳海鵬.重慶市秀山縣隘口水庫工程壩基工程地質(zhì)條件研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2010(5):94-96.

[3] 丁葆泓. 大朝山水電站壩基工程地質(zhì)條件研究[J]. 云南水力發(fā)電, 2001, 17(4):8-12.

[4] 馬福祥, 季法強(qiáng), 萬宗禮. 蘇只水電站壩基工程地質(zhì)條件及其地基工程處理[J]. 西北水電, 2008(2):10-12.

Evaluation of the basic geological conditions ofVenta reservoir dam foundation engineering in Ceheng County

SONG Ping

(GuizhouWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignInstituteGuiyangBranch,Guiyang550001,China)

In the construction of reservoir dam foundation，The analysis and evaluation of the basic geological conditions of the dam foundation can ensure the smooth progress of the project，It is of great significance to ensure the dam foundation temperature and avoid dam foundation leakage，Therefore, it is necessary to do the analysis and evaluation of the basic geological conditions of reservoir dam foundation, On the basis of the engineering geology of the dam foundation of Wenda reservoir dam,evaluation of the reservoir foundation of the basic geological conditions,And put forward some reasonable suggestions for dam slope stability and seepage prevention

reservoir; dam foundation engineering geological condition; slope stability; seepage

宋 平(1984-)，男，貴州大方人，工程師，主要從事工程地質(zhì)專業(yè)工作。E-mail:772339307@qq.com。

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B

2096-0506(2017)04-0058-04