長嶺崗水庫工程壩址選擇地質(zhì)比較分析

姚東++肖群香++梁禮繪

摘 要：長嶺崗水庫工程位于云南省保山市，水庫所在區(qū)域水文地質(zhì)條件復(fù)雜，存在巖溶區(qū)。在壩址選擇時(shí)，根據(jù)上、下游壩址的地形地貌條件和研究論證要求，開展了相應(yīng)的勘探、試驗(yàn)以及地質(zhì)測繪等工作，通過巖溶影響、水庫滲漏、壩基滲漏和繞壩滲漏等問題的分析，考慮相應(yīng)的防滲處理和邊坡穩(wěn)定加強(qiáng)措施的施工成本和實(shí)施難度，綜合比較推薦壩址位置。

關(guān)鍵詞：長嶺崗水庫 壩址選擇 地質(zhì) 比較

中圖分類號：TV62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0080-02

1 工程概況

長嶺崗水庫工程位于云南省保山市隆陽區(qū)三太子河上，控制流域面積約16.3km2，是以農(nóng)業(yè)灌溉為主、兼顧水庫下游農(nóng)村人畜生活供水的綜合性水利工程。

長嶺崗水庫總庫容362.2萬m3，灌溉面積8115畝。工程規(guī)模為小（1）型，工程等別為Ⅳ等，樞紐主要建筑物包括攔河壩、溢洪道、輸水（兼導(dǎo)流）隧洞。攔河壩為粘土心墻堆石壩，最大壩高約79.5m。

2 區(qū)域地質(zhì)概述

工程區(qū)地處滇西山地峽谷區(qū)之保山巖溶中山盆地亞區(qū)（Ⅱ6），屬高中山、中山地貌，分屬瀾滄江和怒江水系，全區(qū)地形切割劇烈，相對高差一般為300～500m，最大1400～1500m。

區(qū)內(nèi)沉積構(gòu)造出露較全，自古生界至新生界第四系均有分布。本區(qū)地層以海相碳酸鹽類為主，碎屑巖類次之。區(qū)內(nèi)火成巖巖性以酸性侵入巖為主，其次是基性噴出巖，再次是酸性噴出和基性侵入巖。區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖主要見于瀾滄群、勐統(tǒng)群及崇山群，巖性為變質(zhì)砂巖、板巖、微晶片巖、片巖、變粒巖、片麻巖、大理巖，以區(qū)域變質(zhì)為主，混合巖化僅局部出現(xiàn)，熱力變質(zhì)較為普遍但不強(qiáng)烈，動(dòng)力變質(zhì)在各主要斷裂帶及各類巖石中均有不同程度的表現(xiàn)。

工程區(qū)處于青藏滇緬印尼巨型歹字型構(gòu)造體系中段與經(jīng)向構(gòu)造體系相復(fù)合的部位，歹字型構(gòu)造體系和經(jīng)向構(gòu)造體系占主導(dǎo)地位，零星的緯向構(gòu)造體系在工程區(qū)亦有所表現(xiàn)。根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），樞紐區(qū)50年超越概率10%的基巖場地地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，相應(yīng)的基本地震烈度為Ⅷ度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，場區(qū)建筑物按Ⅷ度設(shè)防。

3 壩址比選

根據(jù)現(xiàn)場踏勘及初步勘探分析，初步選擇了兩個(gè)壩址，位于三太子河中上游，兩個(gè)壩址相距約2km。針對上、下壩址開展地質(zhì)測繪、勘探等工作。綜合比較推薦壩址位置。

3.1 地形地貌

3.1.1 上壩址地形地貌

上壩址位于上游1號支溝溝口下游約750m的三太子河主河道上，壩段內(nèi)河道較順直，總體自北西向南東流，勘察期間河水面寬1～3m，水深0.3～0.5m，河谷呈基本對稱的“V”型谷，兩岸地形坡度35°～45°，左右岸沖溝發(fā)育，左岸坡下部發(fā)育滑坡兩處，右岸坡中部、公路邊發(fā)育滑坡一處，均為淺表層滑坡。

3.1.2 下壩址地形地貌

下壩址位于下游2號支溝溝口下游約800m處的三太子河主河道上，壩址區(qū)河道呈“S”形，勘察期間河水面寬1～2m，水深0.3～0.5m，河谷呈“V”字型。左岸中下部地形坡度35°～45°，壩軸線上游約120m處發(fā)育28號沖溝，切割較深，溝底及岸坡下部地表裸露。左岸壩軸線下游側(cè)發(fā)育一滑坡（滑3），該滑坡體平面上呈長舌狀，坡面碎塊石、巨石堆積。右岸下部岸坡坡度70°～85°，局部近直立，坡面基巖裸露。

3.2 水庫區(qū)工程地質(zhì)條件

3.2.1 上壩址水庫區(qū)

上壩址水庫區(qū)大部分為新生界第四系（Q）覆蓋，局部岸坡見基巖出露，主要地層為：（1）古生界寒武系上統(tǒng)核桃坪組淺灰、灰綠色板巖。（2）沙河廠組下段地層：下部一號巖組（∈3s1-1），以灰綠色、灰色粉砂質(zhì)、灰質(zhì)板狀頁巖為主，其間常夾灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，薄-中厚層狀；上部二號巖組（∈3s1-2），以灰色鮞狀灰?guī)r為主，夾泥質(zhì)條帶灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r。

庫區(qū)主要發(fā)育Fg1斷層，區(qū)內(nèi)總體產(chǎn)狀為30°N到40°W，NE∠70°～75°，主要沿河谷向下游延伸發(fā)育，貫穿庫區(qū)及壩址，斷層破碎帶寬6～8m，由糜棱巖、碎裂巖、構(gòu)造角礫巖等組成，膠結(jié)差，該斷裂為壓扭性右旋斷裂，后期具張性特征，延伸長度約5km，斷裂兩側(cè)拖曳褶曲及次一級旁側(cè)構(gòu)造發(fā)育，巖層產(chǎn)狀變化較大。

上壩址水庫區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單，根據(jù)分析判斷，三太子河為本區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面，兩岸地下水補(bǔ)給河水。

水庫兩岸地形條件較好，向兩岸滲漏的可能性小。但受斷層Fg1構(gòu)造的影響，庫水沿?cái)鄬訋Ъ捌溆绊憥蛳掠螡B漏可能性大，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆罎B處理措施，此為上壩址水庫區(qū)的主要工程地質(zhì)問題。

3.2.2 下壩址水庫區(qū)

下壩址水庫區(qū)地表大部分為新生界第四系覆蓋，主要分布地層為：（1）寒武系上統(tǒng)沙河廠組下段，巖性分布同上壩址。（2）奧陶系施甸組（O2s）：灰綠、灰、黃綠色粉砂巖、頁巖為主間夾少量薄層狀泥灰?guī)r，薄-中厚層狀。

工程區(qū)發(fā)育一條近東西向的區(qū)域性壓扭性斷裂龍家灣斷裂（F6），為工程區(qū)控制性斷裂，區(qū)內(nèi)總體產(chǎn)狀為70°N到80°W，NE∠75°～90°，斷層破碎帶寬15～30m，由碎裂巖、糜棱巖、碎塊巖、斷層角礫巖、斷層泥及構(gòu)造透鏡體等組成，膠結(jié)較差，區(qū)域上延伸長度約13km。該斷層在下壩址壩軸線上游約350m處被一條后期發(fā)育的北西向次級Fg1斷裂錯(cuò)斷，錯(cuò)斷距離約200m，其南東段沿三太子河河谷經(jīng)下壩址后向下游延伸，北西段沿右岸2號支溝的右岸岸坡上部向NWW向延伸出工程區(qū)。

右岸鉆孔的地下水位比河中孔的地下水位高約55m，比左岸鉆孔的地下水位高約40m，右岸地下水位線較陡，而左岸地下水位線低平。河床地下水深埋于河床之下，垂直埋深約60m。下壩址水庫區(qū)的地表水及地下水的總體補(bǔ)排關(guān)系為：大氣降水一部分直接補(bǔ)給地下水，一部分以地表徑流的形式補(bǔ)給河水，河水經(jīng)構(gòu)造帶及其影響帶中的導(dǎo)水通道向左岸可溶巖區(qū)補(bǔ)給，樞紐區(qū)右岸非可溶巖區(qū)的地下水直接向左岸巖溶區(qū)補(bǔ)給，可溶巖區(qū)地下水沿可溶巖深部或構(gòu)造沿線的規(guī)模較大的溶蝕裂隙及管道向下游排泄，形成地下暗河，最終由龍王塘出水點(diǎn)流出地面。endprint

下壩址水庫區(qū)存在向水庫下游滲漏問題，其滲漏類型主要有兩個(gè)：一是以巖溶裂隙、管道為主要滲漏通道的溶隙—管道型滲漏；二是以構(gòu)造破碎帶及構(gòu)造裂隙為滲漏通道的裂隙型滲漏。

3.3 樞紐工程地質(zhì)條件

3.3.1 上壩址樞紐工程地質(zhì)條件

壩址左岸為寒武系核桃坪組板巖，右岸壩肩以下為寒武系上統(tǒng)沙河廠組下段下部板狀頁巖，下段上部鮞狀灰?guī)r段分布于壩頂以上，以中等傾角斜插向山內(nèi)。

壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，有Ⅱ級結(jié)構(gòu)面Fg1經(jīng)河床部位，順河道向上下游延伸，壩址區(qū)破碎帶寬6～8m，由構(gòu)造角礫巖、糜棱巖、碎裂巖等組成，膠結(jié)較差，具有一定透水性。樞紐區(qū)次級結(jié)構(gòu)面及小褶皺較發(fā)育，主要為Ⅲ級結(jié)構(gòu)面。Ⅳ級結(jié)構(gòu)面次發(fā)育，主要為層間小擠壓面，Ⅴ級結(jié)構(gòu)面主要為層面、節(jié)理。樞紐區(qū)巖體破碎，地層產(chǎn)狀變化較大。壩址區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風(fēng)化、滑坡、泥石流和巖體卸荷。

上壩址水文地質(zhì)條件較簡單，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，樞紐區(qū)基巖透水性亦較強(qiáng)，強(qiáng)、弱風(fēng)化帶以中等透水性為主。根據(jù)鉆探揭露，樞紐區(qū)地下水位總體較低平，存在沿河谷向下游滲漏及壩基滲漏問題。

3.3.2 下壩址樞紐工程地質(zhì)條件

左岸為寒武系上統(tǒng)沙河廠組下段上部鮞狀灰?guī)r夾板狀頁巖，右岸為奧陶系中統(tǒng)施甸組粉砂巖、頁巖。

下壩址樞紐區(qū)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，有區(qū)域性斷裂F6經(jīng)河床部位，順河道向上下游延伸。Fg1經(jīng)右壩肩上部通過，壩址區(qū)次級構(gòu)造及節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎。水庫區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風(fēng)化、滑坡、泥石流和巖體卸荷。

河水經(jīng)構(gòu)造帶及其影響帶中的導(dǎo)水通道向左岸可溶巖區(qū)補(bǔ)給，樞紐區(qū)右岸非可溶巖區(qū)的地下水直接向左岸巖溶區(qū)補(bǔ)給，沿可溶巖深部或構(gòu)造沿線的規(guī)模較大的溶蝕裂隙及管道向下游排泄，存在嚴(yán)重的巖溶滲漏問題。受斷層帶影響，也存在沿河谷斷層及其影響帶向下游滲漏問題，同時(shí)右岸也存在壩基滲漏和繞壩滲漏問題。防滲治理難度很大，投資很高，工程風(fēng)險(xiǎn)大。

3.4 壩址比選

根據(jù)以上分析，對兩個(gè)壩址地質(zhì)比較結(jié)論如下。

（1）上壩址庫盆和樞紐區(qū)巖性以板巖、板狀頁巖為主，相對隔水性較好，有順河向斷裂Fg1通過壩址河床部位，受斷層影響，上壩址基巖節(jié)理裂隙發(fā)育，存在壩基滲漏和繞壩滲漏問題，只能采用懸掛帷幕灌漿，灌漿深度較大，工程造價(jià)較高。下壩址庫盆及樞紐區(qū)左岸為鮞狀灰?guī)r地層，受順河向及右壩肩部位區(qū)域性構(gòu)造影響，兩岸巖體破碎，且左岸巖溶發(fā)育。經(jīng)地質(zhì)調(diào)查初步判定，下壩址存在水庫區(qū)及樞紐區(qū)巖溶滲漏問題，其巖溶管道發(fā)育復(fù)雜，且位置難以確定，處理難度極大。此外，右岸還存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。

（2）上壩址地下水位低平，但總體為地下水向河流方向補(bǔ)給，相對易于做壩基防滲處理。下壩址地下水位深埋于河床之下，致使該段地表河流成為懸河，難以處理。

（3）雖然有Fg1斷層通過上壩址壩基河床部位，可能存在一定的斷層帶物質(zhì)進(jìn)行掏挖置換問題，但斷層破碎帶寬度有限，壩基開挖和置換深度有限，相對易于處理，且不存在明顯的壩基抗滑穩(wěn)定問題。下壩址壩基部位發(fā)育寬約30m的F6斷層破碎帶，難以全部挖除，處理難度相對較大。此外，右壩基部位Fg1斷層發(fā)育較寬，且旁側(cè)發(fā)育有分支斷裂，致使壩肩部位巖體完整性較差。

從工程地質(zhì)條件相關(guān)因素分析，上壩址優(yōu)于下壩址。

4 結(jié)語

長嶺崗水庫工程區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，存在可溶巖，庫區(qū)成庫條件、水庫滲漏與壩址防滲處理措施、效果及成本對壩址選擇起著至關(guān)重要的作用，因此，本工程針對兩個(gè)壩址的地形地質(zhì)條件進(jìn)行了充分分析比較，推薦采用上壩址，做到盡量避開灰?guī)r區(qū)等不利于水庫建設(shè)的不利地質(zhì)因素。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳章淼，代彬.過水灣水庫工程壩址及壩型比選[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2014，20（1）：21-23.

[2] 杜文超.關(guān)于水利工程壩址選擇的工程地質(zhì)勘察程序的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（34）：216.

[3] 王毅，楊兵.水利工程中壩址選擇的地質(zhì)勘察要點(diǎn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（11）：143.endprint