坪底水庫(kù)重力壩壩基建基面穩(wěn)定性簡(jiǎn)析

王二文

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院山西太原030024）

1 工程概況

山西省坪底水庫(kù)屬小（Ⅰ）型工程，是一座為當(dāng)?shù)鼗痣姀S提供生產(chǎn)用水，年供水量為500 萬(wàn)m3的水庫(kù)工程。其中大壩擬選壩型為混凝土重力壩，最大壩高為37 m，壩頂長(zhǎng)136 m，水庫(kù)正常蓄水位為832.5 m，校核洪水位838.45 m，總庫(kù)容640 萬(wàn)m3。2012年底大壩建基面巖體開(kāi)挖工作完成后，對(duì)建基面巖體進(jìn)行了工程地質(zhì)分析，認(rèn)為建基面巖體工程條件良好、穩(wěn)定性強(qiáng)且承載力滿足設(shè)計(jì)要求，可作為各壩段壩基建基面。

2 壩基建基面穩(wěn)定性分析

大壩壩基共分為四個(gè)壩段，按樁號(hào)依次為右岸擋水壩段、溢流壩段、沖砂底孔壩段、左岸擋水壩段。

2.1 右岸擋水壩段建基面工程地質(zhì)分析

右岸擋水壩段樁號(hào)為0+000～0+022.5 m，建基面高程為804.1～843.5 m。開(kāi)挖建基面巖體巖性為三疊系中統(tǒng)二馬營(yíng)組第三巖組（T2er-3）暗灰綠色中細(xì)粒薄-厚層砂巖夾薄層暗紫紅色、灰綠色泥巖，巖層傾向左岸偏下游（圖1）?？芍皫r巖體完整較好，局部發(fā)育泥質(zhì)填充節(jié)理裂隙（圖2）。據(jù)試驗(yàn)可知，砂巖的單軸飽和抗壓強(qiáng)度為52.6～107.4 MPa，多為堅(jiān)硬巖；軟化系數(shù)為0.62～0.96，軟化性較弱（表1），巖體堅(jiān)硬且整體穩(wěn)定性良好。

野外作業(yè)過(guò)程中對(duì)右岸擋水壩段巖體進(jìn)行回彈試驗(yàn)，砂巖巖體回彈值為32～56。設(shè)計(jì)要求地基巖體承載力1.0～1.2 MPa，根據(jù)巖體基本質(zhì)量定性特征和試驗(yàn)資料確定基巖承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）為1.0～1.2 MPa（表2）?？芍獛r體承載力滿足設(shè)計(jì)要求，該巖層可以作為右岸擋水壩段壩基建基面。

2.2 溢流壩段建基面工程地質(zhì)分析

圖1 右岸擋水壩段建基面開(kāi)挖圖

圖2 右岸擋水壩建基面地質(zhì)編錄展示圖

溢流壩段樁號(hào)為0+022.5～0+070.5 m，建基面高程為803.2～804.8 m，開(kāi)挖建基面巖體巖性為暗灰綠色中細(xì)粒薄-中厚層砂巖，巖層傾向左岸偏下游（圖3）?？芍皫r巖體完整較好，局部發(fā)育泥質(zhì)填充節(jié)理裂隙（圖4）。砂巖巖體中局部不連續(xù)夾10～20 cm 厚紫紅色泥巖。砂巖為堅(jiān)硬巖，軟化性較弱，巖體堅(jiān)硬且整體穩(wěn)定性良好。

根據(jù)實(shí)際開(kāi)挖情況，壩基建基面整體為弱風(fēng)化基巖，主河槽位于溢流壩段處，長(zhǎng)約21 m，寬2.2～3.5 m，開(kāi)挖底高程為801.8～802.5 m，主河槽底部可見(jiàn)弱風(fēng)化基巖。施工過(guò)程中對(duì)主河槽壁面光滑部位進(jìn)行了人工鑿毛增大摩擦力，同時(shí)對(duì)表層的松散、裂紋較大的巖體進(jìn)行了清除。砂巖巖體回彈值為44～60，承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）為1.0～1.2 MPa。巖體承載力滿足設(shè)計(jì)要求，該巖層可以作為溢流壩段壩基建基面。

2.3 沖砂底孔壩段建基面工程地質(zhì)分析

沖砂底孔壩段樁號(hào)為0+070.5～0+098.5 m，建基面高程為804.1～804.9 m，開(kāi)挖建基面巖體巖性暗灰綠色中細(xì)粒薄-中厚層砂巖，巖層傾向左岸偏下游（圖5）。砂巖巖體中發(fā)育泥巖填充節(jié)理裂隙，大多閉合（圖6）。砂巖巖體完整較好，為堅(jiān)硬巖，軟化性較弱，巖體堅(jiān)硬且整體穩(wěn)定性良好。

根據(jù)壩基實(shí)際開(kāi)挖情況，壩基建基面整體為弱風(fēng)化基巖。砂巖巖體回彈值為37～48，基巖承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）為1.0～1.2 MPa。巖體承載力滿足設(shè)計(jì)要求，該巖層可以作為沖砂底孔壩段壩基建基面。

2.4 左岸擋水壩段建基面工程地質(zhì)分析

左岸擋水壩段，樁號(hào)為0+098.5～0+136.0m，建基面高程為805.5～854.0 m。開(kāi)挖建基面巖體巖性暗灰綠色中細(xì)粒厚層砂巖夾厚層暗紫紅色、灰綠色泥巖，巖層產(chǎn)狀傾向左岸偏下游（圖7）。砂巖呈薄-中厚層狀，巖性較堅(jiān)硬，單層厚度2.0～7.0 m。砂巖巖體中夾層灰綠色、紫紅色砂質(zhì)泥巖，泥巖厚一般為0.4～3.8 m，該厚層泥巖分布于樁號(hào)0+105～0+109 段，高程809.8～814.5 m 之間。砂巖巖體中節(jié)理裂隙較發(fā)育，其中在樁號(hào)0+105～0+119 段，高程806.5～832.1 m 的下游壁發(fā)育一條長(zhǎng)約31 m 的寬大貫通性裂隙，該裂隙產(chǎn)狀為N55°W/SW∠78°（見(jiàn)圖8）。

表1 右岸擋水壩段砂巖物理力學(xué)試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

表2 右岸擋水壩段砂巖強(qiáng)度檢測(cè)成果統(tǒng)計(jì)表

圖3 溢流壩段基坑開(kāi)挖圖

圖4 溢流壩建基面地質(zhì)編錄展示圖

圖5 沖砂底孔壩段基坑開(kāi)挖圖

圖6 沖砂底孔壩建基面地質(zhì)編錄展示圖

圖7 左岸擋水壩建基面開(kāi)挖圖

圖8 左岸擋水壩段下游壁長(zhǎng)節(jié)理圖

勘察過(guò)程中對(duì)泥巖進(jìn)行了取樣分析（表3），可知蒙脫石含量為3%～5%，伊利石含量為32%～37%，綠泥石含量為21～29%；以蒙脫石含量為控制指標(biāo)，按天津院在山西引黃工程的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，泥巖屬于無(wú)膨脹性巖石。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)勘察和施工地質(zhì)大壩基坑開(kāi)挖情況看，該泥巖夾層不存在泥化現(xiàn)象，泥巖性狀穩(wěn)定。

表3 左岸擋水壩段泥巖礦物成份試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

砂巖巖體回彈值為46～55，泥質(zhì)砂巖巖體回彈值為23～28?；鶐r承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fk）：砂巖為1.0～1.2 MPa、砂質(zhì)泥巖為1.0～1.2 MPa。巖體承載力滿足設(shè)計(jì)要求。施工過(guò)程中對(duì)表層松散、裂紋較大的巖體進(jìn)行了清除，對(duì)貫通大裂隙進(jìn)行了固結(jié)灌漿，該巖層可以作為左岸擋水壩段壩基建基面。

3 總結(jié)

坪底水庫(kù)大壩建基面巖體整體為堅(jiān)硬的暗灰綠色中細(xì)粒薄-中厚層砂巖，局部夾較軟弱的泥質(zhì)砂巖，且大部分屬于基巖弱風(fēng)化帶上部。開(kāi)挖工程中對(duì)建基面上的龜裂及松動(dòng)的巖體予以清除，同時(shí)對(duì)巖體中節(jié)理裂隙，特別是左岸擋水壩的貫通裂隙進(jìn)行固結(jié)灌漿及帷幕灌漿后，巖體整體穩(wěn)定性增強(qiáng)。壩基承載力滿足設(shè)計(jì)要求，可以作為大壩壩基建基面。建議大壩填筑完成后，對(duì)大壩壩體各部位的沉降變形進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)有泥巖層發(fā)育的壩段進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，以確保工程安全運(yùn)行。