萌特礦坑湖成庫巖溶水文地質(zhì)條件分析

楊 野，景 隨 心

(重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院,重慶 江北 400020)

1 概 述

萌特礦坑湖是利用原灰?guī)r開采形成的礦坑蓄水，初擬總庫容約300萬m3。萌特礦坑位于地表分水嶺附近，其巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜。筆者介紹了采用地表測繪、鉆探、物探、孔內(nèi)電視、現(xiàn)場試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)等方法對其進(jìn)行的勘察過程，并分析了成庫的可能性。

該礦坑為南北向分布，坑底長約1.2 km，寬140～160 m(東西向)，其中北側(cè)分水嶺高程為500～505 m，距礦坑最近的距離為1.25 km，坑底最低高程為423 m，北高南低，北側(cè)坑底高程為430 m，南側(cè)高程在426 m附近。礦坑集雨面積為2.66 km2,集雨面積內(nèi)為溶蝕槽谷、槽坡地貌及剝蝕中低山地貌。

礦坑范圍主要分布三疊系下統(tǒng)嘉陵江組和飛仙關(guān)組地層，巖性主要為灰?guī)r、白云巖、巖溶角礫巖等，厚度約500 m，其中礦坑主要分布三疊系下統(tǒng)嘉陵江組一段(Tlj1)灰色薄層狀灰?guī)r，層間夾泥質(zhì)灰?guī)r條帶,厚220 m，東側(cè)坑壁為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組四段(T1f4)紫紅色含粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾薄層狀泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r層，厚35～40 m。礦坑位于觀音峽背斜中梁山南段西翼近軸部，巖層產(chǎn)狀：走向177°～183°，傾向267°～273°，傾角65°～71°，主要發(fā)育三組裂隙。

2 巖溶水文地質(zhì)條件

(1)巖 溶。據(jù)地表測繪、物探、鉆探揭示：礦坑底及坑壁分布8個(gè)溶洞，2個(gè)漏斗；集雨面積內(nèi)見1個(gè)溶洞、1個(gè)漏斗、1個(gè)泉點(diǎn)，礦坑南側(cè)下游槽谷分布6個(gè)泉點(diǎn)。

礦坑巖溶發(fā)育分帶：北側(cè)在479～475 m高程向南側(cè)變化為450 m高程以上為強(qiáng)巖溶；北側(cè)460～465 m至南側(cè)430～435 m高程以上為中等巖溶發(fā)育帶；以下高程巖溶呈弱發(fā)育?？拥资芊磧A裂隙及巖層陡傾發(fā)育有溶洞。

沿礦坑主要發(fā)育兩條巖溶管道，第一條：Ld3(470 m長水平溶洞)→Rd3(465 m)→S4(原始高程441.05 m，現(xiàn)漏水至430 m高程左右)，管道通過部分切層連通，管道最低高程約在428 m以上；第二條：Rd1→Rd2→Rd6→h1，為順層發(fā)育的巖溶管道，位于可溶巖與非可溶巖附近，目前Rd2尚未完全挖除。根據(jù)對ZK16號(hào)孔沖溝斷面進(jìn)行的觀察，未見明顯的管道。

(2)巖體透水性。通?？拥?0 m以下一般巖溶不發(fā)育，巖體透水性為0～3 Lu。北側(cè)坑壁在458 m高程以下透水率多小于3 Lu，為隔水層；西側(cè)從北側(cè)至南側(cè)高程454.5～432.5 m以下透水率小于3 Lu； 南側(cè)坑壁 430～4 256 m高程以下透水率多小于3 Lu；東側(cè)坑壁除埡口外，445 m高程以下透水率多小于3 Lu。

(3)地下水位。目前的地下水位位于坑底，且北側(cè)高于初擬正常水位高程445 m，南側(cè)水位位于坑壁附近最低水位423 m高程附近；總體而言，礦坑為一降落漏斗，由四周的地下水補(bǔ)給礦坑，南側(cè)及西側(cè)偏南的地下水位低于445 m高程。

(4)地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄。礦坑形成之前，分為T1f3、T1f4、T1j+ T2l三套各自的巖溶管道系統(tǒng)；礦坑形成后，礦坑降低了地下水位，目前的礦坑為一降落漏斗，其地下水位位于礦坑坑底426 m高程附近。東側(cè)T1f3層的地下水受T1f4隔水層的阻擋，沿接觸帶往南側(cè)滲漏，不能排至礦坑內(nèi)；T1f4層地下水位較礦坑底板高，其地下水呈陡降補(bǔ)給礦坑；北側(cè)、西側(cè)礦坑壁外的地下水成陡降補(bǔ)給礦坑；南側(cè)礦坑的地下水位在430 m高程左右，補(bǔ)給南側(cè)礦坑，因礦坑的底板高程為426 m，補(bǔ)給礦坑的坡度不大。

3 礦坑湖成庫條件評(píng)價(jià)

(1)庫底滲漏：庫區(qū)北側(cè)底板高程為430 m；南側(cè)最低底板高程為426 m，為斜坡庫底，平均坡度約為0.3%。因坑底巖溶主要沿南北向順走向發(fā)育，亦存在沿陡傾裂隙垂直發(fā)育的情況。坑底除發(fā)育溶洞外，其他可見坑底未見裂隙性溶蝕，但見有開挖爆破導(dǎo)致的局部層面微張。勘察期間，坑底北側(cè)的地下水位位于430 m高程附近，南側(cè)位于423～425 m高程?？傮w而言，地下水由北向南徑流，由四周向坑底匯集，現(xiàn)狀坑底除沿溶洞滲漏、漏斗、淺表爆破裂隙滲漏外，其他巖體完整帶多不滲漏；當(dāng)水庫蓄至445 m高程時(shí)可能存在沿庫底溶洞、淺表爆破裂隙和少量構(gòu)造裂隙向下滲漏的可能性，封堵坑底巖溶管道后將不存在滲漏問題。

(2)北側(cè)滲漏：北側(cè)地表槽谷分水嶺高程為500～505 m，465 m高程以下坑壁完整；鉆孔至相對不透水層的底界高程為458.83 m，地下水位高程為471.52 m，水位較高，水庫蓄水后不存在向北側(cè)滲漏的問題。

(3)東側(cè)滲漏：東側(cè)坑壁灰?guī)r料完全開挖后顯示為T1f4頁巖坑壁，頁巖坑壁厚約35 m，山脊頂高程達(dá)485～495 m，最大高差為55 m左右。因東側(cè)T1f3地層中存在獨(dú)立的地下水系統(tǒng)，在礦坑側(cè)段可見S1泉點(diǎn)流出且高于正常蓄水位，因此，不存在通過裂隙向東側(cè)T1f3滲漏的問題。

(4)西側(cè)滲漏：西側(cè)坑底高程為430～426 m，坑頂高程為478～453 m，最大高差達(dá)48 m，坑頂內(nèi)側(cè)為溶槽低位，位于高程445 m附近。槽谷基巖面經(jīng)推測定在440 m高程左右，正常蓄水位445 m高程時(shí)南段存在沿土層滲漏的問題；該段鉆孔壓水試驗(yàn)成果表明：430 m高程以下透水率小于3 Lu，表明在該高程至正常蓄水位間的庫水會(huì)通過裂隙向槽谷滲漏，坑壁也存在正常蓄水位時(shí)庫水沿坑壁裂隙滲漏或沿第一條管道向右側(cè)槽谷滲漏，再沿槽谷向南流的情況。因此存在沿坑壁裂隙滲漏、再沿槽谷向南流的問題，亦存在局部段產(chǎn)生管道型滲漏的可能性[2～4]。

(5)南側(cè)滲漏：南側(cè)剖面線最低高程為445 m，槽谷覆蓋層厚度為5～6 m，基巖面頂高程最低為439 m，因此存在沿覆蓋層滲漏的問題。上述三條巖溶管道全部通過南側(cè)向南延伸，相對不透水層底高程位于430～404 m之間，地下水位最低高程為432.89 m，但因巖溶管道水位可能低而形成一個(gè)地下水位低槽，故存在沿該管道集中滲漏和裂隙性滲漏問題[5]。

4 防滲方案建議

筆者根據(jù)對礦坑實(shí)施的勘察結(jié)果進(jìn)行分析后提出了礦坑成湖處理建議，供同類工程勘察分析時(shí)借鑒。

(1)坑底全防滲方案：坑底在蓄水位高于430 m高程時(shí)可能存在緩慢滲漏，南、西側(cè)存在溶洞集中滲漏或裂隙性滲漏。建議將坑底殘?jiān)壳宄?，對坑底及坑壁發(fā)現(xiàn)的溶洞進(jìn)行封堵，對坑底其他部位采用適宜的防滲方式進(jìn)行全面防滲；對于東側(cè)坑壁(將灰?guī)r全部清除后)，結(jié)合邊坡穩(wěn)定支護(hù)型式進(jìn)行噴護(hù)；北側(cè)坑壁不做坑壁防滲處理；西側(cè)及南側(cè)坑壁根據(jù)溶蝕發(fā)育程度建議分段考慮混凝土貼坡防滲和噴護(hù)防滲。

(2)垂直防滲方案：①南側(cè)東西向防滲：對坑壁溶洞、漏斗及坑底溶洞需要進(jìn)行封堵，在南側(cè)進(jìn)行垂直防滲，按相對不透水層q<3 Lu進(jìn)行控制，左岸接入T1f4頁巖內(nèi)10 m，右岸接地下水位并適當(dāng)延長 至T1j3段，防滲線長390 m左右，對其下部的溶洞采用其他有效的防滲方案。②西側(cè)與南側(cè)結(jié)合防滲方案：西側(cè)對右0+987—右1+180段進(jìn)行垂直防滲，長度約200 m，按相對不透水層q<3 Lu進(jìn)行控制；南側(cè)接至T1f4段泥巖中10 m，長約223 m。

(3)防滲方案比較：采用鋪蓋防滲方案穩(wěn)定性高，邊界明確，難度低；而垂直防滲方案遇溶洞時(shí)采用灌漿封堵難度大，不可預(yù)見因素多。建議設(shè)計(jì)單位應(yīng)根據(jù)投資進(jìn)行比較并根據(jù)設(shè)計(jì)深度、精度要求下階段進(jìn)行必要的勘察工作。

5 結(jié) 語

在該項(xiàng)目勘察過程中，采用了物探、鉆探及水文地質(zhì)試驗(yàn)與觀測等措施，基本查明了工程區(qū)水文地質(zhì)條件，對于西南巖溶發(fā)育區(qū)勘察具有代表性意義，特別是近期國家要求補(bǔ)短板項(xiàng)目中的水庫建設(shè)條件普遍較差，而現(xiàn)實(shí)情況是農(nóng)民生活缺水嚴(yán)重，因此，在類似項(xiàng)目勘察過程中，筆者建議：以水文地質(zhì)為基礎(chǔ)，提出合理的建議，為老百姓提供穩(wěn)定的水源、為國家減少投資做出貢獻(xiàn)。