左岸地裂縫對木蓑衣水庫的影響及對策

馮 福

(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴陽 550002)

0 引 言

近些年以來，由于我國水庫項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，針對水庫工程建設(shè)質(zhì)量提出更高要求，但是，在部分地區(qū)，因?yàn)樗畮旃こ痰慕ㄔO(shè)時(shí)間過長，沒有得到有效的維修與保養(yǎng)，容易出現(xiàn)大面積裂縫，嚴(yán)重影響水庫的正常運(yùn)行，為了避免出現(xiàn)此類現(xiàn)象，結(jié)合木蓑衣水庫工程實(shí)例，分析水庫左岸地裂縫產(chǎn)生的具體原因，并做好相應(yīng)的評價(jià)工作，采取科學(xué)的加固措施，可以確保水庫工程可靠運(yùn)行[1]。

1 水庫概況

金沙縣木蓑衣水庫地理坐標(biāo)為E106°25′48″，N27°18′05″,位于金沙縣城東南49km的長壩、高坪兩鄉(xiāng)交界的樹寨溝上游，屬長江流域?yàn)踅祷┖痈闪髂舅蛞轮Я?，木蓑衣水庫壩址以上集雨面積為6.7km2，主河道長為3km，大壩為150#細(xì)石混凝土砌塊石單曲拱壩，壩頂高程為1199.0m，最大壩高為30m，死水位為1173.15m，正常蓄水位1197.0m，校核洪水位為1198.74m，總庫容為178萬m3。在水庫區(qū)范圍內(nèi)，因?yàn)閹r性不同，巖溶化程度存在較大差異不同，結(jié)合地層成因和巖性的實(shí)際分布情況，針對該區(qū)域內(nèi)部的出露各地層劃分為含水巖組，具體見表1。

表1 含水巖組劃分

2 水庫左岸地裂縫形成原因

2.1 內(nèi)動(dòng)力

水庫工程項(xiàng)目所在區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性比較好，陸家槽壓性大斷層、大麻窩壓性大斷層均離水庫左岸500m以上，區(qū)域內(nèi)部無活斷裂和基底大斷裂分布，具有產(chǎn)生地裂縫的內(nèi)動(dòng)力條件[1]。

2.2 外動(dòng)力

2.2.1 水庫蓄水、地質(zhì)結(jié)構(gòu)

水庫的左岸地形比較完整，地形坡度在10°-25°之間，水庫庫盆、岸坡由T1y2中硬薄至中厚層灰?guī)r組成，巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定，但是庫岸坡特別容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，使得水庫左岸出現(xiàn)大面積的地裂縫。

2.2.2 長興煤礦采掘煤礦影響

長興煤礦開采活動(dòng)主要集中在C8煤層，去年下半年重點(diǎn)進(jìn)行10803采面回采，開采標(biāo)高大約是1086m，10401運(yùn)輸巷道距離水庫左岸正常蓄水位1197m邊線僅有62m，抽水量是3m3/h；采空區(qū)集水倉分布在1號拐點(diǎn)北137m一帶，高程是1080m，抽水量是18m3/h。

地裂縫發(fā)展演變過程：出現(xiàn)采空區(qū)，使得上層灰?guī)r失去依托，發(fā)生錯(cuò)動(dòng)變形現(xiàn)象，裂隙帶巖層逐漸向下彎曲，在自身重力和上覆巖層的重壓之下，出現(xiàn)地基的不均勻沉降現(xiàn)象。若采空區(qū)深度小于安全深度，地面會(huì)發(fā)生拉張沉降裂縫，長興煤礦煤層綜合作用厚度表見表2。

表2 長興煤礦煤層綜合作用厚度計(jì)算表

3 裂縫對其蓄水成庫影響

3.1 對水庫滲漏影響評價(jià)

3.1.1 水庫與煤礦采空區(qū)位置特征

C8煤層采區(qū)礦界距離正常蓄水位1197m水邊線水平距離只有25m，采空區(qū)的高程是1080m，較水庫正常蓄水位低117m，較現(xiàn)狀蓄水位低109m，已經(jīng)形成水庫左岸滲漏地下低鄰谷。

3.2.2 水庫與煤礦采空區(qū)位置特征

在2019年10月份，水庫的左岸發(fā)生塌坑與裂縫之后，巖溝巖溶泉水逐漸消失、鐘乳石逐漸垮塌，進(jìn)而向煤礦礦井排泄，LF5地裂縫已延伸至1192m高程，低于水庫正常蓄水位5m，距水邊線僅0.8m，LF6地裂縫已進(jìn)入水邊線；庫水位比同期3月份水位有消落現(xiàn)象。

3.1.3 滲漏量估算

據(jù)達(dá)西定律，鄰谷滲漏計(jì)算公式為：

Q=KiA

(1)

式中：Q為滲漏量，m3/a；K為現(xiàn)狀局部已形成導(dǎo)水裂縫，據(jù)本次勘察壓水試驗(yàn)反算滲透系數(shù)，受采動(dòng)影響后，邊界角影響帶T1y1層位的滲透系數(shù)K一般為3.0×10-3-1.0×10-4cm/s，等價(jià)于0.08-2.6m/d；取K=1.2 m/d；i為水庫蓄水位至P3c灰?guī)r頂部的水力坡降；A為滲漏斷面面積m2。

經(jīng)過認(rèn)真的計(jì)算之后，得到水庫左岸的年滲漏量Q=56.2萬m3。

年增加的流量為：

Q=20×365×24×3600/
(1000×10000)=63.1萬m3

(2)

經(jīng)過達(dá)西定律計(jì)算可以得知，年滲漏量為約56.2萬m3，與下游s06泉水增加的水量約63.1萬m3基本吻合，計(jì)算滲漏量約占壩址以上流域多年平均徑流總量為254.6萬m3的22.1%，現(xiàn)狀水庫保持1189m低水位運(yùn)行，水庫滲漏量較小，一旦水位上升與地裂縫連通，庫水將會(huì)產(chǎn)生更大的滲漏，故有關(guān)單位需要采取完善的控制措施。

3.2 對水文影響評價(jià)

長興煤礦位于水庫的左岸，礦界和水庫集雨重疊面積為0.207km2，重疊集雨面積范圍內(nèi)部的地裂縫較為發(fā)育，存在38條較大裂縫，同時(shí)分布7個(gè)比較大的塌陷坑。結(jié)合大量的物探資料數(shù)據(jù)可以得知，低阻異常會(huì)逐漸延伸至地表，表明冒落帶、裂縫帶所產(chǎn)生的影響已經(jīng)逐漸延伸到地表，同時(shí)表明阻隔木蓑衣水庫與長興煤礦礦井的地下水力聯(lián)系的T1y1泥巖、頁巖相對隔水層連續(xù)性、隔水作用遭受到破壞，地表水、地下水會(huì)經(jīng)過采空區(qū)上部導(dǎo)水裂隙逐漸的滲入到礦井的內(nèi)部。

4 影響對策

大壩處于長興煤礦采空區(qū)邊界角影響范圍，大壩臨近采空區(qū)，而且拱壩屬于剛性瞬時(shí)破壞，為了避免采空區(qū)上部巖層變形向壩肩方向擴(kuò)大，需對大壩左岸進(jìn)行加固處理，具體內(nèi)容如下：

1)根據(jù)左岸滲漏帷幕特點(diǎn)，針對壩基進(jìn)行防滲帷幕灌漿處理。

2)因?yàn)槟舅蛞滤畮齑髩螌儆诠皦?，拱壩具有剛性瞬時(shí)破壞特點(diǎn)，為了可以實(shí)時(shí)監(jiān)測大壩的變形情況，需要對大壩左岸進(jìn)行全面監(jiān)管，監(jiān)測措施為在大壩左岸布置測斜孔，全程監(jiān)測大壩及近壩岸邊的巖體位移變形[2]。

5 結(jié) 語

綜上，通過對木蓑衣水庫左岸地裂縫對其蓄水成庫的影響進(jìn)行合理的分析，例如對水文影響評價(jià)、對水庫滲漏影響評價(jià)等，并采取良好的加固措施，可以明顯提高木蓑衣水庫左岸地的加固效果，減小裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。