德江縣沙灘水庫壩址地質(zhì)比選探討

常 成

(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院有限公司，貴陽 550002)

1 工程概況

沙灘河發(fā)源平原鎮(zhèn)的河石壩,河源高程為1283.00m,自北西往南東流,經(jīng)黃坳田、楠木、沙灘后,于賈村附近注入六池河干流,在沙灘水庫上壩址以上流域集水面積為72.6km2,主水道河長為15.05km,主水道平均比降為13.88‰。

2 工程地質(zhì)情況

2.1 地形地貌

庫區(qū)地勢西北高東南低，海拔高程673.83～1116m，高差442.2m左右，河床高程673～753m，平均比降11.3‰。河谷切割深100～230m。庫區(qū)河流呈“L”型彎曲，庫首向上游2.27km流向為S40°E，2.27km后至庫尾流向為S20°W，總體由NW往SE流，庫首向上游2.15km處有一小支流匯入，流向為N20°E。小支流回水至鬧竹坪水庫一帶，長約1.7km。主河床一般寬20～35m，局部寬90m，主要為不對稱“V”型順向谷及橫向谷，兩岸地形坡度25°～65°，河谷階地不明顯，局部有漫灘發(fā)育，兩岸沖溝發(fā)育，分水嶺主要呈NW向展布。為構(gòu)造侵蝕、溶蝕低山及河谷地貌。庫盆左岸有鄰谷(七星場溶蝕槽谷)分布，槽谷溝底高程710～730m，河間地塊寬2～3km。庫盆右岸尾段及中段無低鄰谷存在。庫盆右岸首段有六池河切割的低鄰谷，河床高程640～655m，河間地塊寬5～6km。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)大地構(gòu)造單元屬揚子準地臺(Pt)—黔北臺隆(Z-T32)—遵義斷拱(D-C)—鳳崗北北東向構(gòu)造變形區(qū)(I1A2)，其構(gòu)造形跡屬華復(fù)系、新華復(fù)系構(gòu)造成分，地質(zhì)構(gòu)造多順應(yīng)主構(gòu)造線方向發(fā)育于向斜的軸部及翼部，華夏系與新華夏系構(gòu)造體系的交接復(fù)合部位發(fā)育次一級的北西向斷裂。區(qū)域裂隙主要的發(fā)育方向為近東西向和近南北向，巖層走向多為北東、北北東向。

工程區(qū)位于平原向斜南東翼，文新正斷層北西盤。平原向斜分布在庫區(qū)右岸，向斜軸為NNE向，長25km左右。文新正斷層分布在水庫下游1km處，水庫位于斷層SW尾段，斷層走向NE，傾向NW，傾角40°～50°，長45km左右。破碎帶寬15～20m，上盤為∈2g、∈2-3LS2-3地層，下盤為∈2-3LS1地層。

工程區(qū)及附近斷裂構(gòu)造不發(fā)育，巖層產(chǎn)狀305°-310°∠27°-40°，總體較穩(wěn)定，傾上游偏右岸。

2.3 地層巖性

各地層巖性詳見庫區(qū)地層表，見表1。

表1 庫區(qū)巖層表

3 壩址比選

3.1 上壩址基本地質(zhì)情況

上壩址河段為一較對稱的"V"形河谷，其中左岸與地平線形成夾角，右岸也有一定坡度，右岸傾斜大于左岸。在正常的蓄水狀態(tài)，其水位為750m左右，河谷的寬高比為2.6m左右，河床上的地質(zhì)成為主要是砂卵石，其下伏基巖為志留系的地質(zhì)狀態(tài)。兩岸的基巖零星出露。巖體強風化厚度：左岸6～7m；右岸6～8m；河床3～5m。弱風化厚度：左岸14～15m；右岸15～16m；河床10～12m。

3.2 下壩址基本地質(zhì)情況

下壩地質(zhì)為一處對稱結(jié)構(gòu)，其中左岸與地平線形成夾角，右岸也有一定坡度。在正常的蓄水狀態(tài)，其水位為750m左右，河谷的寬高比為2m左右，河床上的地質(zhì)成為主要是砂卵石，其下又結(jié)合不同的結(jié)合擁有不同的地質(zhì)狀態(tài)。兩岸基巖零星出露。巖體強風化厚度：左岸4～6m；右岸4～6m；河床3～5m。弱風化厚度：左岸13～15m；右岸13～15m；河床11～13m。

地質(zhì)狀態(tài)經(jīng)勘查，其巖溶發(fā)育完善，擁有足量的地下水，并對河流進行補給，屬于排泄型，所以在實地勘查中，發(fā)現(xiàn)其巖溶滲漏嚴重，要想達到理想的效果要進行針對性的防滲處理。沿壩線布置防滲帷幕至兩岸O1m隔水層正常蓄水位，兩端帷幕深度以地下水位下10m為限。壩基為懸帷幕，河床段帷幕以625.5m高程(河床以下45.0m，低于張家大泉29.5m)為下限。擬定帷幕長1453m，有效防滲處理面積約116828m2，其中左岸灌漿廊道800m，右岸灌漿廊道487m。防滲帷幕位置巖溶發(fā)育，鉆孔溶洞發(fā)育率為2.95%，右岸平洞也揭露了較大的溶洞(洞深18.5～20.5 m下游壁，可視深度40 m，高7.5 m，寬10～30 m，為順層溶洞)，其地質(zhì)特點的溶隙發(fā)育率較高，需要重點關(guān)注，并結(jié)合當?shù)厍闆r進行溶洞封堵，適當可以增加一排灌漿帷幕處理。整個勘查工作需要結(jié)合地質(zhì)情況，嚴謹有效進行，要重點參考壩線的沿線情況，能夠更加符合地質(zhì)條件[1]。

3.3 壩址比較

根據(jù)壩址地形地質(zhì)條件，在表2進行了壩址具體比較。

表2 壩址具體比較表

續(xù)表2 壩址具體比較表

結(jié)合上述表格情況，能夠了解下壩的地形與地質(zhì)情況比上壩更有優(yōu)勢，但因下壩自身巖溶發(fā)育問題，其滲漏問題比較嚴峻，在實際參考中，沒有下壩合適。因為防滲工作的工作量較高，并有一定風險，工作開展中會遇到無法估計的問題，由此難度較大，建議選擇上壩，才能達到較為理想的效果。

3.4 壩型選擇

壩址為較對稱“V”型橫向谷，正常蓄水位以下兩岸地形總體完整性較好。河谷寬32～50m，正常蓄水位753m時，寬高比2.59，從地形角度考慮，建面板堆石壩或重力壩都適宜。壩基巖體主要為薄-中厚層泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖及泥質(zhì)灰?guī)r，屬中硬巖，重力壩壩基大部分為粉砂巖。節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖層傾上游略偏右岸，傾角40°。面板堆石壩采用強風化巖體下部或弱風化巖體上部作基礎(chǔ)持力層，重力壩采用弱風化巖體中部-下部作基礎(chǔ)持力層。巖體物理力學指標都能滿足設(shè)計規(guī)范要求。由此在整體的調(diào)查研究下，壩型選擇更好的貼合實際，幫助進行后期的安排。

重力壩基坑開挖深度為10～13m，壩基抗滑穩(wěn)定以建基面為控制滑面；巖層傾角較陡，在河流方向的視傾角為37.5°，與裂隙①、裂隙②、③無不利組合成壩基滑動的控制滑面，無深層滑動問題，但泥巖夾層較多，物理力學指標較低，巖體總體承載力較低，會存在壩基開挖下游側(cè)順向邊坡抗滑穩(wěn)定問題，有一定風險，要慎重選擇，沙灘水庫工程上壩址壩型比較表，見表3。

表3 沙灘水庫工程上壩址壩型比較表

面板堆石壩對地基要求相對較低，壩基開挖范圍及深度比重力壩小，而重力壩樞紐附屬工程少、巖性較單一、防滲處理量少，抗外力作用強，后期穩(wěn)定性好。本階段建議以重力壩為代表壩型。希望能為其他從業(yè)者更好的提供參考，面對同樣的地質(zhì)條件，可以進行合理選擇，由此幫助后期勘查與施工的順利進行?？茖W合理的位置選擇，幫助施工更加安全與穩(wěn)定。

4 結(jié) 論

綜合以上比較分析，初步認為沙灘水庫上、下壩址均具有修建大壩的工程地質(zhì)條件，但是因下壩的巖溶發(fā)育問題，其滲漏嚴重，需要進行大量的防滲處理，工作量超出預(yù)期，且容易出現(xiàn)突發(fā)問題，導致綜合考慮下，決議放棄下壩，選擇難度與風險都較低的上壩，上壩巖溶不發(fā)育，只需一些簡單的防滲工作，更適合本次項目，將上壩址作為可行性研究階段的上壩址。后根據(jù)推薦壩址的工程地質(zhì)條件推薦了重力壩作為本階段代表壩型。在壩址比選過程中充分考慮了后期工程風險及不可預(yù)見因素，為有類似工程、水文地質(zhì)條件的水庫壩址比選提供了思路與參考。