某水库右岸岩溶渗漏与防渗处理优化设计

曹登刚

【摘要】 本文以某水库右岸岩溶渗漏为背景，应用岩溶水文地质学理论，通过对库岸岩溶水文地质条件的认识和分析研究，总结了库岸岩溶渗漏特点，探讨了岩溶渗漏治理勘测设计工作的基本思路和方法。

【关键词】岩溶渗漏；防渗处理；优化设计

1．工程简况

某水库位于珠江流域柳江水系上游河段，汇水面积4.2km2。水库始建于1977年，1981年6月完工。具防洪、灌溉、发电等多种功能。大坝为均质土坝，坝顶高程767.50m，坝高17.5m，正常蓄水位高程765.00m，设计总库容248.7万m3。水库建成后，由于大坝及库岸岩溶渗漏，地质条件复杂，一直没有进行处理，至今二十多年，水库未能蓄水受益。

2．水文地质条件

工程区位于云贵高原东南坡向广西丘陵过渡地带，属岩溶峰丛洼地、中低山地貌。库区位于一背斜核部的北东翼，单斜地层，地层走向近南北向展布，倾向东～东偏南，倾角38～51°。库坝区以褶皱构造为主，受褶皱挤压应力作用，走向92°和170°的两组节理裂隙极发育。裂隙间多为方解石脈、碎石、钙质、泥质充填或半充填，无断裂构造通过库坝区。

库坝区出露地层大致以河床为界，河床左岸为石炭系下统大塘组（C1d），右岸为岩关组（C1y）地层。

大塘组（C1d）：深灰、灰黄至灰黑色薄至中厚层石英砂岩夹炭质页岩及劣质煤，不等间距夹白云岩、灰岩，向上渐变为粘土页岩与灰岩互层。库区以炭质页岩夹劣质煤层为主，厚度约80m。视为相对隔水层。

岩关组（C1y）：深灰色中厚层灰岩夹瘤状灰岩，偶夹泥质灰岩。间夹①~⑥层相对隔水层，其中：①为黄色粘土页岩夹砂岩，层厚10.0m；②~⑥层以炭质页岩为主，局部为泥岩，厚0.3～5.6m。

库区两岸山体雄厚，无低矮邻谷，左岸和右岸350m以西均有地下水出露，地下水位高于水库正常水位，因此，水库不存在左岸和右岸350m以西的渗漏。

受相对隔水层控制，右岸灰岩出露部位竖向岩溶发育特征表现为溶洼、漏斗、石林、溶沟、溶槽等，水平岩溶发育特征表现为沿岩层走向分布的串珠状漏斗及洼地。

区内地下水主要为裂隙溶洞水，其透水性受岩性及构造控制，左岸大面积分布相对隔水层，透水性差。右岸以灰岩为主，岩溶发育，透水性较好。地下水受大气降水及河水的入渗补给，河水位以上以垂直渗透为主，河水位附近以水平渗透为主，并以泉水的形式或直接向河水排泄，径流条件较好，地下水流向总体是由北向南流。

右岸坝轴线上游共发育6个岩溶漏斗，其中T1～T3出露位置低于淹没高程767.5m，T4～T6位置较高，位于坝轴线附近。坝下游右岸出露3个泉水点，其中1#为季节性泉，2#、3#受季节性影响较小。

3．勘察方案优化设计

3．1．右岸渗漏分析

由上文叙述可知：右岸渗漏主要是沿透水性较好的灰岩顺层向下游绕坝渗漏，不存在横向邻谷渗漏。从淹没范围及泉水出露标高认为：渗漏高程集中在右岸767.5m以下，渗漏的深度在750m标高附近。

3．2．勘察方案布置

根据上述分析，勘察方案以水文地质测绘、连通试验和物探方法进行，并以物探成果为指导布置帷幕防渗透先导钻孔进行。其工作量集中于右岸坝轴线附近布置。其中，物探剖面两条，采用高密度法勘探，点距5m，勘探深度60m。

3．3．勘探成果及渗漏特点

a、连通试验成果表明：T3号漏斗与3#泉有直接水力联系，渗透流速为47m/h。b、物探成果表明，右岸沿坝轴线330m以内，存在三个异常带，其中I号异常带位于①号隔水层的顶界面上，深度12～20m；Ⅱ号异常带位于①号隔水层的底界面上，深度15～25m；Ⅲ号异常位于①号隔水层与二号隔水层之间的灰岩中，深度25m。三个异常带走向基本与岩层走向方向一致，其中I号及Ⅲ号异常小而集中，电阻率比降大。Ⅱ号异常带，电阻率比降较小，范围稍宽。c、先导钻孔地下水位观测表明：①层顶板水位较高，①～②层间地下水位降低，呈凹槽，12号先导孔观测地下水位751.65m与施工期库水位751.40m几乎一致。至②层顶板时水位升至最高，超过了正常水位，②③④层间水位变为下降，④⑤⑥层间水位也为低槽区，但高于河水位3.5m。d、先导孔压水试验成果表明：透水率大于50Lu的钻孔X10～X12与物探成果的II号渗漏异常带一致，小于5Lu的弱透水层的顶板高层一般为750m，II号异常区为739.8～746.70m。

综上所述，右岸渗透特点表现为，以顺层的裂隙岩溶、管道集中渗漏为主，最大渗流通道水位与河水位标高几乎一致，漏流方向与河流方向平行，渗漏的深度与河床侵蚀深度基本一致。其中①～②层间为主要渗漏区，②～③、③～④层间为一般渗漏区，④～⑤、⑤～⑥为次要渗漏区。

4．防渗处理优化设计

随着对地质体认识程度的深入，防渗处理设计从方案设计的提出到施工图设计经历了三个阶段。从帷幕灌浆结合溶洞处理的方法，优化为重点处理，分期实施，通过先导孔试验资料进一步分析，最终确定了防渗处理设计的原则：即重点处理主要渗漏部位，选择性一般渗漏部位，对次要渗漏区不作处理。重点处理区采用双排孔，一般区采用单排孔，帷幕下限深度深入河床高程以下5～10m，防渗标准为5.0Lu，优化后帷幕线长度为150m

5．实施效果比较

实施效果可通过灌浆成果、压水试验检查、进出口漏水点观测、试蓄水检验等进行综合评定。

（1）从灌浆成果看，灌浆施工基本上采用常规工艺，耗灰量最大的部位就是主要渗漏区，且随灌浆次序的增进单位耗灰量是降低的，符合灌浆的一般规律。

（2）从检查孔压水试验成果看，检查孔全部合格，均满足设计和规范要求。

（3）从出口泉点观测，施工期间有明显的浑浊水现象，帷幕形成后泉水消失，，T3洞口开始冒水，地下水反向补给库内，这是二十多年来没有的现象，说明右岸的主要漏水通道已被堵住。

6．结束语

对客观事物的处理是否经济合理，取决于对客观事物的认识程度。本文针对某水库的岩溶渗漏问题，认真分析研究了该岩溶渗漏的特点，提出了经济合理的勘察方法和处理设计方案，成功地对该水库进行处理，达到了预期目的。

参考文献：

孙钊，大坝基岩灌浆，中国水利水电出版社，2004。

张景秀，坝基防渗与灌浆技术（第二版），中国水利水电出版社，2002。

水利电力部水利水电规划设计院主编，水利水电工程地质手册，水利电力出版社，1985。】

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