汇源水电站坝址工程地质及评价

王 刚

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 区域地质概况

1.1 地形地貌

汇源水电站位于陵川县马圪当乡境内，地处太行山南段，山顶高程1200m，谷底高程600m，相对高差600m，为剥蚀构造中山区，冲沟发育。区内主要发育武家湾河及支流门河，为“U”字型河谷，谷底宽150～300m，发育河漫滩。在凸岸处发育Ⅰ级基座阶地，基座高于河床 5～8m。两岸岸坡较陡，坡度 40°～60°，局部为陡崖。

1.2 地层岩性

1.2.1 震旦亚界（Z）

1.2.2 古生界寒武系下统

馒头组（∈1m）：岩性为黄绿色泥质灰岩、白云质灰岩夹页岩，底部为砾岩，砾石成分主要为砂岩、白云岩等，与震旦亚界地层呈平行不整合接触。

毛庄组（∈1mz）：岩性为暗紫、灰紫色页岩夹薄层状灰岩及粉砂岩。

1.2.3 古生界寒武系中统

徐庄组（∈2x）：岩性为灰、灰绿色页岩与薄层石灰岩互层，上部夹鲕状灰岩。

张夏组（∈2z）：岩性主要为浅灰色中厚层状鲕状灰岩夹白云质灰岩，底部为灰、黄绿色薄板状泥质条带灰岩夹页岩。

1.2.4 古生界寒武系上统

小半径曲线盾构隧道连续下穿建筑物施工技术研究…………………………………………………… 常富贵（10-207）

崮山组（∈3g）：上部为浅灰色厚层状结晶白云岩、白云质灰岩，下部为深灰色薄层状泥质条带灰岩夹鲕状灰岩。

长山组（∈3c）：浅灰色薄层状细晶白云岩。

凤山组（∈3f）：灰、灰白色厚层状中粗粒结晶白云岩。

1.2.5 第四系松散堆积物

上更新统坡洪积物（Q3dpl）：岩性上部为低液限黏土，含少量碎石，结构松散。

全新统洪冲积物（Q4pal）：主要为卵石混合土，卵砾石成分为灰岩、白云质灰岩，一般粒径10～30mm，最大200mm，磨圆度为次棱角状，砂为中细砂，主要成分为长石、石英等，结构松散，分布于河床及漫滩处。

全新统坡洪积物（Q4dpl）：主要为块碎石及含细粒土砾，结构松散，分布于坡脚处。

2 坝址地质情况

2.1 地质概况

汇源水电站位于武家湾村南武家湾河处，武家湾河由北向南流，河谷底宽约150m，河床位于左岸，右岸为漫滩，河谷底高程605m。左岸岸坡较陡，坡度40°～50°。右岸岸坡较缓，坡度 30°左右，两岸坡顶与谷底高差约200m。谷底分布有全新统洪冲积卵石混合土，卵砾石成分主要为灰岩，含少量砂岩等，一般粒径10～30mm，磨圆度呈次棱角状，为中粗砂，主要成分为石英、长石及岩屑等，厚1～6m。两岸基岩裸露，谷底为震旦亚界微红色石英岩状砂岩，中细粒，岩性坚硬。经工程类比，弱风化石英岩状砂岩的干抗压强度为55～65MPa，饱和抗压强度为40～45MPa，弹性模量为1万MPa，两岸为馒头组黄绿色泥质灰岩夹页岩，岩层产状为 N70°E·NW∠3°～5°，强风化层厚 1～2m。岩体中未发现断层，主要发育2组节理裂隙：N60°～70°E·SE∠75°～80°，N20°～30°W·SW∠80°。两岸地下水补给河水，为补给型河谷。

2.2 工程地质问题及处理措施

工程拟采用浆砌石重力坝，根据坝址工程地质条件，结合坝型及运用工况，初步分析坝址存在以下工程地质问题。

2.2.1 坝基建基面选择

坝基卵石混合土结构松散，为强透水层，局部存在架空结构。其下为石英岩状砂岩，强风化层厚1.0～2.0m，在上部荷载作用下，卵石混合土及强风化岩易产生不均匀沉降变形，不能满足重力坝持力层的要求，坝基建基面选在弱风化石英岩状砂岩层上。

2.2.2 坝基抗滑稳定

坝基建基面下为弱风化石英岩状砂岩，中细粒结构，块状构造，岩性坚硬，岩层产状 N70°E·NW∠5°。岩体中无断层及缓倾角软弱结构面存在，坝基岩体不存在浅、深层滑动问题，但表层滑动应复核。根据工程类比，浆砌石重力坝混凝土垫层与石英岩状砂岩的抗剪断强度分别为0.5～0.65，凝聚力为0.3～0.5MPa。

2.2.3 坝基渗漏

坝基弱风化石英岩状砂岩发育2组节理裂隙，受谷底卸荷影响，呈不同程度张开，水库蓄水后构成渗漏通道，存在坝基渗漏问题。

2.2.4 左、右坝肩渗漏及岩体稳定

坝址左、右坝肩下部为震旦亚界石英岩状砂岩，其上为寒武系下统馒头组泥质灰岩夹页岩，岩层产状N70°E·NW∠5°。两坝肩岩体稳定性较好，受风化、卸荷影响，两坝肩岩体中节理裂隙不同程度张开，水库蓄水后左、右坝肩岩体存在绕坝渗漏。

2.2.5 坝基基坑涌水

坝基卵石混合土及强风化层为中—强透水层，坝基基坑开挖存在涌水问题，建议排水。

综上分析，依据坝址工程地质条件，针对混凝土重力坝存在的工程地质问题，建议将坝基下河谷卵石混合土和强风化层挖除，坝体置于弱风化石英岩状砂岩岩体上，并对建基面以下岩体进行帷幕灌浆，清除左、右坝肩处坡积物及强风化岩，并进行一定深度和长度的帷幕灌浆。

3 结语

汇源水电站地质构造相对简单，断裂构造不发育，岩层平缓，现地壳处于相对稳定期，地震烈度为7度，地震加速度值为0.1g，地震反应谱特征周期为0.45s。坝址工程地质条件较好，适宜建浆砌石重力坝，建基面应选在弱风化石英岩状砂岩层处，坝基岩体不存在抗滑稳定问题，两坝肩岩体稳定性好，但存在坝基渗漏、绕坝渗漏及坝基基坑涌水等问题。建议按规范要求，布置相应的地勘工作，对工程地质问题进一步分析。