仙人洞水库工程地质勘察

□赵汝刚(贵州省水利水电勘测设计研究院)

1.工程概况

仙人洞水库拟建坝址位于仙人洞小溪入伏点上游约350m处，水库正常蓄水位1486.00m，对应库容102万m3。水库的开发任务主要是解决黔西县红林乡的供水及沿线灌溉，兼顾下游生态用水，是解决地区民众生产生活用水的民生工程。

2.区域地质概况

2.1 地形地貌

工程区地处黔西高原向黔中丘原盆地过渡区，地貌为黔西高原之大方-盘县中山丘原区，地貌类型主要为岩溶峰丛高中山（峰丛洼地、峰丛峡谷）、溶蚀-侵蚀构造中山和岩溶盆地；地势总体西北高、东南低。

2.2 地层岩性

区内地层自寒武系中上统（∈2-3）至第四系（Q）均有出露，以三叠系分布面积最广，其间缺失奥陶系、泥盆系及石炭系中上统地层，其余各地层受构造影响呈条带状、透镜状局部分布。

2.3 地质构造

测区大地构造单元属扬子准地台、黔北台隆、遵义断拱、毕节北东向构造变形区。位于区域性煤洞场背斜宽西翼，总体为单斜构造，岩层倾北西，产状平缓。在库区发育主要构造及特征如下:

煤洞场背斜：位于库区东面700m以外，轴向为25°，区域内长约23km，呈长形鼻状，北部开阔，南部逐渐紧密，由北向南依次为二叠系、三迭系下统。北段和南端地层倾角10°左右；中段核部10～15°，两翼30～60°。南段轴线约呈“S”形。枢纽总体向南倾伏，倾角10°左右。

沙坝向斜：位于库区西面600m以外，轴向13°，长约3.6km，核部及两翼地层均为三迭系下统夜郎组第3段，北端出露三迭系下统永宁镇组第1段，岩层倾角核部10～15°，两翼20～40°。

2.4 区域构造稳定性

测区位于扬子准地台、黔北台隆、遵义断拱、毕节北东向构造变形区，所处构造环境为稳定的大陆型地壳环境。据国家地震局 2001年编制的 l：400万《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)所示，测区地震动峰值加速度O.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度<Ⅵ度，为弱震区，区内无活动性断裂通过，区域构造稳定性好。

2.5 岩溶水文地质

区内与工程相关的碳酸盐岩地层 T1yn1+3+4、T2g2、T1y、T2sh广泛分布，由于构造裂隙切割，地壳间隙抬升以及湿润多雨的气候条件，区域岩溶强烈发育。各种岩溶形态众多，其中以洼地、落水洞最甚，溶洞、暗河、溶隙均有发育。

岩溶发育具明显的方向性，洼地长轴方向、落水洞及溶洞走向与构造裂隙方向、岩层走向向相一致，即NE、NNE向。岩溶在垂直剖面中具分带性。新构造运动上升的间歇期，岩溶的水平作用力加强，形成了以水平溶洞、岩溶洼地和坡立谷为特征的喀斯特水平带。

本区出露地层岩性及岩石不同富水性将与工程相关的地下水分为：碳酸盐岩裂隙溶洞水，岩性以灰岩、白云岩为主，富水性等级为富～中等，为测区主要地下水类型；碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙溶洞水，岩性以碎屑岩夹碳酸盐岩为主，富水性等级为弱，为测区次要地下水类型；基岩裂隙水，岩性以碎屑岩为主，富水性等级为贫乏，松散岩类孔隙水，仅分布于第四系松散堆积物中，分布零星，含水贫乏。

2.6 物理地质现象

库区地形地貌总体较完整，物理地质现象主要表现为河床覆盖层堆积体。主要分布在河床、一级堆积阶地及河谷开阔平缓地段上。由于河床平缓，冲积物的堆积较为均匀，厚度一般在5～6m。主要成分为冲积粘土、块石等。

3.水库渗漏

水库总体呈北东向展布，地形封闭良好，两岸分水岭雄厚；整个库盆位于相对隔水层（T1y3）中，库区为补给型河谷；库首发育f1断层，沟通了强岩溶含水层与相对隔水层之间水力联系，但据调查，f1断层破碎带胶结良好，沿断层未见泉水出露，为一阻水构造。因此，水库左右岸虽然有低矮邻谷，但无渗漏之忧，成库条件良好。

4.坝址工程地质条件

选定建坝河谷总体为基本对称的“V”型峡谷，地形坡度多为23～45°，河谷总体向左岸凸出，河床平缓，无跌坎、深潭发育，河床高程为1464～1453m，落差9m，平均比降为3.8%。出露地层有三迭系系下统夜郎组第3段（T1y3）、永宁镇组第1段（T1yn1），以及第四系(Q)覆盖层，建坝河段无区域断裂构造通过，仅在坝址上游发育f1断层，地层总体为单斜构造。f1断层产状为N132°W/SE∠75°，为正断层，具有张扭性特征，垂直断距40～60m，在坝址上游约87m处通过河床，长度约1.9km。据现场调查，破碎带宽度4～5m，断层角砾岩胶结较好。

4.1 岩溶特征

坝址地层从上至下为相对隔水层 (T1y3)、强岩溶透水层(T1yn1)，岩溶发育集中在永宁镇组地层中。根据地表地质调查，坝址未发现较大规模的岩溶现象，主要岩溶形态为溶蚀裂隙及层间浅层小溶洞等。据坝址钻孔资料，钻孔未发现明显溶蚀掉钻，局部细小溶孔发育，岩芯内裂隙多闭合，充填白色方解石脉。

由上初步认为坝址主要发育溶孔、溶隙性岩溶形态。

4.2 岩体风化特征

据钻孔资料，从岩体颜色、结构、声波等综合分析，划分坝址第四系覆盖层、岩体风化分带见表1。

表1 覆盖层及风化厚度统计表

4.3 坝基岩体质量

坝基持力层主要为T1y3砂质泥岩，属软岩夹较硬岩，软质岩易风化破碎呈散体状结构，弱风化带岩体声波波速为2500～3200m/s，岩体质量总属CⅤ类。坝肩为T1yn1灰岩，属硬质岩，强风化带岩体声波波速为2700～3000m/s，岩体质量为BⅣ类；弱风化带岩体声波波速为3500～3800m/s，岩体呈块状或中厚层状结构，岩体质量为BⅢ类。

4.4 坝址渗漏及防渗处理意见

坝基及两肩分布有T1y3相对隔水层，无大的渗漏通道，仅产生浅层裂隙性绕坝基、坝肩渗漏。根据坝址水文地质特征，防渗帷幕按如下布置：

4.4.1 防渗帷幕线走向：左岸接T1y3相对隔水层中地下水位与正常水位交点—左坝肩—趾板（左岸、河床、右岸）-右坝肩—f1断层—接T1y3相对隔水层中地下水位与正常水位交点。

4.4.2 防渗帷幕布置依据：坝址地质结构、岩体风化、岩溶发育、岩体透水性等。

4.4.3 防渗帷幕边界的确定：防渗标准为10Lu，且深入地下水位以下10m,左岸向上游延伸112m接地下水位，深度进入地下水位以下10m,；河床趾板位置防渗下限按1倍水头考虑，下限高程为1448m；右岸趾板至坝肩向上游穿过f1断层，深度为地下水位以下10m；右端端点接地下水位，下限深入地下水位10m。

5.结论与建议

工程区地震活动为相对弱震区，无活动断层发育。查国家技术质量监督局2001版《中国地震动参数区划图》，工程区地震动峰值加速度<0.05g，相应的地震基本烈度小于Ⅵ度，区域构造稳定性较好。水库总体呈北东向展布，地形封闭良好，两岸分水岭雄厚；整个库盆位于相对隔水层（T1y3）中，因此，水库成库条件良好，但无渗漏之忧。坝基持力层主要为T1y3砂质泥岩，属软岩,岩体质量总属CⅤ类。坝肩为T1yn1灰岩，属硬质岩，强风化岩体质量为BⅣ类；弱风化岩体质量为BⅢ类。坝基主要持力层为软质岩，易风化破碎，岩体整体强度较低，适宜修建当地材料坝（面板堆石坝）。防渗帷幕长927m，防渗面积为6485m2。坝区无天然砂石料，但石料储量丰富，开采运输方便，其质量、储量满足设计要求；输水线路建材可异地购买或利用坝区料场。