东庄水库坝址区工程地质安检解析
2012-08-21孙天顺
孙天顺
(山西四建集团有限公司,山西 太原 030024)
1 工程概况
东庄水库位于海河流域浊漳南源水系五集河支流上,坝址处于长治县西火镇东庄村。地理坐标为东经113°09′57″,北纬36°05′43″。东庄水库是一座以防洪为主,兼顾灌溉的小(1)型水库,水库始建于1974年10月,1975年8月竣工,总库容278万m3。水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水管等建筑物组成。
2 坝址区工程地质
2.1 工程地质概述
坝址处河流方向308°,由东南向西北,坝轴线方向38°,河床高程1 065.5 m,谷底宽100 m左右。坝址段河流较顺直。河谷呈基本对称的“U”字形断面。
坝址区大部为第四系中更新统覆盖,仅坝左岸局部出露基岩,出露的基岩地层为奥陶系中统峰峰组(O2f)和石炭系中统本溪组(C2b)。
奥陶系中统峰峰组(O2f)上部为青灰、深灰色薄~中厚层灰岩,白云质灰岩。底部局部为角砾状灰岩。下部为灰黄、灰白色薄层泥灰岩、白云质泥灰岩、泥质白云岩为主,局部夹页岩、泥质灰岩、角砾状白云质灰岩。峰峰组厚度40 m~120 m。
石炭系中统本溪组(C2b):以灰、深灰色页岩、粘土质页岩、砂质页岩为主,夹不稳定的石灰岩1层~2层。下部以铝土岩为主。厚8 m~11 m。
工程区总体呈平缓的单斜构造,坝址区基岩出露很少,未发现断裂构造。岩层产状N22°W/SW∠12°,倾向左岸偏下游。岩体中节理较发育,主要有三组,其产状分别为:L1组N54°W/SW∠86°;L2组 N78°W/NE∠84°;L3组 N30°E/NW∠88°,以第 L1组为主。坝轴线方向N38°E,L1组节理与坝轴线近于正交,易形成坝基和坝肩基岩的渗漏通道。
坝址区地质结构面赤平投影见图1。
图1 坝址区地质结构面赤平投影图
2.2 坝基
1)坝基土层物理力学性质。
2)坝基渗漏。
坝基分布的卵石混合土和石灰岩属于中等~强透水层。但其上有较厚的中更新统土层构成相对隔水层,建库时沿坝轴线筑有粘土截水槽,故坝基不易产生渗漏。
3)渗透变形分析。
a.渗透变形类型判别。
根据GB 50487-2008水利水电工程地质勘察规范提供的渗透变形判别方法:
对于级配连续的土,区分粗细粒径的界限粒径d按下式计算:
其中,d为粗细粒的区分粒径,mm;d70,d10分别为占总土重70%,10%的土粒粒径,mm。
对于不均匀系数不大于5的土可判为流土;对于不均匀系数大于5的土采用以下方法判别:
细粒含量P≥35%,渗透变形类型为流土;P<25%,渗透变形类型为管涌;25%≤P<35%,渗透变形为过渡型。
经分析判别,卵石混合土渗透变形类型为管涌,砂夹层和低液限粘土渗透变形类型为流土。
b.允许水力比降。
坝基卵石混合土的不均匀系数Cu=31.8。渗透变形类型属管涌。左岸低液限粘土渗透变形类型为流土。管涌型的临界水力比降Jcr用式(2)计算,流土型的临界水力比降Jcr用式(3)计算:
其中,d5,d20分别为占总土重5%,20%的土粒粒径,mm;GS为土的比重;n为土的孔隙率,%。
经分析判别,卵石混合土渗透变形类型为管涌,参考规范给出的无粘性土允许水力比降经验值,建议允许水力比降可取0.10。砂夹层临界水力比降为0.994,允许水力比降为0.50。低液限粘土渗透变形类型为流土,临界水力比降为1.091,允许水力比降取为 0.55。
2.3 左坝肩
左坝肩的上部主要为基岩岸坡,地层为奥陶系中统峰峰组(O2f),岩性为青灰、深灰色薄~中厚层灰岩,白云质灰岩,只有近坝顶高度分布石炭系中统本溪组砂质页岩。岩层产状N22°W/SW∠12°,倾向岸里。岩体中节理较发育,主要有三组,其产状分别为:L1组 N54°W/SW∠86°;L2组 N78°W/NE∠84°;L3组 N30°E/NW∠88°,以L1组为主。坝轴线方向N38°E,L1组节理与坝轴线近于正交,易形成一定的坝肩渗漏。淤积厚度4.4 m,岸坡下部有土层覆盖,为土质岸坡,地层为第四系中更新统(),土层为棕黄~浅红色低液限粘土和褐黄色低液限粉土,夹钙质结核层及古土壤。
采用上述式(2)的方法进行渗透变形判别,左坝肩低液限粘土渗透变形类型为流土,临界水力比降1.06,除以安全系数2.0,得到允许水力比降为0.53。
2.4 右坝肩
经渗透变形判别,右坝肩低液限粘土渗透变形类型为流土,临界水力比降1.06,除以安全系数2.0,得到允许水力比降为0.53。
3 结语
该水库运行以来,历史最高水位发生于1996年8月1日,库水位达1 081.5 m,持续时间约2个月。大坝于1980年在上、下游坝坡距坝轴线4 m~5 m处,沿坝轴线方向出现过2条裂缝,采用粘土灌浆进行过处理。水库于1996年蓄水达到1 081.5 m时,在库区左岸出现过旋涡现象。
[1] 乔红斌.浅谈工程地质[J].山西建筑,2011,37(25):78-79.