水电站水库大坝地质分析与加固措施

王洪杰

1 前言

水库位于四川某地区，距离市区约10km处。有乡级公路直通大坝，交通较方便。该水库始建于1972年，已建成运行三十余年，现最大坝高约26. 0m，坝顶宽约4-5m，长约510m，总库容260万m3，属小（一）型水库。坝体采用当地第四系壤土碾压而成，属均质土坝。本次勘察的主要目的是：⑴ 查明坝址区工程地质条件；⑵ 对坝体的人工填土进行检测评价；⑶ 查明水库有无渗漏现象及渗漏原因；⑷ 提出处理意见和建议；⑸ 对加坝及防渗处理所需的土料进行勘察。

2 坝址区工程地质条件

（1）地形地貌。坝址区属中低山地貌单元。受地壳运动及水流切割，河谷形成“U”字型。两岸发育有不连续的Ⅰ、Ⅱ级阶地。河床较宽，约100m，Ⅰ级阶地宽约10-50m，在坝址区未发现有滑坡、塌岸等现象。

（2）地质构造及地震。

工作区构造上地处四川盆地巨形带状构造所形成的清水河断陷带与卫宁东西向构造带～卫宁北山复背斜的交织，复合部位。清水河断陷带，基岩出露不多，主要沉积物为巨厚的第四系沉积，形成了工程区清水河河谷平原目前的地貌景观，基底构造复杂，区域稳定性分级属相对稳定或稳定性稍差地带。

本区历史上地震活动十分频繁，据史料记载，1219—1969年750年中，共发生4级以上地震24次，其中6级以上6次，平均每两年半有一次4级以上地震发生。经查《全国地震烈度区划图》（1/400万），工作区地震峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为Ⅷ度。

（3）地层岩性。根据钻孔及探井揭示，坝址区地层较单一，主要是有第三系清水营组（E3q）泥岩；阶地上分布的第四系全新统冲积（Q42al）壤土及含砾壤土；沟谷中局部分布有第四系全新统冲洪积（Q42al）角砾～砾砂；人工填土（Qml）和现分述如下：

① 人工填土（Qml）。为原坝体的碾压层，主要岩性为两岸第四系壤（黄）土和少量第三系全风化泥岩，局部含少量直径3-10mm砾石，最大厚度22.5m，黄褐色为主，可塑硬塑状态，中等压缩性。在人工填土层中进行标准贯入试验14段，锤击数为6～20击。根据土工试验资料及《水利水电工程地质勘察规范》（GDB5028799）中附录N，土的判别中对初判的规定，在Ⅷ度地震烈度区土的粘粒含量不小于18%时，可判为不液化。通过室内试验，在坝体所取的样品中，粘粒含量均大于18.0%，因此，可判定该层不液化。

② 第四系全新统冲积（Q42al）壤土。浅土黄色-黄褐色，可塑硬塑状态，局部壤土含少量直径3-10mm砾石，具水平层理，主要分布于河谷及Ⅰ、Ⅱ级阶地上。厚约8m—10m。

③ 第四系全新统冲积（Q4 2al）角砾～砾砂。杂色，中密-密实状态，次棱角型，局部夹含砾壤土透镜体，砾石一般直径5～35mm，主要成份为砂岩、泥岩等，含量在20～50%左右，充填物为砂及砂壤土，主要分布于主河道。其允许承载力[R]=200kPa。

④ 第三系清水营组（E3q）泥岩。暗红-土红色，中厚层状构造，泥质结构，其物理力学指标含水量11.1%，天然抗压强度1.00MPa，天然湿密度2. 23g/cm3，干密度2.01g/cm3，该岩层强-全风化厚度在2.5～3.5米，裂隙发育，岩体破碎，其[R]=200kPa；中等风化层厚2.0～3.0米，裂隙较发育，其[R]=300kPa；以下为微风化层，其[R]=350kPa。

（4）水文地质。大马庄水库坝址区地表水为季节性库水，地下水为第四系松散堆积物孔隙潜水，丰水期地表水补给地下水，枯水期地下水补给地表水，地下水化学类型为：HCO3SO4NaCa型水，[SO42-]含量141.0mg/L，对普通砼无腐蚀性。