玄武岩台地区水库工程地质问题探究

朱云虎 朱红雷

玄武岩台地区水库工程地质问题探究

朱云虎 朱红雷

（浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002）

玄武岩台地的特殊地质条件，造成水利工程建设中会出现库岸稳定、水库渗漏、坝基防渗抗滑等一系列问题。文章结合某工程特点，分析了该地区古风化壳分布特点、工程性状以及古风化作用的影响，为水库方案论证和工程处理提供了切实可靠的地质依据。

古风化壳；库岸稳定；坝基处理；水库渗漏

1 玄武岩台地的基本地质条件

1.1 地质历史成因

浙江省中、东部地区广泛分布玄武岩台地，其中以新昌县和嵊州市的新嵊盆地为最，出露总面积达312 km2，占浙江省玄武岩出露面积的35%。玄武岩台地地貌上以高位平顶的山地和平原为特点，台地上普遍分布褐红色的残积土层。

根据区域地质历史反映，在上新世时期地质构造活动趋于活跃，岩浆沿区域性大断裂涌出地表，流入附近河谷乃至满溢至附近山顶，堆积了厚度可达百余米的玄武岩盖层。玄武岩层之下则覆盖了以砂砾石为主的河流相堆积物，和以粘性土夹碎块石为主的残坡积堆积物，构成第一旋回的古风化壳。从一时期到第三纪后期，该地区断裂构造活动性不减，持续了多次不同规模的岩浆活动，玄武岩再次覆盖在已经风化改造的下部玄武岩之上，形成不同旋回的多层次多成因的古风化壳，此类夹层可达5层以上[1]。

由于玄武岩岩流不仅覆盖了山谷，有的还覆盖了相邻山谷间的分水岭，经长期的风化和水流等的改造，现代河谷与古河谷发生较大改观，熔岩流平原则成为现代河谷两侧的玄武岩台地[2]。

1.2 工程地质特点

不同时期喷溢的玄武岩都可能直接覆盖在老地层之上，形成第一旋回的古风化壳。其基底老地层多为中生界侏罗系坚硬的块状火山碎屑岩地层，工程地质条件较好。上部玄武岩虽柱状节理发育，表层风化作用明显，但鲜有断裂构造发育，总体具有较好的工程地质条件。

第一旋回古风化壳由于沉积间断长，该层厚度可达数十米，主要为弱胶结的砾岩、砂砾岩，具有典型的山区性河流沉积特点，至河谷两侧和山坡部位则相变为残坡积相弱胶结粘土岩。由于玄武岩岩流的高温烘烤和后期淋滤作用，其顶部分布一层黑色的粘性土层[1]。

沉积于其它火山喷发旋回期的古风化壳多数为细颗粒的玄武岩残积堆积，色泽暗红，胶结较弱。

2 对水库库工程的危害害

2.1 库岸稳稳定问题

玄武岩台地区典型河谷断面，见图1。

河谷深切后不仅切切穿玄武岩和和下伏的的古风化壳，而且深入基底的中生代地层。因此台地中上部的古风化化壳构成高位位的“软弱夹夹层”，该夹夹层在掏蚀、风化和上部岩体重力作用下变形或滑滑移，形成连续的的崩积堆积，而在玄武岩台地边缘部部位多形成陡崖，崖顶部位位一般分布有一条或数条张裂错落的拉裂沟。

图1 玄武岩台地区典型河谷断面

此类地区水库岸稳定主要有以下两类典型问题。

第1类为水库区的高位不稳定岩体。

据不完全统计，新嵊盆地地区共发现玄武岩台地边缘因古风化壳软垫层而形成的滑坡共104处，占该地区总滑坡坡灾害数的39%。此类滑坡地质灾害多发发于水库周边的高位岸坡坡，虽与水库库蓄水关系不大，但与降水关系密切，以蠕滑和走滑为主，一旦有触发因素发生大规模速滑入库将会引发灾害性性的水库涌浪等问题[1]。

当水库蓄水水水位到达玄玄武岩台地，将改变台地地区地地下水的补排排环境，加剧剧古风化壳的的风化软化，从导导致古滑坡复复活。

第2类为水水库蓄水引发发的库岸稳定定问题。

当水库蓄水位正好处于古风化壳分分布带。由于该带本身胶结较较弱，加之长期风化和水流作用表层更加松散，抗淘刷能力弱，在波浪淘蚀蚀作用下逐步淘空，直至玄武岩台地的边缘在重力作用下发生滑移或崩岸。此类类崩塌形式一一般是较长期的缓慢、逐块崩落，危害相相对较小。

2.2 水库渗漏问题

在玄武岩台地区的古风化壳，尤其是河流相堆积相的第一古风化壳多为粗粒弱胶结岩，一般具有中等或强透水性，分布广泛，延伸较远，产状平缓，存在水库渗漏问题。

某大型水库库工程，其左左岸为玄武岩台地（见图2），台地顶部平缓，多有农田分布，台地高程比水库正常水位平均高出50mm；基底为中生代角砾凝灰岩，两者均具有较好的抗抗渗性能。但在两者接触部位，分布有厚度15～25mm的第一古风风化壳砂砾卵石层，其渗透系数为2×10--3～9.3×10--4(cm/s)，属属强～中等透水性，存在通过该层向坝下和邻谷生水库渗漏的可能[1]。

图2 某水库渗透剖剖面图

从断面上看，该左岸岸古河谷底宽缓，古河道高近60m。沉积的砂砾卵石层呈现中间厚两边薄位于现代河道左岸约200m，古河道底底高程比现代代河的河流沉积特征，至岸边300m后逐步步相变为坡残积堆积，其渗透系数显著减小为微透水性，厚度也大幅减少，库水绕渗问题已不突出。因此该库段的防渗处理主要针对河流相的粗粒堆积物区段，经反复论证取用300m的防渗长度，经多次灌浆试验表明采用三排帷幕灌浆可以进行有效的防渗处理。

3 工程实例

某水库工程总库容为2300万m3，坝型采用混凝土重力坝，坝顶高程51.0m。枢纽主要有拦河主坝、副坝等组成，主坝左坝头为玄武岩台地区。

该工程区基底均为侏罗系凝灰岩等坚硬不透水地层。左右岸均有嵊县组玄武岩分布，右岸分布高程较高，分布范围较小，对该工程几无影响，左岸至副坝的300余m山体均为玄武岩台地，岩性为灰黑色橄榄玄武岩，气孔发育，岩性致密坚硬，厚约30m。其接触带为古风化壳，主要为粉质粘土层，褐红色为主，至坝址下游侧相变为粉质粘土夹砂砾石，具备古河谷地段坡积堆积向古河流冲积相堆积过渡的沉积特点，古风化壳地层总厚2.0～5.0m，表层的烘烤和淋滤迹象明显。

库区周围及库盆的岩石主要为侏罗系上统的中酸性火山碎屑岩及白垩系下统永康群馆头组凝灰质含角砾岩屑长石砂岩等组成，岩石一般致密，隔水性能良好，组成库盆的岩体中一般不存在渗漏通道。

但在副坝至左岸坝肩一线山脊为玄武岩台地，台地地表以下20.00～30.00m（高程15.00～20.00m）为玄武岩与晶屑玻屑熔结凝灰岩接触带，古风化壳岩石风化较剧，局部为残坡积相、冲积相的半胶结粘土、砂砾石层，透水性较强；加之基底基岩表层受古风化作用影响，风化裂隙发育，也具有强或中等透水性，因此左岸山体部位存在水库渗漏问题，须沿山脊进行防渗处理，并与主、副坝防渗体相连。

在该重力坝左岸坝头部位（见图3），橄榄玄武岩原生柱状节理发育，风化厚度偏大，但其形成年代新，风化带内多见球状风化的块石。玄武岩岩石强度较高，断裂构造不发育，原生柱状节理为直立且交错分布不能构成连续平直的控制性滑动面。

故玄武岩分布区在挖除风化带后一般工程地质条件较好，是较为理想的水工建筑物地基。下伏古风化壳虽然具有一定的结构强度和一定的抗渗能力，但总体仍接近散体结构，其上部仍有将近30m的坝高，在长期地下水的渗流作用下其抗滑、抗渗和变形性状仍然堪忧。

故该层大部分采取开挖置换的方式处理，坝基残留部分采用部分置换和上下游贴坡保护等措施确保坝基和岸坡的稳定和安全运行。

图3 重力坝工程左岸古风化壳分布图

4 结 语

嵊县群玄武岩地层在浙江省的新嵊盆地分布广泛，多形成玄武岩台地地貌。玄武岩本身柱状节理发育、易于风化，对水库工程的建设有一定影响。其古风化壳层次较多、成因复杂，尤其沉积年代较近，因此胶结较弱且易透水，是该地区水库建设的主要地质缺陷。

由于玄武岩分布高程一般较高，顶部多形成平坦的山体和台地，对不同规模和坝高的水库工程的建设和安全运行有诸多不利影响，主要有库岸稳定、水库渗漏以及坝基防渗抗滑等的工程地质问题。因此，玄武岩台地区的工程地质勘察应结合工程特点，重点是大范围地调查不同成因的古风化壳分布特点、工程性状以及古风化作用的影响，为水库方案论证和工程处理提供切实可靠的地质依据。

[1] 朱红雷.浙江省第三系玄武岩的工程地质特点及其对策[J].资源环境与工程,2008,22(增).

[2] 高华喜,黄克玲,刘成东.浙江嵊州风火岗玄武岩台地滑坡成因分析及防治[J].中国地质灾害与防治学报,2004,15(3):141-143.

[3] 王深法,俞建强,陈和平等.玄武岩台地滑坡与土壤发生学特征的相关研究[J].土壤学报,2003,40(4):631-634.

[4] 浙江省地质矿产局.浙江省区域地质志[M].北京:地质出版社,1989．

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.04.009

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A

1008-1305（2014）04-0025-03

朱云虎(1962年-)，男，高级工程师。