安丘市下株梧水库坝基工程地质评价
2014-04-08江宁宁张晓明谭涛
江宁宁，张晓明，谭涛
（1.安丘市下株梧水库管理局，山东安丘 262125；2.安丘市水利局，山东安丘 262100；3.安丘市大汶河旅游开发区，山东安丘 262100）
安丘市下株梧水库坝基工程地质评价
江宁宁1，张晓明2，谭涛3
（1.安丘市下株梧水库管理局，山东安丘 262125；2.安丘市水利局，山东安丘 262100；3.安丘市大汶河旅游开发区，山东安丘 262100）
分析了安丘市下株梧水库坝基岩性分布规律，并对坝基地质和地震液化进行了评价。
安丘市；下株梧水库；病险水库；坝基地质；除险加固
安丘市下株梧水库是一座具有防洪、灌溉、水产养殖等综合利用的中型水库，流域面积32万km2，总库容1 634万m3，兴利库容942万m3，水库为百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核。水库主要枢纽工程为大坝，放水洞、溢洪闸。由于工程建于50年代初，受当时技术条件限制，工程边设计边施工，工程质量差，又经过几十年的运行，水库存在安全隐患，为此对水库坝基地质进行分析评价。
安丘市下株梧水库坝址区地貌可分为丘陵和河谷地貌两类，大坝桩号0+000～0+230、0+ 510～0+558段为残丘段，岩体裸露，坝体直接坐落在风化的砾岩上。桩号0+230～0+320、0+470～ 0+510段为谷坡段，沉积第四系坡积、洪积堆积物。桩号0+320～0+470段为河谷地貌，沉积有厚层的第四系冲积物。大坝齿墙截渗范围为桩号0+320～0+470，其余坝段仅做了表层处理。清基底宽为6.0 m。
1 坝基第四系松散堆积层及分布
1.1 河谷段（桩号0+320～0+470）
1.1.1 地层岩性及分布规律
1）河床。河床主要分布在桩号0+410～0+470段，主要岩性为①层细砾。①层细砾（Q4al）：灰褐色，松散，饱和。该层干密度为1.6 g/cm3，相对密度0.31～0.55，厚度约1.5 m，层底高程为97.09 m。该段建有齿墙截渗。
2）滩地段（桩号0+320～0+410）。该段分布有②层黏土质细砂，③层壤土夹碎石。
②层黏土质细砂（Q4al）：褐色，稍密，饱和，该层厚度0.9 m，层底高程为97.10 m。该层仅分布在现坝顶桩号0+350附近。③层壤土夹碎石（Q4dl+pl）：紫褐色，该层厚度1.2～2.3 m，层底高程为94.80～95.58 m。在桩号0+320～0+410段建有齿墙截渗。
1.1.2 工程地质评价
通过对原坝轴线桩号0+400处钻孔进行现场注水试验，桩号0+320～0+470段坝体壤土与基岩接触带渗透系数为3.88×10-6cm/s，为弱透水性，清基较好，不存在坝基渗透和接触冲刷问题。
1.2 谷坡段
1.2.1 地层岩性及分布规律
谷坡段主要分布在0+230～0+320（该层只在新坝轴线处见到，原坝轴线因清基，该层缺失）和0+470～0+510段，主要岩性为③层壤土夹碎石；壤土夹碎石在0+490断面可能贯通整个坝体。
③层壤土夹碎石（Q4dl+pl）：紫褐色，该层厚度0.4.～1.0 m，层底高程为96.50～100.39 m。
1.2.2 工程地质评价
③层壤土夹碎石：该层在桩号0+230～0+320段已清基，不存在坝基接触冲涮问题，桩号0+470～ 0+510段渗透系数为7.87×10-4～1.66×10-3cm/s，为中等透水性，该段未截渗，存在坝基渗透和接触冲刷问题，建议采取截渗等工程处理措施。
2 坝基基岩分布及地质评价
2.1 地层岩性特征及分布规律
砾岩：成灰紫色，原岩为安山质火山角砾熔岩，砾石粒径一般在1.0～4.0 cm，最大7.0 cm，岩芯成碎块、短、长柱状，柱长一般5～30 cm，局部发育高倾角闭合裂隙，透水率0.79～14.39 Lu，为微～中等透水性。砾岩抗风化能力较差，根据其风化程度不同分别描述如下：
全风化带：严重风化褪色，呈灰褐色、灰紫色，原岩结构全部破坏，呈砾质土状，厚度一般0.20～1.90 m。
强风化带：灰紫色、紫色，岩芯破碎成块状或碎屑状，手掰易碎，原岩结构依稀可见，厚度一般0.20～5.50 m。
中等风化带：灰紫色，致密坚硬，岩石较完整，岩心一般呈5～30 cm柱状。局部发育高倾角闭合裂隙，该层未揭穿，揭示厚度一般09～8.5 m。
2.2 工程地质评价
本次在现坝顶及下游坝坡布置两条物探剖面，物探资料显示，在坝顶及下游坝坡均未发现破碎带，但在桩号0+470～0+520段深度21.0～ 28.0 m范围内，存在视电阻率低阻异常区域。根据物探结果，在桩号0+490现坝顶及原坝轴线处理勘探钻孔，钻孔资料显示，该处上部岩体为强风化带，岩石破碎，厚度约2.0 m，下部揭露为中等风化状完整岩石。
综合分析认为，该处上部岩石风化剧烈，岩石破碎，下部为中等风化状，岩石完整。
根据坝体壤土与基岩接触带注水试验资料，桩号0+520～0+558段渗透系数为3.34×10-4cm/s，为中等透水性，存在坝基渗漏问题，应采取工程处理措施。
根据压水试验资料，基岩全风化带、强风化带、中等风化带一般具弱透水性。桩号0+040～0+ 470段坝基岩石透水率为1.73～9.01 Lu，具弱透水性，大坝桩号0+470～0+520段基岩上部岩石角破碎，透水率为14.39 Lu，存在坝基渗漏问题。
综合以上评价，建议对0+470～0+558坝段采取截渗等工程处理措施。
3 地震液化评价
下株梧水库处于地震基本烈度8度区，按8度区地震对坝基砂进行地震液化判断。
3.1 初判
1）根据地层时代判别。河床段坝基为第四系全系统冲积细砾，根据《水利水电工程地质勘查规范》（GB50287-99），存在地震液化的可能性。
2）根据颗分资料判别。经过对该层探抗取样分析，其粒径大于5 mm的颗粒含量的质量百分率小于70%，且粒径小于0.005 mm的颗粒含量小于18%，存在地震液化的可能。
综合上述初判结果，判定坝基①层细砾存在液化可能。
3.2 复判
坝基砂相对密度为0.31～0.545，因此，坝基砂在8度地震情况下，有发生液化的可能，经对坝基细砾进行液化判别，坝基砂为液化土。
此外，下游坝坡进行了多次帮坡，岩性为碎石土，没有经过辗压，结构为松散状态，在地震情况下，存在发生震陷的隐患。
4 渗透变形
对坝基分布的第四系松散堆积层渗透变形分析如下：
4.1 渗透变形类型确定
依据《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99附录M，土的渗透变形形式判别。
经计算判别，③层壤土夹碎石的渗透变形类型为流土。根据颗粒分析资料，判定①层细砾的渗透变形类型均为管涌。
4.2 允许水力比降计算
依据《水利水电工程地质勘察规范》GB50287-99附录M，管涌型的临界水力比降公式计算，安全系数取1.5，根据计算结果及工程类比，建议①层细砾允许水力比降采用0.14，③层壤土夹碎石允许水力比降采用0.50。
（责任编辑 赵其芬）
TV697
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1009-6159（2014）-10-0040-02
2014-08-12
江宁宁（1979—），女，工程师
