海龙川水库工程地质分析与评价

吴国新

(辽宁省沈阳市康平县水土保持工作站，沈阳110500)

1 工程概况

海龙川水库位于海城市南部距市内40 km的山区，位于岔沟镇海龙川村，该水库属于海城河支流。该水库主要功能是以灌溉为主，结合防洪、养殖、供水等综合利用的水库。属于小(2)型水库，工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5 级。

2 地质概况

2.1 地形地貌

水库所在区属于丘陵区，地形起伏不大，相对高差＜50 m，冲沟多开阔，支沟一般延伸短。山脊与主沟走向呈NNE 向，并向NNE 渐低。

2.2 区域构造稳定

从1∶50万区域地质图(辽宁省区域地质志)中可以查到，水库所在区及周边没有区域性断裂，分布小规模断裂带呈NE 向延伸，多为压性，不存在区域性活动断裂，水库所在区地块稳定性较好。据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306—2001)，查得本区地震动峰值加速度为0.15 g，对应地震基本烈度Ⅶ度。

2.3 水文地质条件

本区地下水以基岩裂隙水为主，局部存在断裂构造带水，由于本区冲沟汇水面积小，一般不具有大规模富水带。冲沟及两侧覆盖层地区存在少量第四系孔隙潜水，地下水埋深一般3m 左右。水库区基本以上游雨季山洪水蓄积而成，少部分为基岩裂隙水补给。

3 坝址区工程地质条件

3.1 主坝工程地质条件评价

海龙川水库主坝为NE ～SW 向截断冲沟，坝体最大高度约12.5 m，坝长236.5 m，坝顶宽4.5 m，坝体结构为黏土心墙砂壳坝。根据现场调查，坝址两岸出露岩性为灰色至灰绿色二云母片岩夹有变粒岩及薄层石英岩，岩石层理发育，地表所见岩石多为强风化。

通过本阶段钻探揭露，主坝体黏土心墙均由含砾粉质黏土组成，砾石多呈次棱角状，一般＜3 cm，含量5% ～15%，分布不均。黏土心墙土体均为可塑状。

坝体下部基岩岩性为二云片岩夹变粒岩，基本以强风化为主，节理裂隙发育，岩芯采取率很低，心墙底部与基岩面接触紧密。据钻孔压水试验成果，坝体下部基岩透水率一般＜5 Lu，为弱透水，个别部位略大，达8 ～15 Lu，属于弱至中等透水。

根据地表坝体土质情况，坝壳料基本由含砾粉质黏土组成，砾石多呈次棱角状，粒径以2 ～4 cm为主，含量15% ～25%，砾石分布均匀，整体结构紧密，黏土为硬塑状。坝壳料中的黏土性状与心墙黏土性状基本类似，只是含水量偏低。

经现场勘查上由干砌石护坡直接压在坝壳土料之上，之间没有铺设其它防渗土料及过渡料。上游干砌石护坡已多处出现塌陷变形，局部出现块石滑动和丢失。

3.2 溢洪道工程地质条件评价

溢洪道建于拦河坝右坝头，为敞开式自流溢洪道，衬砌底板局部老化破损。根据本次溢洪道轴线钻孔揭露，溢洪道底板混凝土衬砌层厚度40 ～50 cm，以下为基岩，局部存在砾砂层，厚度0.8 ～1.1 m，分布不连续，初步分析该砾砂层为人工垫层，以提高地基承载力之用［1］。底板以下基岩岩性为灰色二云片岩，岩芯多为短柱状，局部破碎。勘探深度内岩体节理裂隙较发育。钻孔压水试验结果表明，溢洪道部位基岩透水率＜5 Lu，为弱透水。溢洪道右侧挡墙上方边坡略陡，基岩裸露，岩体风化强烈，破碎，完整性差，边坡表层碎、块石向下滚落现象时有发生。

3.3 输水洞工程地质条件评价

输水洞位于大坝右侧，为直径Φ=0.5 的圆形铸铁管，输水洞周围坝体没有变形迹象，铁管与坝体土之间结合紧密，没有渗漏迹象［2］。输水洞出口混凝土衬砌的输水槽出现裂缝和变形。

4 主要建筑物质量评价及坝基渗漏原因分析

4.1 心墙土体物理力学性质

根据钻探施工方法及回转钻进取样过程分析，所取土样会受到一定程度扰动，试验结果多少会有一点误差，不能完全依据该试验成果来评价黏土心墙的物理力学性质。此次勘察共取心墙原状土样7组，分别进行了常规物理性质试验及力学性质试验，其试验成果统计见表1。

表1 心墙土体物理力学性质试验成果统计表

4.2 坝体土体物理力学性质指标建议值

海龙川水库修建于大跃进时期，经几十年的运行，未发现坝体存在严重质量问题。经本次勘察综合分析，坝体黏土心墙碾压质量较好，不存在软塑状软弱层及分层情况，心墙底部与坝基之间接触紧密，心墙防渗效果良好;坝壳料由含砾黏性土组成，整体结构密实。根据水库长期运行情况及本阶段勘察结果，并参考类似工程实例(如海城市王家坎水库除险加固工程地质勘察)，提出坝体心墙及坝壳土体的物理力学性质参数建议值，见表2。根据水库多年运行情况及本次勘察分析，坝体整体质量较好，并具有较好的稳定性。

表2 坝体心墙及坝壳土体物理力学参数建议值表

4.3 坝基渗漏与绕坝渗漏分析评价

据钻探勘察，坝基为二云片岩及变粒岩，局部夹石英岩，薄层状及中厚层状结构，为强风化状，层理及节理发育，充填风化岩屑和泥质物质，岩体完整性差。根据坝肩两侧出露地层产状及地层结构分析，坝体下部地层产状倾向上游，走向接近坝轴线方向，倾角15° ～20°，岩层中强风化二云片岩一般透水性很差，可以起到坝基防渗作用。由于坝基岩体风化较强，大部分节理被风化后岩屑和泥质充填。因此，通过坝基向下游渗漏的可能极小。坝肩与岸边基岩接触紧密，坝肩以外岩层产状与坝基一致，并连续向外延伸，没有沟通库内外的断裂带，岩层倾向上游，其隔水性较好，不存在绕坝渗漏问题。

上游干砌石护坡与坝壳之间没有铺设反滤层及过渡层，两层颗粒大小相差悬殊，孔隙率相差极大，在库水位变动及波浪作用下，极易发生接触冲刷破坏，进而造成护坡塌陷变形或产生滑塌。

综合分析认为:海龙川水库坝体黏土心墙质量较好，与坝基结合紧密，坝基岩体不存在贯穿坝体的节理密集带，其透水率相对较小，坝下游没有发现明显的水库渗漏现象及坝体渗透变形破坏迹象，水库不存在坝体和坝基渗漏问题。

考虑到坝下游溢洪道出口附近地表局部长期存在渗水情况，为安全起见，建议对坝体右侧坝肩与岩体之间进行防渗处理。

4.4 溢洪道质量与地基条件分析评价

从溢洪道表面衬砌情况看，混凝土底板及两边挡墙大部分老化破损。衬砌底板下部基岩条件较好，地层产状倾向上游，不具备沿溢洪道底板下部渗漏条件。

溢洪道右侧挡墙上方边坡相对略陡，岩基裸露，风化强烈，岩体破碎，边坡表层碎、块石稳定性差，随时都会产生掉块或大面积滑落，容易损坏溢洪道挡墙和底板。

建议对溢洪道底板、挡墙及右侧挡墙上方边坡裸露岩体采取适当措施进行加固处理。

4.5 输水洞质量

输水洞为直径Φ=0.5 的圆形铸铁管，与坝体土之间结合紧密，没有渗漏迹象。出口混凝土衬砌的输水槽出现裂缝和变形。建议修复输水洞闸门，并维修输水洞出口以下段水槽。

5 结论及建议

1)海龙川水库属于小(2)型水库，坝型为黏土心墙坝，心墙与坝壳之间没有反滤层及过渡层，坝体上游干砌石护坡出现大范围塌陷变形，局部块石滑动或丢失。建议对上游坝体出现变形部位进行加固处理。

2)黏土心墙质量较好，防渗效果良好。沿坝基与坝肩渗漏的可能性很小，坝下游没有发现明显渗漏点。

3)溢洪道衬砌底板及挡墙已部分老化、破损，底板下方局部存在砾砂垫层。右侧挡墙上方边坡略陡，表层碎块石稳定性差。建议对溢洪道底板及挡墙进行全面维修加固，同时对右侧挡墙上方裸露岩石边坡进行防护处理。

4)输水洞铁管周边坝体没有出现变形和渗漏，可以正常使用。建议修复输水洞闸门及出口部位混凝土输水槽。

5)左坝肩部位因修路降低了原坝肩高度，现低于坝顶高程约1.5m，建议加高左坝肩段路基至坝顶高程，并与左岸坡衔接。

［1］王海成. 三河口水库坝址区工程地质条件分析与坝址选择［J］. 水资源与水工程学报，2012，23(03):156 －159.

［2］刘海宁，王俊梅. 南湾水库坝基工程地质条件分析评价［J］. 中国水运:下半月，2010，10(05):138 －139.