大宁县胡城水库坝型设计比选

2015-08-15李修选

山西水利 2015年9期

关键词：液限坝址基岩

李修选

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

1 工程概况

胡城水库位于临汾市大宁县境内的昕水河支流牧沟渠上，牧沟渠下游段拟设两个比选坝址，两坝址间距约150m，下坝址坝轴线距沟口G209国道约350m。牧沟渠上游段拟设上坝址，距沟口G209国道约2.3 km。

2 工程地质条件及存在问题

2.1 下坝址工程地质条件及存在问题

2.1.1 工程地质条件

下坝址处沟谷断面呈“V”字型，谷底宽15～30m，沟谷与两岸山顶相对高差80～130m，属中低山区。两岸岸坡多为基岩岸坡，自然坡角35°～45°，岸坡上部为黄土覆盖。设计正常蓄水位处河谷宽约105m左右。

坝基覆盖层为全新统洪冲积晚期淤积低液限黏土，厚度2～9m。坝基基岩为三叠系下统和尚沟组及中统二马营组砂岩、砂质泥岩及泥岩。岩层产状N20°～30°E/NW∠5°～8°，倾向上游偏向右岸。岩体中主要发育两组节理裂隙。

两岸岸坡坡度35°～45°，岸坡上部为土质岸坡，下部为基岩岸坡。坝肩处主要为基岩岸坡，沿岸坡表层堆积有少量坡洪积碎石混合土。基岩为二马营组黄绿、灰绿色厚层、巨厚层砂岩夹薄层状、似层状、透镜状砂质泥岩及泥砾岩层。

2.1.2 工程地质问题

坝基淤积低液限黏土结构松散，固结强度低，变形程度高，遇水强度速降，不宜作为面板堆石坝坝基，建议清除，将坝基置于强风化基岩上。坝基基岩中等透水带存在渗漏问题，渗漏量83.3m3/d。

左坝肩岩层倾向与坡向相同，岸坡坡角35°～45°，大于岩层倾角，左坝肩具备临空条件。但左坝肩没有连续泥岩层滑面，且岩层倾角角度不大，因此左坝肩岩体向临空面产生变形和滑动的可能性不大。

右坝肩岩层倾向与坡向相反，为逆向岸坡，坡角大于倾角，对岸坡稳定有利。但由于岸坡较陡，基岩风化程度较强，边坡中存在卸荷带，可能沿裂隙面产生小规模崩塌。

左右坝肩基岩岩性多为砂岩，存在绕坝渗漏问题。经估算，左岸绕坝渗漏量为75.1m3/d，右岸绕坝渗漏量为112.1m3/d。

2.2 中坝址工程地质条件及存在问题

2.2.1 工程地质条件

中坝址处沟谷断面呈“V”字型，谷底宽15～30m，沟谷与两岸山顶相对高差100～135m，属中低山区。两岸多为基岩岸坡，自然坡角30°～50°，岸坡上部为黄土覆盖。设计正常蓄水位处河谷宽约130m左右。

坝基覆盖层为全新统洪冲积晚期淤积低液限黏土，厚度1～3m。坝基基岩为三叠系下统和尚沟组及中统二马营组砂岩、砂质泥岩及泥岩。岩层产状N20°～30°E/NW∠5°～8°，倾向与左岸坡向相同，倾向上游。两岸岩体中主要发育两组节理裂隙。

两岸岸坡坡度30°～50°，岸坡上部为土质岸坡，下部为基岩岸坡。坝肩处主要为基岩岸坡，沿岸坡表层堆积有少量坡洪积碎石混合土。基岩为二马营组黄绿、灰绿色厚层、巨厚层砂岩夹薄层状、似层状、透镜状砂质泥岩及泥砾岩层。

2.2.2 工程地质问题

坝基淤积低液限黏土结构松散，固结强度低，变形程度高，遇水强度速降，不宜作为坝基，建议清除。基岩上部强风化层较破碎，部分地段风化程度较强，存在不均匀变形问题，工程地质性质较差，加之全强风化带渗透性较强，存在基岩渗透变形的可能性。建议将坝基置于弱风化基岩中上部。坝基基岩中等透水带存在渗漏问题，渗漏量346.1m3/d。

左坝肩岩层倾向与坡向相同，岸坡坡角35°～45°，大于岩层倾角，左坝肩具备临空条件。但左坝肩没有连续泥岩层滑面，且岩层倾角的角度不大，因此左坝肩岩体向临空面产生变形和滑动的可能性不大。

右坝肩岩层倾向与坡向相反，为逆向岸坡，坡角大于倾角，对岸坡稳定有利。但岸坡较陡，基岩风化程度较强，边坡中存在卸荷带，有可能沿裂隙面产生小规模崩塌。

左右坝肩基岩岩性多为砂岩，存在绕坝渗漏问题。经估算，左岸绕坝渗漏量为159.6m3/d，右岸绕坝渗漏量为177.9m3/d。

2.3 上坝址工程地质条件及存在问题

2.3.1 工程地质条件

上坝址处沟谷断面呈“V”字型，谷底宽15～45m，沟谷与两岸山顶相对高差125～145m，属中低山区。两岸山体宽厚，沟谷两岸岸坡底部为基岩岸坡，自然坡角30°～50°，岸坡中上部为黄土覆盖。设计正常蓄水位处河谷宽约144m左右。

坝基覆盖层为原土坝上游水土流失形成的淤积物，岩性以黄、灰黄、灰褐色低液限黏土为主，含粉土质砂，结构松散，含植物根系、腐殖质，很湿，可塑，土质不均匀，本层厚0～5.0m。坝基基岩为三叠系中统二马营组灰绿、灰褐色厚层中细粒长石砂岩与暗紫红色砂质泥岩、泥岩互层，其中砂岩层厚3～10m，泥岩层厚2～7m。倾向与左岸坡向相同，倾向上游。两岸岩体中主要发育两组节理裂隙。

两岸岸坡坡度35°～55°，岸坡底部为基岩岸坡。基岩岸坡高约7～10m，由二马营组泥岩、砂岩组成。中下部的岩性为上第三系上新统静乐组紫红色黏土夹成层钙质结核条带，底部与基岩接触面处夹有砂砾石层，其厚度不大，约1.0m左右。上部岩性为第四系中更新统洪积浅红色低液限黏土夹浅黄色低液限粉土，含钙质结核及钙质菌丝，并夹多层古土壤层，古土壤层呈褐红、棕红色。

2.3.2 工程地质问题

坝基淤积低液限黏土结构松散，为近期沉积堆积物，固结强度低，变形程度高，遇水强度速降，不宜作为土坝坝基，建议清除，将坝基置于强风化基岩上。坝轴线处下部基岩主要为三叠系中统二马营组泥岩地层，泥岩层厚2～7m，泥岩渗透性为弱透水。坝基基岩存在渗漏问题，渗透量不大。

水库蓄水后，两岸土质岸坡在库水波浪淘蚀作用下易发生坍岸。土质岸坡底部与基岩接触面处往往夹有砂砾石层，其厚度不大，约1.0m左右。砂砾石层透水性较强，沿砂砾石层产生渗漏，存在渗透变形和渗漏问题。

3 坝型比选

下坝址拟选堆石面板坝、中坝址拟选堆石混凝土重力坝、上坝址拟选土坝进行比较。

第一，下坝址面板堆石坝型对地基要求较低，坝基基岩风化层可作为大坝坝基，开挖工程量较小。主要存在坝基覆盖层和基岩渗漏、绕坝渗漏，渗漏问题可通过面板及基岩帷幕灌浆防渗加以处理。所需的20万m3砂岩块石料可在库区开采，距坝址较近约200m，且在库区开采砂岩块石料，可增加部分库容。

第二，中坝址重力坝型对地基的要求较高，坝基置于弱风化层中上部，需开挖的深度较大，开挖工程量较大。主要存在坝基基岩渗漏、绕坝渗漏、坝基抗滑稳定问题，渗漏问题可通过帷幕防渗加以处理。混凝土重力坝较堆石面板坝对坝基抗滑稳定性要求较高，坝基砂岩层中夹透镜状薄层砂质泥岩、泥岩，对坝基抗滑稳定性不利。所需的10万m3灰岩块石料工程区需外购，初选隰县下李乡均庄村恒源石料场距坝址约50 km，运距较远。

第三，上坝址土坝型对地基要求较低，坝基基岩风化层可作为大坝坝基，开挖工程量较小。主要存在库区坍岸、淤积、坝基渗透变形、坝肩稳定、绕坝渗漏等问题，渗漏问题可通过帷幕灌浆防渗加以处理。但库区坍岸造成的固体物质使水库产生大量淤积而侵占库容，削坡、护坡处理，工程量大。所需的20万m3土料可就地取材，当地土料十分丰富，开采容易，所需的10万m3砂岩块石料可在下坝址处现有石料场开采，运距较近。