学堂沟水库工程地质勘察情况

程庆民 季彩霞

【摘要】学堂沟水库位于河南省桐柏县淮源镇仓房村，位于唐白河流域三夹河支流上。该水库于1965年2月开工，1966年9月竣工。坝址以上控制流域面积2.95km2，干流长3.Okm，平均比降0.0157，水文分区为I区。水库上游属浅山丘陵区，流域内植被较差。学堂沟水库主要建筑物有大坝、溢洪道和输水洞等，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、水产养殖等为一体的综合利用小（11）型水利枢纽工程。

【关键词】学堂沟水库；地质勘察；加固工程

中图分类号：TV22

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2015）03-098-01

水库大坝为粘土心墙坝，坝项长100m，坝项宽4m，最大坝高21.8m，大坝坡率上游为1：2.25，下游为1：2.0。大坝上游无护坡，下游为自然草皮护坡，坝趾无排水体。溢洪道位于左岸约31米低凹处，系开敞式明渠，梯形断面，现状进口高程底部高程238.3m，底宽8m，目前未护砌，下游未设消能设施。输水洞进口段爬坡漏老化损坏严重。无启闭设备。洞身为钢筋混凝土有压圆涵，洞径0.4m，最大泄量0.08m3/s。大坝无水尺，无渗流和变形观测设施，无法对大坝进行安全监测。大坝无管理房及专职管理人员，水库无法正常兴利运行。

进入新世纪，我国水资源短缺状况越加突出，充分利用学堂沟水库拦蓄汛期洪水，满足当地工农业生产需要，具有重要经济价值。因此，对水库进行除险加固，充分发挥水库的防洪蓄水及灌溉作用十分必要。

2007年5月，有关专家对该水库大坝进行了地质勘探。

一、库区工程地质

水库所处位置属低山丘陵区，山体总体走向呈W-E，山坡白然坡度多在30～50。之间，多呈浑园状，植被较好，海拔多为219.16～256m，相对高差约在30.0～50.Om。

库区的地层较单一，主要为下加力东期花岗岩及第四系松散堆积层。

（一）花岗岩（y42）

灰白色、斑状结构、块状构造；矿物成份以正长石、斜长石、石英等浅色矿物为主，含少量角闪石、黑云母等暗色矿物。岩体内有多种岩脉穿插，以石英脉最为多见，亦有细晶岩脉及煌斑岩脉，地表出露的岩石多为强风化。

（二）含砾重壤土（Qel+dl）

分布于库区河床及冲沟中，褐黄色，湿，可塑～硬塑状态，含少量铁锰氧化物薄膜，水平薄层理发育。

库区地层主要由花岗岩与含砾重壤土组成，透水性差；山体雄厚，地下分水岭分布较高，无较大断裂发育，无通向库外的构造破碎带，故不存在库水渗漏问题。库区未发现大的滑坡、崩塌等不良地质现象。

二、坝址区工程地质

（一）坝体

大坝为粘土心墙坝，最大坝高21.8m，坝长lOOm。坝顶有3.0～3.lm厚的风化砂，分布在坝顶高程238.OOm以上。大坝填筑材料主要为含砾重壤土。

粘性土填筑料：根据室内土工试验成果，干密度范围值1.594～1.735g/cm3，算术平均值1.687g/cm3，其中pd≥1.636 g/cm3的占总数的88.2%，1.636g/cm3>pd≥1.600g/cm3的占总数的5.9%，pd<1.600g/cm3的占总数的5.9%。钻孔注水试验渗透系数算术平均值4.81×l0-5cm/s，大值平均值5.65×l0-5cm/s，属弱透水。

风化砂填筑料：根据室内土工试验成果，风化砂干密度范围值1.649～1.724g/cm3，算术平均值1.689g/cm3；相对密度范围值Dr=0.523～0.737，算术平均值0.656，Dr≥0.7的占总数的33.3%。钻孔注水试验渗透系数算术平均值3.61×10-4cm/s，大值平均值3.81×l0-4cm/s，属中等透水。

（二）坝基

大坝坝基由左坝肩、河槽段及右坝肩组成。

左坝肩（桩号O+000～O+015）自然坡度40～50°，岩性为弱风化花岗岩，弱透水，承载力特征值lOOOkPa。工程地质条件较好。

河槽段坝基岩性为弱风化花岗岩，揭露厚度为5.Om；岩石透水率5.04～5.28Lu，弱透水；承载力特征值lOOOkPa。工程地质条件较好。

右坝肩（桩号O+060～O+100）白然坡度30～40°，坝基岩性为强风化花岗岩，岩石透水率4.26Lu，弱透水；承载力特征值lOOOkPa。工程地质条件较好。

（三）溢洪道

溢洪道地层岩性主要加力东期花岗岩，为灰白色、斑状结构、块状构造，地表出露的巖石多为弱风化。

两岸边坡，坡度较陡，坡度60°～80°，岸坡岩性弱风化花岗岩，因溢洪道发育有一断层，断层带内岩石破碎，且岩石裂隙发育，边坡不稳定。

溢洪道底板从进口到出口岩性为弱风化花岗岩，裂隙发育，在溢洪道底板处发育一断层Fl，断层带宽4.Om，深6.Om，断层带内岩石破碎，有糜棱岩，断层走向262°，倾向172°，倾角65°。

（四）输水洞

输水洞顶部坝体填料为含砾重壤土，干密度算术平均值pd=1.687 g/cm3，pd≥1.636 g/cm3的占总数88.2%，压缩系数dVl-2=0.26MPa-1，中等压缩性；输水洞周围坝体渗透系数K=5.76×l0-5cm/s，弱透水。

输水洞基础座于弱风化花岗岩，弱透水，承载力特征值lOOOkPa。工程地质条件较好。

三、结论

按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000和《防洪标准》GB50201-94的规定，该水库总库容10～100万m3，为小（II）型水库，工程等别为5等，主要建筑物级别为5级。结合该水库的实际规模和防洪任务，根据2007年5月编制的《河南省桐柏县学堂沟水库大坝安全评价报告》，结合工程地质勘查，确定学堂沟水库除险加固工程主要内容为：1.大坝加固工程。包括大坝顶部风化砂置换，上游现浇混凝土块护坡，下游坝坡整修，草皮护坡，新建贴坡排水、排水沟；坝顶泥结石路而硬化。2.溢洪道护砌工程。3.输水洞进口段拆除重建及出口段工程。4.增设安全监测、管理房等管理设施。5.其它工程：包括水土保持及环境保护工程。