二郎咀水库地质分析

□杨　辉　□许露予（河南桐柏县水利局）



二郎咀水库地质分析

□杨辉□许露予（河南桐柏县水利局）

摘要：二郎咀水库位于桐柏县淮源镇董老庄村，长江流域鸿仪河支流上，水库控制流域面积1. 30 km2，主河道长1. 60 km，大坝为均质土坝，按20年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核，总库容25. 00万m3，兴利库容18. 00万m3。位于桐柏山的西北部边缘，构造单元上属于淮阳地盾、伏牛-大别孤型构造带的中部，太白顶复背复背斜的北翼，整个区域为低山丘陵区。

关键词：水库;地质;勘测;分析

0引言

本区域由元古界、中生界地层组成，自元古代到中生代漫长的地质时期内处于隆起状态，经受风化剥蚀作用，未接受任何沉积，中生代中期燕山运动波及本区，使其发生显著的断裂构造，沿断裂伴随有大量的岩浆侵入。

据区域地质资料，该区虽受多次构造运动的影响，但该区历史上无强震，近期发震震级较小，强度低，活动性差，区域稳定性较好。

1坝址区工程地质及水文地质条件

1.1坝址区工程地质条件

1.1.1地形地貌

坝址所处位置为低山区，左坝肩山坡自然坡度约30~40°，山顶高程216.17 m；右坝肩山坡自然坡度50~60°，山顶高程为220.37 m，坝址区河流方向20°，河流与坝轴线垂直，河宽70. 00~80.00 m，为“U”型河谷。

1.1.2地层岩性

坝址区的地层较单一，主要为华力西期花岗岩及第四系松散堆积层。

1.1.2.1花岗岩（γ4）

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，地表出露的岩石多为强风化，主要分布于库区。

1.1.2.2含砾粉质粘土(Qel+dl)：

分布于库区河床中，褐黄色，湿，可塑状态，含少量铁锰质氧化物，土中夹砾石，碎石粒径大小不一，一般3～5 cm，呈棱角状。1.1.2.3坝体土（rQ）

非粘性土：填筑材料为风化砂，主要分布于高程213.68～214.40 m以上。黄色，稍湿，结构稍密，由粗砂组成，含泥质、碎石。泥质含量10.00～17.00%。

粘性土：主要分布于高程213.68～214.40 m以下，填筑材料为粉质粘土及重粉质壤土，褐黄色，可塑～硬塑状态，含铁锰结核、风化砂及少量砾石。

1.2坝址区水文地质条件

坝址区地下水类型主要为分布于山区的基岩裂隙水和分布于沟谷中的孔隙潜水。

1.2.1基岩裂隙水

基岩裂隙水受构造及岩石裂隙发育程度的控制，接受大气降水入渗补给，向分水岭两侧及低凹处运移排泄，花岗岩裂隙水不发育。

1.2.2松散岩类孔隙潜水

主要为埋藏于河槽含砾粉质粘土中孔隙潜水，水文地质条件较简单，接受大气降水入渗补给，向低凹处运移排泄。

1.3坝基工程地质及水文地质条件评价

大坝坝基由左坝肩、河槽段及右坝肩组成。

1.3.1左坝肩（桩号0+000～0+060）

左坝肩山体坡度30~40°，岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，岩石破碎，岩石透水率5.60Lu，弱透水，工程地质条件较好。1.3.2河槽段（桩号0+050～0+120）

河槽段坝基岩性上部为含砾粉质粘土，厚1.50~3.00 m，压缩系数αV1-2=0.21 MPa-1，中等压缩性，渗透系数K=4.76×10-4cm/s，中等透水，存在坝基渗漏问题。下部岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，岩石破碎，岩石透水率7.25 Lu，弱透水，工程地质条件较好。

由于坝体与坝基接触部位防渗处理较差，在桩号0+050～0+120段下游有渗水现象，通过对接触带进行注水试验，渗透系

右坝肩（桩号0+120～0+148）：右坝肩山体坡度50~60°，岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，岩石透水率6.14 Lu，弱透水，工程地质条件较好。

2坝体质量检查

2.1坝体存在的险情

大坝坝基河槽段存在渗漏问题，坝脚有明流，呈沼泽化。坝体上部有1.00 m厚的风化砂，渗透性不满足规范要求。坝顶路面凹凸不平，迎水坡无护砌，坡脚淘刷严重；背水坡坡面不平整，无排水沟及排水体。

2.2坝体质量检查控制指标

大坝为粘土心墙砂壳坝，坝顶有1.00 m厚的风化砂，坝顶高程214.68～215.40 m，最大坝高21.20 m，坝长148.00 m。非粘性土：填筑材料为风化砂，主要分布于高程213.68～214.40 m以上。高程213.68～214.40 m以下，填筑材料为粉质粘土及重粉质壤土。通过对坝体填筑材料取样进行击实试验，粘性土最优含水量为17.60%，最大干密度为1.72 g/cm3。

根据《小型水利水电工程碾压式土石坝设计规范》SL189-96，粘性土压实度应为95%～97%，因此粘性土质量评价以压实度的95%(1.63 g/cm3)进行评价。

2.3坝体质量评价

2.3.1坝体填筑质量评价

根据室内土工试验成果，干密度范围值1.48～1.73 g/cm3，算术平均值1.61 g/cm3，其中ρd≥1.63 g/cm3的占总数的29.60%，1.63 g/cm3＞ρd≥1.60 g/cm3的占总数的22.20%，ρd＜1.60 g/cm3的占总数的48.20%。

2.3.2压缩性评价

根据室内压缩试验成果，压缩系数范围值0.16～0.32 MPa-1，算术平均值0.23 MPa-1；压缩模量范围值5.10～9.70 MPa，算术平均值7.25 MPa，中等压缩性。

2.3.3抗剪强度评价

根据室内试验成果，粘性土饱和固结快剪指标算术平均值C=30.40 kPa、φ=18.70°,小值平均值C=27.60 kPa、φ=17.10°。2.3.4坝体渗透性评价

粉质粘土砂粒含量(＞7.50×10-2mm)占4.00%，粉粒含量(7.50×10-2-5×10-3mm)占65.30%，粘粒含量(＜5×10-3mm)占30.70%；渗透系数算术平均值5.32×10-6cm/s，大值平均值6.94×10-6cm/s；钻孔注水试验渗透系数算术平均值5.07×10-5cm/s，大值平均值5.92×10-5cm/s，弱透水。

桩号0+095～0+118，高程204.00 m以下，坝体渗透系数为4.31×10-4cm/s，中等透水，据调查在高水位时坝坡出现散浸；桩号0+050～0+120段，坝体与与坝基接触部位存在渗漏问题，应进行防渗处理。

坝体上部的风化砂层，中等透水，应进行防渗处理。

3输泄水建筑物工程地质条件及评价

3.1溢洪道工程地质条件及评价

3.1.1基本情况

溢洪道位于大坝右侧30 m处，为人工开挖开敞式沟槽，进口高程212.50 m，底宽12.00 m，最大泄流量69 m3/s。

3.1.2工程地质条件评价

两岸边坡，坡度较陡，坡度60～70°，岸坡岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，裂隙发育，岸坡较陡，边坡不稳定，建议对两岸边坡进行削坡护砌处理，施工边坡允许坡度值建议采用1：0.75。溢洪道底板从进口到出口岩性为强风化的花岗岩，裂隙发育，抗冲刷能力差，工程地质条件较差，应对底板进行护砌处理。

3.2输水洞工程地质条件及评价

3.2.1基本情况

输水洞位于大坝左端，进口为混凝土爬坡漏结构，洞身为钢筋混凝土圆管，洞径0.30 m，最大泄量0.08 m3/s。

3.2.2工程地质条件评价

输水洞顶部坝体填料为粉质粘土，干密度算术平均值ρd=1.60 g/cm3，ρd≥1.63 g/cm3的占总数25.00%，压缩系数αV1-2=0.25MPa-1，中等压缩性；输水洞周围坝体渗透系数K= 2.27×10-4cm/s，中等透水，存在接触渗漏问题。

输水洞基础座于强风化花岗岩中，岩石透水率5.60 Lu，弱透水，承载力特征值fak=500 kPa，工程地质条件较好。

4结论

二郎咀水库所处位置为低山区，库区岩性主要为花岗岩，山体虽不高，但普遍较雄厚，且分水岭以外无大的深切谷，无大断裂发育及通往库外的构造破碎带，故不存在库水渗漏问题。

库区山体自然边坡多为50～60°，花岗岩完整性较好，未有大的滑坡、崩塌体等物理地质现象，库岸基本处于稳定状态。

由于库区植被覆盖较差，固体迳流物来源广，水库存在淤积问题。

大坝两坝肩坝基岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，岩石透水率5.60-6.14 Lu，弱透水；河槽段坝基岩性上部为含砾粉质粘土，渗透系数K=4.76×10-4cm/s，中等透水，存在坝基渗漏问题。下部岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，岩石破碎，岩石透水率7.25Lu，弱透水，工程地质条件较好，桩号0+050～0+120段下游有渗水现象，接触带渗透系数为2.27-2.57×10-4cm/s，中等透水，存在接触渗漏问题。

坝体高程213.68～214.40 m以上的风化砂，中等透水，应进行防渗处理；下部填筑材料为粉质粘土及重粉质壤土，击实试验最优含水量为17.60%，最大干密度为1.72 g/cm3，干密度合格率为29.60%；桩号0+095～0+118，大坝高程204.00 m以下，坝体渗透系数为4.31×10-4cm/s，中等透水，存在渗漏问题。

输水洞周围坝体渗透系数2.27×10-4cm/s，中等透水，存在接触渗漏问题。输水洞基础座于强风化花岗岩中，弱透水，承载力特征值500 kPa，工程地质条件较好。

溢洪道岸坡岩性为花岗岩，岩石呈强风化状态，边坡不稳定，建议对两岸边坡进行削坡护砌处理，施工边坡允许坡度值建议采用1：0.75。溢洪道底板从进口到出口岩性为强风化的花岗岩，抗冲刷能力差，工程地质条件较差，应对底板进行护砌处理。该区地震动峰值加速度为0.05 g，地震基本烈度为Ⅵ度，动反应谱特征周期0.35s，应据此设防。

（责任编辑：赵鑫）

收稿日期：2015-11-19

作者简介：杨辉（1977-）女，桐柏县水利局，工程师，主要从事水利工程施工与工程管理。book=37,ebook=44数为2.27-2.57×10-4cm/s，中等透水，存在接触渗漏问题。

中图分类号：P694

文献标识码：A

文章编号：1673-8853（2016）01-0036-02