德兴市润泉引水工程地质勘察分析与探讨

张群　刘建红

（江西省水利水电开发有限公司　江西　南昌　330000）



德兴市润泉引水工程地质勘察分析与探讨

张群刘建红

（江西省水利水电开发有限公司江西南昌330000）

摘要结合德兴市润泉引水工程地质勘察数据分析情况，对地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质和工程地质条件进行了探讨。重点分析了引水隧洞洞线比选和主要地质问题评价，根据引水工程建设任务，提出了工程地质勘察结论和建议，为工程引水隧洞科学设计、施工提供有利技术支撑。

关键词润泉引水工程；地质勘察；引水隧洞

1　概况

德兴市引水工程主要向银城主城区、香屯片区及泗洲城市组团片进行供水,供水规模13万t，折合流量1.50m3/s，引水流量小于5 m3/s，属于小型工程；通过水资源论证成果，确定选盘石山水库作为德兴市引水工程的水源点。根据选定的水源点和拟建乌石水厂厂址，盘石山水库至新建水厂直线距离约2.70km，依据地形地质条件、结合长乐河现有涉河建筑物的实际情况，设计阶段初拟左、右岸两条引水线路进行比选，两线路均采用新开隧洞从盘石山水库引水至拟建水厂的方案。重点对两条引水线路地质情况进行勘察，为两种方案比选提供准确数据资料，确保工程建设顺利实施开展。

本工程地质勘察范围：左岸引水线路从盘石山水库左岸取水口至乌石新建水厂，隧洞总长2.77km（桩号0+000.0～2+770.0）。右岸引水线路从盘石山水库右岸取水口至乌石新建水厂，隧洞总长3.9km（桩号0+000.0～3+900.0）。

2　勘察方法

2.1勘察要求

依据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015）、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2012）、《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487－2008），确定本次勘察的重点为：查明拟建引水建筑物下地层构成、成因、岩土特性、埋藏深度、厚度及其物理力学性质，分析地基下岩层层面起伏变化规律、软弱层分布特点、岩层的渗透性，提供有关参数，调查区域地质构造、不良地质现象的分布及工程地质特征；提供拟建引水建筑物设计的岩土参数，并对基础形式、地基的处理方式提出切实可行的建议。

2.2工程量

引水线路主要以地质测绘为主，辅以少量的槽坑探；出洞口和水厂厂址主要以地质钻探为主，辅以地质测绘。本工程勘探共施工钻孔11个（机钻孔4个，土钻孔7个），总进尺129.2m，其中基岩进尺66.6m，土层进尺62.6m。基岩压水试验5段，土层标贯试验11次。工程地质平面测绘4.1km2，剖面测绘7.4km。具体工作量详见表1。

3　工程区地质分析

3.1地形地貌

引水工程区域内为构造剥蚀低山丘陵地貌，地势东南高西北低，东南部山体雄厚，山顶高程一般为300m～600m，冲沟发育，切割较深，山坡较陡，山坡角一般35° ～60°，局部形成陡壁；河流切割较深，河道弯曲，河谷狭窄，河床坡降相对较陡。西北部山体分布较零乱，山顶浑圆，山顶高程一般为160m～220m，山坡较平缓，山坡角一般20°～35°，冲沟发育，但切割较浅；河道较平顺，河谷较宽，河床坡降较平缓，河流两岸分布有漫滩和阶地，区内分布有山间盆地，现为民房和农田。工程区植被良好，未见较大规模滑坡、崩塌和泥石流等不良物理地质现象。

3.2地层岩性

引水隧洞沿线出露的地层岩性较为简单，左右两岸岩性基本相同，结合上述地质勘察情况两条隧洞自取水口至乌石自来水厂地层岩性综合叙述如下：

（1）左岸洞线桩号0+000—2+349、右岸洞线桩号0+000—3+239出露的岩性为燕山期（r52）花岗岩，局部见有后期侵入的脉岩。花岗岩呈灰白或浅肉红色，主要矿物成分有斜长石、条纹长石和石英，含少量黑云母、钛铁矿等暗色矿物，花岗结构，块状构造，岩石致密坚硬。脉岩为石英、辉绿岩和辉绿玢岩，一般沿断层侵入。与震旦系板系群地层（Ptbn6）呈侵入接触。

表1　工程地质勘察工作量表

（2）左岸洞线桩号2+349—出洞口、右岸洞线桩号3+239—出洞口出露的岩性为前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚状粉砂质板岩、变质砂岩，呈互层产出，微新岩石为青灰色。千枚状粉砂质板岩主要矿物成份为石英、长石、绢云母、绿泥石等，呈千枚状、板状构造，变余碎屑结构，岩性较软弱，岩层挠曲和小褶曲常见；变质砂岩主要矿物成分为石英、长石，呈变余砂状结构，中—薄层状构造，一般见有微细沉积条带，岩性较坚硬。岩层产状为N60°～70°W，NE∠20° ～30°。与燕山期花岗岩（r52）呈侵入接触。

（3）第四系全新统冲积、残坡积和崩塌堆积物：冲积物（Q4al）由中粗砂、卵砾石、漂石混合组成，结构松散，厚度1.0m～5.0m不等，主要分布于河床；残坡积（Q4edl）为棕红色低液限粘土、含砾低液限粘土组成，结构松软，厚度一般0.5m～4.5m，主要分布于冲沟、平缓山坡地带；崩塌堆积物（Q4col）由强至弱风化块石、碎石土组成，结构较疏松，厚度变化较大，一般1.5m～5.5m，主要分布在引水线路通过地段的沟谷部位。

3.3地质构造与地震

工程地处江南下古台隆，武功山—官帽山台拱，众埠街断凹北东缘。该区内古老地层遭受多次构造运动，岩体褶皱强烈，区域内北东向断裂构造较发育，主要有加里东期形成的车田—凤凰山断裂。中生代燕山期区内岩浆活动强烈，形成了怀玉山花岗岩体，挽近时期构造运动微弱，主要表现为缓慢的上升运动，地壳处于缓慢的上升阶段，表现为河流及冲沟的下切，阶地的产生。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306 -2015），区域内地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本烈度小于Ⅵ度。区域稳定性较好。

3.4水文地质

本流域地处亚热带，受季风影响，雨量充沛，属多雨区，流域内多年平均降雨量1936.2mm。

工程区水文地质条件较为简单，地下水类型主要为第四系孔隙潜水和基岩裂隙潜水。孔隙潜水主要赋存于粗粒土层中，埋藏较浅，水量丰富。基岩裂隙潜水赋存于基岩裂隙之中，水量较贫乏。地下水受大气降水补给，排泄于河谷等低洼处。地下水动态类型属降雨——径流型，与河水水力联系密切。

4　引水隧洞洞线比选

工程拟定左、右岸两种引水方案，取水点均为盘石山水库，引水线路沿长乐河两岸布置，引水隧洞出口段重合，因此两引水线路方案工程地质条件相似。但由于引水线路布置及沿线建筑物形式不同，两引水方案各有些差别。现根据左、右岸引水线路的布置特征，从地形地质条件方面进行比选。

4.1洞线地形条件

从地形条件看，长乐河盘石山水库河段两岸至水厂山体雄厚，左右岸山体均满足新开引水隧洞的条件。但右岸山体相对较零乱，隧洞穿过冲沟较多，且冲沟切割较深，引水隧洞布置较左岸引水隧洞长约1km，部分洞段上覆及旁侧岩体相对较单薄，需开挖两条支洞；左岸隧洞沿线山体相对雄厚，隧洞布置较短，大部分洞段埋深大于70m，但引水隧洞跨长乐河需布置跨河建筑物。左、右岸隧洞进口地形较陡，进洞方向与地形等高线走向交角较大，有利于洞口的形成，但左岸引水隧洞进口的布置受制于大坝及现有发电隧洞进口的影响；而右岸引水隧洞进口山体较零乱，分布有三条小冲沟。两方案隧洞出口相同，隧洞出口埋深稍浅，20m～25m左右，但埋深满足成洞要求。

4.2洞线地质条件

从地质条件看，左、右岸引水隧洞大部分洞段埋深较大，围岩为微新至弱风化花岗岩，属Ⅰ—Ⅲ围岩，成洞条件好，围岩稳定或基本稳定。但左岸隧洞进口分布有原发电隧洞开挖的弃渣，台地表部分布有少量崩塌堆积物，需明挖约8m，台地后山坡弱风岩石裸露，岩体较完整，洞脸稳定性较好，利于成洞；右岸隧洞进口上部山坡崩塌堆积物厚3m～7m，受F1断层影响，该处强风化岩石较厚，洞脸边坡稳定性较差，进口洞段有F1断层或F1次一级断层通过，断层走向与洞线走向交角小，影响洞段较长，硐室围岩稳定性较差。左、右岸隧洞出口段洞线重合，工程地质条件相同。

4.3洞线选定

从地形地质条件角度看，两方案隧洞洞身所穿山体厚实，工程地质条件较好，但从引水隧洞洞线布置长短，沿线穿越冲沟、河道的地形地质条件及建筑物的布置，隧洞进口地形地质条件等方面进行比较，左岸引水线路方案略优于右岸引水线路方案。从施工条件及难易程度、工程投资、工程安全性及工程管理等方面进行综合比选，选定左岸引水隧洞线路。

4.4隧洞主要地质问题评价

（1）断层对洞线稳定性的影响

根据对本工程区断层的分析，右岸洞线受F1断层影响，围岩裂隙发育，且性状差，岩体破碎，各组结构面切割组合，形成不稳定岩块，各破碎带岩体呈碎裂结构，且为地下水的集中出露点，对洞室围岩影响较大。

（2）浅埋段及深卸荷带对洞线稳定性的影响

0+103～0+139洞段，洞顶围岩厚度仅23m～35m，隧洞处于强风化～弱风化石英岩中。该段围岩性状条件差，开挖过程中局部可能出现冒顶。建议施工应及时支护与衬砌。

0+139～1+172洞段，洞室围岩呈弱～微风化，上覆围岩单薄，该段洞线在施工中易发生塌方、掉块，应采取针对性的施工方法和及时支护，并加强勘察该洞线施工过程中地质工作。

（3）地下水对洞室稳定及边坡施工的影响

根据引水隧洞钻孔各类岩石的压水试验可知，一般透水率q＝1～7Lu，围岩整体性良好，地下水出露主要以滴水、渗水形式为主；地下水对围岩稳定性影响小。透水率q=11～13Lu，进口洞脸千枚岩中，层间裂隙较为发育，开挖过程中易形成地下水的集中出露，建议施工中加强排水。洞脸开挖后，将形成较高开挖边坡，破坏自然坡角，上部崩塌堆积物不稳定，强风化岩体受各组结构面切割，岩体破碎，其稳定性较差，建议明挖长度约6m～8m。洞脸开挖后，应注意施工安全，对洞脸及侧壁进行衬砌保护。建议开挖边坡：崩塌堆积物为1∶1.5～1∶1.25，强风化岩石为1∶1～1∶0.75。

5　结论与建议

（1）工程区区域稳定性较好，根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），工程区地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本烈度小于Ⅵ度，引水工程的各建筑物均可不设防。

（2）本工程引水线路较长，但引水隧洞沿线出露的地层岩性较为简单，沿线出露的地层岩性有燕山期（r52）花岗岩、前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚状粉砂质板岩、变质砂岩和第四系冲积、残坡积和崩塌堆积物（Q4），岩石风化差异性明显，其中花岗岩风化较浅，千枚状粉砂质板岩、变质砂岩风化较为强烈，另外沿构造和岩性接触带有明显的风化加深。孔隙潜水赋存于第四系松散堆积物中，是主要含水层，沿长乐河分布的冲积堆积砂卵砾石层含、透水性较好，水量丰富。

（3）水厂地块东部为山脊，地势较高，向西至冲沟底部地面高程逐渐降低，冲沟底部地面较平坦；另外厂址地形南北方向走势为南高北低。根据水厂地形条件和设计水厂地面高程，厂址东南部位为挖方，开挖厚度较大，在厂址南侧和东侧形成较高开挖边坡；西北部位为填方。厂址处裸露的地层岩性有前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚状板岩和第四系残坡积层（Q4edl）含砾低液限粘土。建议设计根据水厂建筑物的布置、厂址地形条件、各岩土层分布及其物理力学指标，选取持持力层和确定建筑物基础形式。

（4）工程所需天然建筑材料的储量和质量满足要求，砂、砾石料和块石料主要采取商业购买，碎石料可利用隧洞开挖的花岗岩加工而成，微新花岗岩也可做块石料使用。

（5）建议应根据隧洞开挖揭露的情况，加强地质编录工作，调整围岩地质参数；对引水隧洞区地下水的水质进行分析。便于对施工提出了针对断层破碎带及隧洞浅埋段、深卸荷段、岩爆、涌水处理建议。陕西水利

参考文献：

[1]《江西省德兴市润泉引水工程可行性研究报告》上海市水利工程设计研究院.

[2]《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487－2008）.

[3]《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015）.

（责任编辑：唐红云）

中图分类号：P621

文献标识码：C