江西省广昌县甘竹惠民水库地质条件分析与评价

(抚州市水电勘测设计院， 江西 抚州 344000)

江西省广昌县甘竹惠民水库地质条件分析与评价

孙一涛

(抚州市水电勘测设计院， 江西 抚州 344000)

甘竹惠民水库是一座以灌溉、供水为主兼顾防洪等综合利用的小(1)型水利枢纽。库区为构造剥蚀丘陵河谷地貌，以孔隙性潜水和基岩裂隙水为主，地震动峰值加速度为0.05g。本文从库区地质问题、重力坝地质条件、附属工程地质条件三个方面对水库的地质条件进行分析与评价，结果表明该坝址区满足水库建设的地质条件需求。

甘竹惠民水库；地质问题分析；重力坝；附属工程

广昌县甘竹惠民水库位于县北部的甘竹镇答田村，地理坐标为东经116°18′33″、北纬26°54′24″。坝址坐落于抚河流域盱江洽港水支流上，坝址以上控制流域面积16.8km2，水库总库容917.2万m3，是一座以灌溉、供水为主兼顾防洪等综合利用的小(1)型水利枢纽。水库于2013年开始工程地质勘查工作，现对其地质概况、库区地质问题分析、重力坝地质条件评价以及附属工程地质条件分析论述如下。

1 地质概况

1.1 地形地貌

水库工程区为构造剥蚀丘陵河谷地貌。边坡较为平缓，局部陡峭，河谷多呈“V”形，植被良好，自然边坡基本稳定，局部有小型滑塌，前期地质调查未见较大规模的滑坡、泥石流等不良物理地质问题。

1.2 地层岩性

水库测区出露下第三系和第四系地层：

a. 下第三系新余群二段(Exn2)：棕红色含砾砂岩，钙质胶结，粒状结构，层状构造，工程区均有分布。

1.3 水文地质

库区内属亚热带湿润季风气候，四季分明，无霜期长，雨水充沛。据县气象站实测资料统计，多年平均降雨量1725mm。区内地下水类型主要为松散地层的孔隙性潜水和基岩裂隙水。孔隙潜水埋藏于残坡积层和冲积层，前者富水性差[1]，后者富水性好。基岩裂隙水埋藏于基岩裂隙中，富水性差[2]。地下水受大气降水补给，向河道排泄。

1.4 地质构造

水库工程区位于华南褶皱系、赣中南褶隆、武夷隆起、宁都—南城拗断束构造单元，为北东向狭长断陷盆地，区内未见大断裂构造。

据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)，库区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，区域稳定性好[3]。

2 库区地质问题分析

2.1 水库渗漏

库区周边山体较为雄厚，区内无深切沟谷，库周岩性主要为下第三系含砾砂岩，岩体透水性较小。主坝的左坝肩山体ZK5孔地下水位高程为147.40m，主坝上游面钻孔(补)ZK3地下水位高程为139.26m，地下水排泄于库内。

库区内未见大断裂构造切割库内河床，未见通向下游支流的断裂构造；主坝、1号及2号副坝孔内压水试验显示，154.00m以下基坑弱风化岩体透水率q<5Lu，为弱透水层[4]，且副坝的坝线距离下游支流较远，渗流半径大，水库建成蓄水后不会形成通往库外的渗漏通道，水库渗漏量小。

2.2 库岸稳定

水库库岸的自然边坡基本稳定。库周植被及水土保持状况良好，水库周边山坡以斜坡(坡角10°～25°)及少量陡坡(坡角35°～45°)为主，分布下第三系含砾砂岩，岩体完整，风化层较薄，表层覆盖层也不厚。库岸不具备大范围滑坡的地质条件，库岸总体稳定条件较好。

2.3 水库淤积

库区植被发育，水土保持较好，岩体完整，残坡积土分散性较小，汛期雨水季节河流流水较清，夹带泥沙较少，水库淤积现象轻微，基本可不考虑库区淤积问题。

2.4 诱发地震

水库蓄水后库内水深相对两岸山体高度而言较浅，库水壅高与自然状态下河流水位变化幅度差值较小，地应力增加甚微。当地的地震动峰值加速度水平较低，无孕震构造分布，区域地质构造活动较弱。因此，水库蓄水后地质环境改变较小，不存在水库诱发地震的可能性。

3 重力坝地质条件评价

根据坝址地质条件及石料场分布情况，坝体现具备重力坝、面板堆石坝、土石坝建设条件。经分析论证可知，面板堆石坝坝顶长度略短，开挖处理工程量较少，坝基工程地质条件略优，但其防渗长度大，所需石料量大，石料运距远，总体地质条件比重力坝方案差；土石坝基工程地质条件略优，但所需土石料量很大，运距大于20km，总体地质条件也比重力坝方案差，故本文重点对重力坝地质条件进行评价。

3.1 可利用基岩面

坝址区左坝肩高程144.00m以上存在2.6m厚覆盖层，右坝肩高程148.70m以上存在2.15m厚覆盖层，岩性为含碎石壤土，该层允许承载力偏低[5]，工程地质条件差，不宜利用。坝址区全、强风化岩缺失，出露弱风化岩，弱风化基岩的岩体总体完整性好，饱和抗压强度为15MPa，基岩允许承载力可取[R]=1.5MPa，设计建基面压应力取值400～700kPa，因此，弱风化基岩允许承载力可满足重力坝的稳定和强度要求。建议以弱风化岩体作为建基面。根据坝基岩体工程地质分类，建基岩体质量可定为CⅢ2类。

3.2 坝基抗滑稳定

建基岩体为弱风化下第三系含砾砂岩，层状结构，基岩饱和抗压强度15MPa，属软质岩类，岩芯获得率RQD=80%～90%，岩体完整。基岩节理延伸较短，切割浅，节理多呈闭合状，无不利结构面发育，不存在坝基深层抗滑稳定问题，坝基岩体较为稳定。因软质岩强度低于坝体强度，坝基抗滑稳定主要受坝体与基岩接触面控制[6]，故坝基存在接触面浅层抗滑稳定问题。

3.3 坝基渗流分析

由钻孔压水试验结果可知，坝基开挖线以下弱风化状基岩岩体的透水率存在差异。

弱风化岩体压水试验显示，左坝肩建基面以下存在0.50m相对透水层，其透水率为4.21～4.88Lu，属相对不透水岩体。右岸建基面以下存在2.05m相对透水层，其透水率为4.12Lu，属相对不透水岩体。

两坝肩建基面下存在较薄相对透水层，两坝肩存在轻微渗漏问题。建基岩体较为完整，裂隙开度小，基本无填充，坝基基本不存在渗透稳定问题。

3.4 边坡稳定分析

a. 边坡稳定性评价。坝线河谷呈“V”形，横向谷，两岸边坡基本对称，两岸属于陡峻坡，其中左岸高程142.26m以上坡度为27°，以下坡度为61°；右岸高程131.30m以上坡度为20°，以下坡度为46°。边坡岩体相对完整，现场未见滑坡、滑塌等不良地质现象，边坡整体基本稳定。

b. 开挖边坡确定。根据坝址岩性的不同特点，建议边坡开挖值见下表，在边坡开挖时，应根据实际情况予以修正，当坡高大于8m时，中间应设马道。

开挖边坡建议值表

4 附属工程地质条件论证

4.1 施工围堰

围堰距离主坝上游、下游坝脚20.0～30.0m，根据坝址工程钻探资料及现场踏勘可知，在上游、下游施工围堰范围内，河床上部覆盖一层3.10m左右粗粒土，其下为强—弱风化基岩，强风化层渗透系数K=3.58×10-4cm/s，具中等透水性，弱风化基岩渗透率为q=3.86Lu，弱透水性，围堰基础地质条件相对较好。但河床存在3.00m左右的粗砂强透水层，围堰施工时建议进行防渗处理。

堰基岩体承载力可满足围堰堰体荷载要求，不存在抗滑稳定问题。建议粗砂取R[允]=0.22MPa，混凝土/粗砂f=0.40；强风化基岩取R[允]=0.50MPa，混凝土/岩石f=0.28～0.34，f′=0.46～0.50，c′=0.20～0.25；弱风化基岩取R[允]=1.50MPa，混凝土/岩石f=0.38～0.42，f′=0.50～0.55，c′=0.35～0.40。

4.2 放空隧洞

隧洞轴线位于主坝与1号副坝之间，丘陵剥蚀地貌，区内未见大规模断层、破碎带等不良地质分布。隧洞轴线穿越最高山峰高程165.00m。隧洞沿洞轴线长144.5m，截面呈圆形，设计开挖直径2.20m，进口底板高程132.00m，出口底板高程130.00m。

隧洞围岩岩层产状与坝址区相近，产状N22°E/NW∠41°。节理较发育，3～5条/m，产状N26°E/NW∠39°，多呈闭合状，局部裂隙微张，泥质填充，未发现规模较大断层通过隧洞区。

地下水主要为埋藏于基岩裂隙中的裂隙潜水，在强-弱风化带中透水性较强。洞身大都处在微风化-新鲜基岩中，岩体透水性弱，含水量不丰，水文地质条件较好。

4.3 天然料厂

坝址附近砂、卵石料缺乏，工程所需砂、卵石料需到县城采购。县城主河道有采砂场分布，采运方便，料场砂料储量十分丰富，砂质量较好。取样分析显示，细骨料含泥量为0.50%～0.60%，细度模数为2.86～3.57，级配良好。水源地多为砂岩地貌，河道内卵石含量较少，砂场几乎无卵石料储量，无法满足施工需求。料场与坝址间有公路交通，运输方便。

坝址区岩石软化系数一般小于0.74，抗风化性较差，不易作为工程用料，且附近山体低矮，不利于开采。工程所需石料需在县石料场采购，该料场以花岗岩及变质岩为主，岩石质坚，室内试验显示，饱水单轴抗压强度为55.7MPa，比重2.60g/cm3，软化系数0.77。

坝址附近无黏土料场分布，需到距坝址20.0km的坪上土料场采挖，该料场土为低液限黏土，凝聚力C=25.0kPa，内摩擦角Φ=21.0°，最优含水ω=22.0%，最大干密度ρmax=1.64g/cm3，土质较好。现状有山路交通，可以通车，开采方便。

5 结 语

甘竹惠民水库坐落于抚河流域盱江洽港水支流上，是一座以灌溉、供水为主兼顾防洪等综合利用的小(1)型水利枢纽。库区为构造剥蚀丘陵河谷地貌，区内以孔隙性潜水和基岩裂隙水为主，地震动峰值加速度为0.05g。

本文首先对库区地质问题进行论证，结果表明：地下水多排泄于库内，坝基不存在大断裂构造；库岸边坡稳定，不具备大范围滑坡条件；水库淤积现象轻微，不存在库区淤积；库水壅高与河流水位变化幅度差值较小，诱发地震可能性小。其次，对最适宜该地质条件的重力坝进行地质条件评价：坝址区弱风化基岩允许承载力满足稳定和强度要求，适宜作为建基面；抗滑稳定受坝体与基岩接触面控制，坝基存在浅层抗滑稳定问题；应在施工期间进行坝基固结灌浆处理，并进行抗滑稳定复核计算；两坝肩建基面下存在较薄相对透水层，两坝肩存在轻微渗漏问题。坝体施工期间应进行的帷幕灌浆处理。最后，对施工围堰、放空隧洞、天然料场等附属工程进行地质条件分析，对其施工措施、工程布局、原料供给等提出了具体建议。2014年6月13—15日江西省抚州市发改委、水利局在抚州组织召开了《江西省抚州市广昌县甘竹惠民水库工程可行性研究报告》会。2014年6月13日，该工程获得江西省广昌县发改委审直批复，并进入初步设计阶段。

[1] 孟永旭.下坂地水库坝址深厚覆盖层工程特性及主要地质问题初步评价[J].陕西水利水电技术,2000(2):48-51.

[2] 刘庆军,郭其峰,王耀军,等.河口村水库工程地质条件综述及评价[J].人民黄河,2011,33(12):136-138.

[3] 刘海宁,王俊梅.南湾水库坝基工程地质条件分析评价[J].中国水运月刊,2010,10(5):138-139.

[4] 陆海玉.西北峪水库坝基工程地质条件浅析[J].水利建设与管理,2013(5):50-52.

[5] 张小会,范连志.病险水库常见的地质病害及应对措施[J].水利建设与管理,2011,31(2):55-58.

[6] 崔阿李.山西省万家寨引黄工程某平原水库坝基工程地质综述[J].水利建设与管理,2009,29(8):41-44.

AnalysisandevaluationonthegeologicalconditionsofJiangxiGuangchangCountyGanzhuHuiminReservoir

SUN Yitao

(FuzhouHydropowerSurveyandDesignInstitute,Fuzhou344000,China)

Ganzhu Huimin Reservoir is a small type (1) water control center of comprehensive utilization, which is used to irrigation and water supply, and flood control. The reservoir area belongs to tectonic denudation hill valley landscape, which is mainly composed of porosity phreatic water and bedrock fracture water. The seismic peak acceleration is 0.05g. In the paper, the reservoir geological conditions are analyzed and evaluated from three aspects of reservoir geological problem, gravity dam geological condition and subsidiary engineering geological condition. The results show that the dam area meets the geological condition requirements of reservoir construction.

Ganzhu Huimin Reservoir; analysis on geological problems; gravity dam; ancillary works

10.16616/j.cnki.10-1326/TV.2017.12.013

TV211.1

A

2096-0131(2017)12-0052-04