鲁谼山水库坝址工程地质条件的研究及比选

翟启明

一、工程概况

鲁谼山水库位于菜子湖流域孔城河支流—鲁王河的上游，是一座以供水、灌溉为主的中型水利枢纽工程。坝址位于桐城市吕亭镇鲁谼村境内，距离桐城市约13km，距离吕亭镇约7km，有村村通公路与坝址相通，交通较为便利。鲁谼山水库选择上、下两个坝址进行比选，初选下坝址位于鲁谼村倪湾组，距离下游鲁谼村村部约400m，下坝址又可分为上游A线及下游B线（以下简称为A线及B线）。上坝址位于大摆村下游河流弯道处，上下坝址顺河道相距1.3km。

二、坝址工程地质比选

1.上坝址工程地质条件

（1）上坝址位于大摆村下游河流弯道处，坝轴线与河道近正交，河床较宽约90m。左、右岸地形不对称，坝址左岸山顶高程较高，山坡较陡，山体较厚实，坝线下游分布一条切割较深的冲沟；坝址右岸为一NE方向山梁，山梁前端145m高程以下山坡略陡，沿山梁145m高程以上地形平缓，分布有一高程较低的平缓垭口，地形较单薄。

（2）上坝址两岸山坡坡积层厚度较薄，约为0.5～2.0m，河床覆盖层厚度约为2.0～4.5m。坝基岩性主要为二长片麻岩及角闪斜长片麻岩。左岸坝基下部及河床左侧为角闪斜长片麻岩，较完整，其余均为二长片麻岩。两种岩性一般呈混熔接触，片麻理仅局部较明显。

（3）河床段覆盖层以下即为弱～微风化岩石，弱风化岩体厚度较薄。左岸127m高程以下山坡地表直接为弱风化岩体，风化较浅，127m高程以上岩体裂隙发育，强～弱风化岩石厚度较大；右岸岩体裂隙发育强～弱风化岩体厚度较大。

（4）上坝址揭露F2、F3断层以及f1、f2、f3小断层，断层多为陡倾角，距离坝轴线较远，对坝基无影响。河床段下伏基岩裂隙较发育～不发育，左、右岸强～弱风化带岩体裂隙发育，共五组陡倾角裂隙，以 NE向陡倾角裂隙最发育。缓倾角裂隙由于山坡地表大部分为第四系土层所覆盖，在地表揭露甚少。

（5）河床段岩体较完整，渗透性较弱，相对不透水层埋深较浅，而左、右岸岩体裂隙发育，强～弱风化带厚度较大，相对不透水层及地下水位埋深较大，低于水库正常蓄水位，存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题。

综上所述，上坝址左、右岸地形不对称，河床较宽，左陡右缓，右岸分布有一个低矮垭口；河床段岩体裂隙较发育～不发育，风化轻微，岩体较完整，相对不透水层埋深较浅；而左、右岸岩体裂隙发育，强～弱风化带岩体厚度较大，相对不透水层及地下水位埋深较大，低于水库正常蓄水位，存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题。依据以上地形地质条件，不宜修建拱坝，可修建重力坝。

2.下坝址工程地质条件

下坝址区布置了两条坝线，分别为上游A线及下游B线，两坝线左岸相距较远，直线距离310m，分别属于两个不同山体。而右岸同属一个山体，相距甚近，地质条件相近。两坝线河床地质条件相近，A线河床宽度略大于B线河床，但坝顶长度较短；两坝线左岸地形地质条件差异较大。 下坝址A、B线工程地质剖面图见图1、图2。

（1）A线地形较对称，左、右岸山坡坡度较陡，平均坡度约为37°，但左岸山体单薄，右岸山体由于开采石料形成上、下游宕口，地形不完整，河道宽度为140m；B线地形不对称，左岸山顶相对较高，山体较厚实，山坡较陡，右岸在125m高程以下山坡较陡，125m高程以上地形平缓，坝线经过一个宽缓山沟，山体较单薄，坝线上游为一个采石宕口，地形不完整，河道宽度约125m。

（2）下坝址两岸山坡坡积层厚度较薄，约为0.5～1.5m，局部山坡脚较厚约为3.45m，河床覆盖层厚度约为3.6～6.29m。坝基岩性主要为二长片麻岩及角闪斜长片麻岩，局部穿插有正长斑岩脉，三种岩性新鲜时饱和单轴抗压强度均大于100MPa，属坚硬岩石。A线左岸山坡基岩岩性为二长片麻岩，左坝头分布有正长斑岩，右岸106m高程以上二长片麻岩为主，局部夹角闪斜长片麻岩，106m高程以下为角闪斜长片麻岩，河床以角闪斜长片麻岩为主；B线左岸山坡及河床基岩为角闪斜长片麻岩，右岸山坡以二长片麻岩为主，局部夹有角闪斜长片麻岩。角闪斜长片麻岩与二长片麻岩一般呈混熔接触，片麻理仅局部较明显，而正长斑岩岩脉与围岩多呈裂隙式接触。

（3）河床段在覆盖层以下多为微风化岩体，裂隙不发育，岩体较完整～完整。

（4）下坝址断层不甚发育，河床段下伏基岩裂隙不发育，而左、右岸岩体强～弱风化带裂隙发育，主要发育六组裂隙，以NE向陡倾角裂隙最发育，次为NNW及NEE向陡倾角裂隙；据测绘及钻孔录像编录成果，河床坝基及B线左岸缓倾角裂隙不发育，且多呈闭合状；右岸及下坝址A线左岸缓倾角裂隙较发育，缓倾角裂隙大部分呈张开状，部分（如右岸宕口）缓倾角裂隙延伸较长，张开夹泥或岩屑，潮湿滴水，形成大裂隙。由于缓倾角裂隙局部延伸较长，且张开夹泥，则对坝基稳定不利。

（5）根据压水试验统计成果，下坝址河床及B线左岸岩体较完整，渗透性微弱，相对不透水层埋深浅，而下坝址A、B线右岸及A线左岸岩体裂隙发育，强～弱风化带厚度较大，相对不透水层及地下水位埋深较大，低于水库正常蓄水位，存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题。

综上所述，下坝址左、右岸山顶高程较低，近坝库岸分布有较低矮的垭口，河床较宽，右岸地形不完整，A线地形较对称，而B线地形不对称。河床第四系覆盖层较浅，下伏岩体裂隙不发育，风化较浅，岩体较完整，岩体透水性微弱；B线左岸岩体较完整，渗透性微弱，相对不透水层埋深较浅，而下坝址右岸及A线左岸岩体裂隙发育，缓倾角裂隙较发育，强～弱风化带厚度较大，相对不透水层及地下水位埋深较大，低于水库正常蓄水位，存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题。从以上地形地质考虑，不宜修建拱坝，可考虑修建重力坝或面板堆石坝。

3.上、下坝址工程地质条件比选

两个坝址主要不同点包括：①在地形方面，下坝址河床较宽，上坝址河床较窄，下坝址A线地形较对称，下坝址B线与上坝址地形均不对称，左陡右缓。②在岩体风化方面，下坝址B线左岸风化较浅，右岸风化较深，下坝址A线与上坝址左、右岸风化均较深。③在坝基防渗方面：下坝址B线左岸坝基渗漏较轻微，而右岸坝基渗漏较严重；下坝址A线与上坝址左、右岸坝基渗漏较严重。④在库区渗漏方面，下坝址A线近坝区左、右岸均存在库区渗漏问题，下坝址B线以及上坝址仅近坝右岸存在库区渗漏问题。⑤在坝基开挖、填筑等工程量方面，如上下坝址均按同一种坝型考虑，上坝址虽然河床较窄，但右岸坝基地形十分平缓，坝线较长，岩体风化较深，则上坝址工程量略大于下坝址。⑥在水库库容、汇水面积等方面，主要不同点在于，采用上坝址，汇水面积较小，库容较小。

图1 下坝址A线工程地质剖面图

图2 下坝址B线工程地质剖面图

综上，从地形地质方面考虑，下坝址A线与上坝址地质条件相差不大，而下坝址B线地质条件优于上坝址。所以从工程地质条件来看，推荐选定下坝址B线。

三、坝基工程地质处理措施

（1）由于坝基分布岩石为角闪斜长片麻岩和二长片麻岩互层，这两种岩石可能存在局部带状风化和裂隙发育带，可通过局部加大开挖深度回填混凝土及加密固结灌浆等措施来进行岩体加固。坝基部分为弱风化岩体，考虑到该段坝基裂隙发育完整性差，应进行加固处理以提高其整体性。坝基开挖后，建基面上可能揭露一些工程性质较差的断层或裂隙密集带，应对这些在坝基范围出露的断层进行挖除或部分挖除，然后回填砂浆处理，以提高坝基的承载及抗变形能力。

（2）坝基防渗帷幕深度自现状地面以下：左岸，10～15m；河床，基岩面以下5～10m；右岸，20～45m。左岸坝基岩体透水性较弱，相对不透水线埋藏甚浅，地下水位较高，基本不存在绕坝渗漏问题；而右坝基透水性较强，地下水位和相对不透水线均埋藏较深，右坝头存在绕坝渗漏问题，应将右坝头帷幕沿库区向上游延伸与库区帷幕相连接。

（3）混凝土重力坝利用坝身进行泄洪，泄洪水流冲刷坑位于坝脚下游50～80m的河道中部，在泄洪高速水流作用下，冲坑上部冲洪积层及右岸山坡全～强风化层将会被水流冲走，河床下伏基岩为弱～微风化角闪斜长片麻岩，建议对冲坑、及下游一定长度的左、右岸岸坡进行防护■