重庆浩口水电站大坝坝基地质条件勘探及评价

史殿顺

（重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 401120）

水电站坝基的地质结构主要由砂岩、灰岩组成，水电站坝基地层的透水性非常强。因为地质断层的存在，容易使水电站坝基施工时出现变形和渗漏等问题。

浩口水电站位于重庆市武隆县芙蓉江河段浩口乡。大坝为碾压混凝土重力坝，工程规模为3等，大坝坝轴线长210.60 m，坝顶高程356.50 m，坝顶宽9.0 m，电站正常蓄水位352.00 m，总库容8962万m3。可研阶段设计最大坝高91.50 m，电站总装机135 MW，是一座以发电为主的中型水电枢纽工程。浩口水电站所在区域地质条件复杂，坝基可能出现变形、渗漏等问题。根据水电站坝址地质条件和基岩的物理力学等性质进行分析，综合考虑水电站坝体和地基之间的相互联系，其中包括水电站坝体的形状和构造，还有坝轴线的具体位置；包括水电站泄洪建筑物的布置、水电站的施工技术等因素，结合评价经济性、有效性等相应指标后，采用一定的方案进行处理。基于此，本文对重庆浩口水电站大坝坝基地质及其稳定性进行分析评价。

1 坝基概况

大坝坝址位于芙蓉江转弯段。枯水期芙蓉江水位高程301 m～302 m，河床高程295 m～300 m，相应河谷宽约83 m；正常蓄水位352 m高程时，河谷宽约180 m～190 m。左岸地形坡度40°～45°，右岸约50°，河谷形态整体呈不对称“U”型谷。施工期经开挖施工后，河床靠左岸300 m高程以下为不对称河谷，河床在285 m高程以下为狭窄的“V”型河谷，最窄处宽约5 m，基岩面高程一般276 m，最低高程272 m，276 m～280 m高程坡度30°～40°，基岩面最低点高程与可研阶段勘探成果基本一致，坝轴线剖面见图1。

图1 浩口水库坝轴线地质剖面图

坝基地层岩性主要为二叠系下统茅口组（P1m）和栖霞组（P1q）灰岩，各地层分段分布部位及高程如下：

（1）左岸：317 m高程至坝顶基槽岩体主要为眼球状灰岩（P1m1）和灰岩（P1m2）；280 m～317 m高程基槽岩体主要为有机质灰岩、泥质生物碎屑灰岩（P1q3）。

（2）右岸：基槽岩体主要为含燧石结核有机质灰岩（P1q2）和灰岩、有机质灰岩（P1q1）。

（3）河床：坝基岩体主要为有机质灰岩、泥质生物碎屑灰岩（P1q3）和含燧石结核有机质灰岩（P1q2）及灰岩、有机质灰岩（P1q1）。

2 地质条件勘探及分析

2.1 基本特征勘察

（1）地震烈度

水电站坝址位于三会向斜SE翼近轴部，岩层产状272°～275°∠58°～60°，倾向上游偏左岸，地震动峰值加速度为0.05 g，地震动加速度反应谱特征周期为0.35 s，相应地震基本烈度为Ⅵ度，坝址区无断层分布。

（2）节理裂隙

建基面层面和软弱夹层中等～轻度发育，经地表测绘，除局部见少量爆破裂隙外，主要发育4组节理裂隙，其走向玫瑰花图[1]，见图 2。

图2 浩口水库坝址节理裂隙走向玫瑰花图

根据节理裂隙测绘与统计结果得，建基面③组裂隙较发育～不发育，①、②组裂隙不发育；河床基槽内平均裂隙连通率为20%[2]，两侧边坡岩体裂隙连通率30%。两岸基槽岩体整体属较完整～完整，局部较破碎；河床基槽岩体总体属完整，局部较完整。

（3）基岩荷载

基槽内软弱夹层发育，软弱夹层主要由页岩和有机质、炭质页岩组成，分布不均匀，一般厚2 cm～5 cm，局部厚度可达20 cm～40 cm。根据现场地表测绘统计，基槽内厚度大于1 cm的软弱夹层共计有36条，其中，左岸基槽23条，右岸基槽10条（同时穿过河床坝基），河床基槽13条，连通性较好。

坝址岩石为灰岩，抗风化能力强。两岸坝基主要为弱风化至微新岩体，岸坡水平强卸荷深度6 m～15 m不等；河床坝基主要为弱风化岩体，基岩面存在水平卸荷，强卸荷垂直深度0 m～1.5 m。

（4）溶蚀裂隙

坝基未见大型溶洞分布，两岸坝基有少量的溶蚀裂隙，右岸河床坝基280 m高程平台零星见4个小溶洞，大小0.2 m～0.5 m；河床坝基272m高程中下部偏左岸见2条溶蚀裂隙（倾向下游，倾角25°～35°），裂面张开夹泥，与层面和切层裂隙组合，完整性差；总体坝基为弱溶蚀岩体。

坝基泉点零星出露，仅河床坝基右岸280 m高程平台见一泉点出露，流量约3 L/s～5 L/s。地下水属溶蚀裂隙水，岸坡地下水补给河床。地下水化学类型为重碳酸硫酸钙镁型水，对混凝土和钢筋无腐蚀性。

（5）坝基防渗

河床坝基按最大坝高的1/3倍坝高考虑帷幕灌浆深度，其底高程为232 m，两坝肩按Q＜3 Lu以下1～2段为防渗控制底界。两岸延伸边界：左岸一期接眼球状灰岩（P1m1），二期接下游志留系中统韩家店组（S2h）页岩；右岸接志留系中统韩家店组（S2h）页岩作为控制边界。

2.2 地质条件分析

（1）坝基岩石取样室内试验

P1m2灰岩：平均饱和抗压强度79 MPa，软化系数0.87，属硬质岩；P1m1眼球状灰岩：平均饱和抗压强度31.7 MPa，软化系数0.91，属中硬岩，较可研高；P1q3有机质灰岩：平均饱和抗压强度81 MPa，软化系数0.95，属硬质岩；P1q1灰岩：平均饱和抗压强度77 MPa，软化系数0.91；属硬质岩。眼球状灰岩(P1m1)饱和抗压强度标准值（可研阶段）23.7 MPa，承载力2.0 MPa；大坝设计最大压应力1.853 MPa，满足强度要求。

（2）坝基钻孔声波测试

两岸坝基岩体波速值一般在3221 m/s～5222 m/s，上部较完整，局部完整性差（可能存在溶蚀裂隙），下部较完整～完整；河床坝基0 m～4 m段，波速一般3200 m/s～4300 m/s，声波测试成果表明，浅表1 m左右岩体较破碎或完整性差；4 m以下声波波速一般4500 m/s以上，岩体较完整至完整。根据现场结果分析，建基面岩体较完整～完整，局部完整性差，整体岩体完整性满足建基面要求。

2.3 分析结果

坝基岩体属弱风化至微新岩体，根据取样室内试验及钻孔声波测试成果，并结合可研阶段勘察成果，P1m2、P1q3、P1q1灰岩、有机质灰岩的饱和抗压强度在40 MPa以上，属中硬岩，坝基岩体工程地质分类为Ⅲ1B，约占78.13%；P1q2含燧石结核有机质灰岩为中硬岩，属Ⅲ2B，占16.70%；P1m1眼球状灰岩饱和抗压强度在30 MPa左右，属较软岩或中硬岩，互层或薄层状，结构面主要为层面，层间多夹页岩、有机质页岩、炭质页岩软弱夹层，属Ⅳc类，占5.17%，仅分布于左坝端中上部。

3 结论

（1）两岸坝基

两岸坝基为弱风化至微新岩体，岩体较完整～完整，不存在缓倾下游的结构面。按混凝土与基岩接触面进行抗滑稳定复核，不存在坝体沿坝基产生接触滑动。

（2）河床坝基

河床坝基为弱风化岩体，建基面中间最低高程272.0 m，两侧高程280.0 m，主要出露栖霞组P1q1～P1q3地层。岩层倾上游偏左岸，倾角58°～60°，为陡倾岩体。发育四组裂隙，其中①、③组裂隙分别倾下游偏左岸和倾下游，倾角15°～30°，构成滑移面，连通率在20%左右，②、④组裂隙为顺河向的陡倾裂隙，作为深层滑动的侧向切割面，连通率20%，上下游横向切割面为层面夹层。按混凝土重力坝经设计抗滑稳定复核计算，不存在坝体沿坝基产生接触滑动和深层滑动问题。

综上所述，浩口水电站大坝坝基以弱风化至微新中硬岩体为主，岩体较完整～完整，坝基岩体质量等级以Ⅲ1B为主。通过对开挖后坝基揭示的溶洞、溶蚀裂隙、泉点等地质缺陷进行相应工程措施处理，并进行工程地质分析和稳定性评价，满足大坝抗滑和变形稳定要求。