某水库坝址区工程地质条件及评价

唐瑶 熊灿娟 陈丽 犹茜 董柏材

摘 要：为准确评价某水库的工程地质条件，本文综合该水库现场踏勘、钻孔以及平硐等勘察资料及室内试验成果，对坝址区主要地质条件进行详细论证及评价。结果表明，该水库坝基工程地质条件较好，两岸山体较宽厚，库岸稳定，河流河床及岸坡覆盖层不厚，岩体风化不深，弱风化下部岩体作为大坝基础持力层可满足设计荷载要求。左右两岸T1yn1属弱岩溶地块，坝址区为强可溶岩，因此形成管道型及裂隙渗漏的可能性均较大，需要进行坝基和两岸防渗处理。

关键词：水库坝址区;工程地质条件;地形地貌;地层岩性

中图分类号：TV221.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）19-0067-03

Abstract： In order to accurately evaluate the engineering geological conditions of a certain reservoir， the main geological conditions of the dam site were demonstrated and evaluated in detail based on the field survey， drilling and adit survey data and laboratory test results. The results show that the engineering geological conditions of the dam foundation of the reservoir are good， the mountains on both banks are relatively wide and thick， the reservoir bank is stable， the overburden layer of river bed and bank slope is not thick， the rock mass weathering is not deep， and the rock mass under the weak weathering can meet the design load requirements. T1yn1 on the left and right banks belongs to weak karst block， and the dam site area is strongly soluble rock. Therefore， it is possible to form pipeline type and crack leakage， so it is necessary to carry out anti-seepage treatment for dam foundation and both banks.

Keywords： reservoir dam site area;engineering geological conditions;topography;lithology

某水库位于贵州省盘县淤泥乡与鸡场坪乡之间，处于乌都河左岸一级支流乌图河上游，坝址区距县政府所在地红果镇约66 km。该水库的主要任务是为贵州省盘县“煤（焦、化）-钢-电”一体化循环经济工业生产及生活提供用水，并兼有农田灌溉、防洪。为了对该水库坝址工程地质条件作出合理评价，本文结合该坝址的地形地貌、地层岩性、地质构造及岩溶水文条件等勘察资料，对地基承载力、抗滑稳定性和绕坝渗漏问题进行分析评价，论证建坝适宜性，并为后续的设计提供可靠的地质资料。

1 坝址工程地质条件

1.1 地形地貌

该水库坝址地处峡谷地带，河谷为基本对称的“V”型橫向狭窄谷，左右岸均为斜向坡，基岩裸露，河床宽约为13 m，河床高程为1 656.5 m，左岸坡度角为43°～66°，右岸坡度角约为54°。两岸台地为溶丘洼地，阶地不发育。河床峡谷段（坝段）长260 m，其上、下游均为软质岩，地形均较宽缓，坝址下游左岸坡小桥边处有冲沟发育，距离坝址较远，冲沟下部平缓，上部较陡，冲沟走向与主河道大致垂直，地表集水面积约1.7 km2，其切割较深;坝址下游100 m河流自N55°E向转向N25°E，左岸坡山体略显单薄;坝址下游210 m河流自N25°E向转向N85°E，右岸形成一河间地块[1-3]。

1.2 地层岩性

坝址区地层岩性简单，由第四系（Q4）松散覆盖层及三叠系永宁镇组（T1yn1）碳酸盐岩构成。

第四系（Q4）松散覆盖层主要包括河流堆积层、残坡积层及人工堆积层。其中河流堆积层厚0～5 m，成分为砂、卵、砾石、飘石、块石层，未见淤泥层，局部河床可见基岩;残坡积层厚0～1.0 m，成分为褐黄色含碎石黏土，结构较松散，不密实，分布于坝址以上岸坡宽缓地段;人工堆积层厚0～8.0 m，成分为灰色碎、块石夹少量黄色黏土，结构较松散，不密实，分布于坝址段河床左侧壁。

三叠系永宁镇组（T1yn1）为浅灰色中至厚层灰岩、蠕虫状灰岩及白云质灰岩夹少量薄层状泥质灰岩，分布于坝址区左右岸及河床。

1.3 地质构造及结构面

坝址区为单斜构造，岩层产状为220°∠25°，岩层走向与河流交角一般为75°～90°，倾上游侧;坝址左岸局部岩层有挠曲现象，其上游侧产状为215°∠30°。该坝址区未见明显的断层发育，岩体较完整，断裂构造不发育;节理裂隙发育以陡倾角为主。

1.4 物理地质现象

两岸坡为斜向岩质边坡，基岩裸露，自然边坡较稳定，未见较大的不良物理地质现象，两岸坡总体自然边坡较稳定。但是，左岸坡河床边有部分废渣堆积，该堆积体主要为上部砂石厂的砂石料废弃物，主要成分为砂、碎块石夹少量黏土，结构松散，自然稳定性较差。该堆积体自坝址位置向下游200 m左岸均有堆积，堆积体最厚为5～10 m。坝段内方量不大，建坝时应清除。据地表调查，左、右岸坡地表有卸荷裂隙N34°～65°E/NW∠74°～85°，发育，裂隙延伸长5～15 m，张开0～3 cm，局部可达5 cm。据平硐资料，左、右岸卸荷带水平深约8 m，裂隙多张开;平硐深8～15 m裂隙多微张或方解石脉冲填，平硐深>15 m后裂隙多闭合。由于坝址区水平深0～8 m内卸荷带较发育，因此，可能发生掉块或局部垮塌现象。

1.5 岩溶水文地质条件

1.5.1 岩溶。坝址区地层以T1yn1灰岩为主，岩溶较发育，形态众多，地表以洼地最甚，溶洞、落水洞、溶隙等均有发育;区内岩溶泉主要为岩溶流动水，以坝址上游200 m处（S1）泉水为主，除S1岩溶及所在岩溶管道外，坝址附近未见岩溶管道及岩溶泉出露。

1.5.2 水文地质条件。坝址区地层以T1yn1灰岩为主，为碳酸盐岩含水岩组，岩体透水性强，地下水类型为基岩溶隙水。据实地调查，坝址上游约200 m左岸坡（高于河床1.5 m）有一较大的岩溶洞穴（S1）发育，洞内有岩溶泉S1出露，泉水流量较大，目前约12 L/s;坝址附近右岸坡有一小泉水S6发育，该泉水为裂隙泉，目前流量约为0.05 L/s。坝址上、下游左右岸均有大小不一的泉水出露。

坝址区总体地下水补给河水，地下水位由河谷向两岸逐渐抬升。根据钻孔资料，两岸岩体较完整，无溶蚀现象，节理裂隙不发育，地下水位较高，全孔返水，两岸地下水水力坡将降约3%，小于3吕荣的岩体深度范围为0～15 m，局部较深，平均深10 m;小于1吕荣的岩体深度范围为15～80 m，平均深50 m。坝区钻孔水文地质试验资料统计详见表1。

2 坝址工程地质条件评价

2.1 坝基（肩）岩体体工程地质分类及物理力学参数的选择

坝址出露地层以T1yn1灰岩为主，据坝址所取2组常规样，多数岩块单轴饱和抗压强度为[Rc]=40～50 MPa，岩石强度较高，属中硬岩类。岩体呈层状结构，弱风化至新鮮岩体结构面中等发育（多闭合），无贯穿性结构面，岩体较完整，强度较高，抗滑、抗变形性能力较强，根据坝基岩体工程地质分类，属BⅢ2类岩体。据平硐资料显示，强风化岩体卸荷带较发育，局部钙化较严重，岩体完整性相对较差，抗滑、抗变形性能力受结构面和岩块间嵌合能力控制，根据坝基岩体工程地质分类，属BⅣ1类岩体。

考虑结构面影响，坝基岩体综合物理力学参数建议取值见表2。

2.2 建基面选择

坝址河段河谷狭窄，河谷两岸及河床均为T1yn1浅灰色中至厚层灰岩、蠕虫状灰岩及白云质灰岩夹少量薄层状泥质灰岩，弱风化岩体呈层状结构，结构面中等发育（多闭合），无贯穿性结构面，岩体较完整，强度较高，抗变形能力较强，属BⅢ2类岩体;强风化岩体卸荷带较发育，局部钙化较严重，岩体完整性相对较差，抗滑、抗变形性能力受结构面和岩块间嵌合能力控制，属BⅣ1类岩体。两岸山体较宽厚，岸坡稳定，河流河床及岸坡覆盖层不厚，岩体风化不深，选用弱风化下部岩体作为大坝基础持力层。经类比，岩体承载力可满足设计荷载要求，坝基工程地质条件较好。

2.3 抗滑稳定性评价

左右岸及河床均为T1yn1浅灰色中至厚层灰岩、蠕虫状灰岩及白云质灰岩夹少量薄层状泥质灰岩。坝基未见顺河向断层和规模较大的控制性结构面，因此，坝基抗滑稳定主要受层面和裂隙面组合控制;坝基岩体呈层状结构，岩层倾向上游、倾角25°，层间未见软弱夹层，层间咬合较好，坝址下游无深潭和跌坎发育，不存在深层滑动问题，坝基抗滑稳定性较好。

2.4 绕坝渗漏问题

坝址区为T1yn1碳酸盐岩强岩溶含水层，坝基岩体为T1f2透水性较强的碎屑岩地层。坝址区河床下游河流较平缓，形成岩溶管道的水动力条件较差，主要为裂隙型渗漏;两岸坡岩体为强岩溶含水层，左岸上部山体较平缓，洼地较多，冲沟发育较少，大多经洼地补给地下水，其岸坡补给型岩溶管道较发育。据左坝肩钻孔资料显示，地下水位较高，钻孔地下水位高程为1 680.07 m。由于钻孔岩芯完整，未见溶蚀现象发育，且抽水实验时水位不回升，故结合坝址区实际情况，推测该水位为假水位。右岸下游河间地块发育，山体较单薄，其上部山体没有较大的平台、洼地等，各向均有冲沟排泄，且上部第二段岩体较完整，厚约100 m，形成局部分水岭，起到屏蔽作用，地表冲沟具有排水作用，地下水下渗有限。右岸下游侧河湾地带T1yn1中下部有岩溶泉S13出露，出露高程为1 744.00 m，枯季流量约5 L/s，补给源主要为下游地块，且高程均比正常蓄水位高程高出39 m以上，说明坝址区地下水位向下游是抬高的，T1yn1河边有泉水出露，流量较小，但常年有水，说明岩溶发育较弱;钻孔岩芯较完整，未见溶蚀现象，地下水位高程为1 690.25 m，比下游S13泉水出露高程底约70 m。综上所述，右岸T1yn1属弱岩溶地块的可能性较大。由于坝址区为强可溶岩，形成管道型及裂隙渗漏的可能性均较大，需要进行坝基和两岸防渗处理。由于坝址区左右岸上游侧正常蓄水位以上均有T1yn2作相对隔水层，左右岸下游侧正常蓄水位以上均有T1f2作隔水层，左右岸均有T1f2、T1yn2作隔水层，因此按最短原则布置：两岸防渗边界均考虑接T1f2;左岸防渗边界均接T1f2，右岸防渗边界接上游侧T1yn2;左右岸防渗边界均考虑接T1yn2。

防渗处理原则及防渗线路选择：左右岸防渗边界均接T1f2可靠隔水层。两岸防渗帷幕线按最短原则布置，两岸防渗边界可接正常蓄水位与T1f2新鲜岩体的交界，左岸防渗下限深入T1f2以下5 m，同时满足深入地下水位以下10 m;河床防渗深入下部T1f2，同时满足岩体透水率不大于3 Lu以下10 m。

左岸T1yn1有岩溶泉S22发育，岩溶管道和水流量均较小，推测该管道在防渗线上高于正常蓄水位，不需要作特殊处理。

3 结论及建议

本文通过该水库坝址工程地质条件分析可知，坝基工程地质条件较好，两岸山体较宽厚，岸坡稳定，河流河床及岸坡覆盖层不厚，岩体风化不深，弱风化下部岩体作为大坝基础持力层可满足设计荷载要求。右岸T1yn1属弱岩溶地块，坝址区为强可溶岩，因此形成管道型及裂隙渗漏的可能性均较大，需要进行坝基和两岸防渗处理。由于坝址区左右岸上游侧正常蓄水位以上均有T1yn2作相对隔水层，左右岸下游侧正常蓄水位以上均有T1f2作隔水层，由于左右岸均有T1f2 、T1yn2作隔水层，因此按最短原则布置：两岸防渗边界均考虑接T1f2;左岸防渗边界均接T1f2，右岸防渗边界接上游侧T1yn2;左右岸防渗边界均考虑接T1yn2。

参考文献：

[1]熊灿娟，唐瑶，陶先智.某水库工程地质条件评价[J].科技经济导刊，2019（25）：103，102.

[2]刘勇，杨秀华，杨兰.中型水库坝址工程地质条件分析及坝型比选[J].水利规划与设计，2018（8）：134-136.

[3]曲芯雨.龙门洞口水库地质条件分析及坝型优化比选[J].陕西水利，2019（9）：127-128.