贵州某拟建水库成库条件分析

张黔飞

（1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司,贵州 贵阳 550081；2.中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院岩土工程有限公司,贵州 贵阳 550081）

0 引言

我国西南地区是典型的岩溶地区,岩溶地区水库工程建设往往存在岩溶渗漏、岩溶塌陷等问题[1-4]。同时西南地区存在大量的私人煤矿,开采极其不规范,形成的采空区相当复杂,对水库工程建设带来十分不利的影响[5-8]。本文以贵州省瓮安县境内的某拟建水库为例,对该典型岩溶及采空区成库项目进行分析论证。

1 工程概况

某拟建水库正常蓄水位1199 m,相应库容250 万m3,死水位1174 m,死库容13 万m3,兴利库容237 万m3,水库校核水位1200.7 m,总库容295 万m3,工程规模等级为Ⅳ等小（1）型。

2 基本地质条件

拟建水库所在的水冲河河段及右岸支沟河段以溶蚀～侵蚀地貌为主,水库蓄水后形成干流库区和支沟库区。库区涉及地层岩性主要有第四系（Q）残坡积层、冲洪积层,二叠系上统合山组（P3h）灰岩、粉砂岩、粘土岩地层,峨眉山玄武岩组（P3β）拉斑玄武岩、硅化晶屑凝灰岩地层,二叠系中统茅口组（P2m）灰岩地层,栖霞组（P2q）灰岩地层,梁山组（P2l）粉砂质粘土岩地层,寒武系上统娄山关组（∈Ol）白云岩地层。拟建水库在区域地质构造上处于瓮安复向斜的东翼,地质构造较简单,岩层单斜,产状一般为N10°～30°E,NW∠46°～56°。库区发育2 条小断层f 1和f 2,均属正断层,f 1发育于支沟库区末端,产状N85°E,SE∠40°,延伸长约500 m～1000 m；f 2发育于干流库区土地塘垭口处产状N42°W,SW∠62°,延伸长约400 m。库区可溶岩广泛分布,根据可溶岩地层岩性、层组结构及岩溶发育程度等,将栖霞组（P2q）、茅口组（P2m）可溶岩层划分为强岩溶化岩层,娄山关组（∈Ol1+2）、合山组第三段（P3h3）可溶岩层划分为中等岩溶化岩层。

3 水库渗漏分析评价

3.1 库区岩溶渗漏分析评价

如前所述,拟建水库主要分干流库区和支沟库区。干流库区右岸邻谷即为支沟库区,两库区本就相连通,不存在沿河间地块渗漏问题。因此仅对干流库区左岸邻谷和支沟库区右岸邻谷进行渗漏分析。

（1）干流库区左岸邻谷渗漏分析

干流库区左岸邻谷为瓮安县城所在槽谷南部,谷底较为宽阔平缓,靠近库区的县城东侧城市道路高程1105 m～1110 m,属拟建水库干流库区左岸低邻谷。干流库区左岸分布的合山组第二段第一、三层（P3h2-1、P3h2-3）均为粘土岩、粉砂岩,最低处经过土地塘垭口靠库外侧,高过水库正常蓄水位,其余段均穿过地形分水岭,其中的粘土岩、粉砂岩层总厚度达80 m,在没有人为揭穿（煤矿开采）的情况下,是可靠的隔水岩层。经过干流库区土地塘垭口处发育小断层f 2,但f 2未延伸到正常蓄水位线以下库盆,其导致库水外渗的可能性小。因此,干流库区不存在库水向左岸邻谷的岩溶渗漏问题[9]。

（2）支沟库区右岸邻谷渗漏分析

支沟库区右岸邻谷为小寨邻谷,小寨邻谷谷底自然情况下比支沟库区谷底略高,但当水库正常蓄水后,则成为支沟库区的低邻谷。支沟库区主要由娄山关组（∈Ol1+2）白云岩组成,该地层为中等岩溶化含（透）水层,但支沟库区与小寨邻谷谷间地块地形分水岭整体较为雄厚、高大,且靠小寨邻谷侧坡腰1250 m高程出露一泉水,由此推测谷间地块大部分段均存在高于正常蓄水位的地下分水岭,唯一薄弱处为支沟出口上游侧右岸垭口,该垭口较为低矮、单薄,推测该处地下水位较正常蓄水位要低,且垭口两侧冲沟顺岩层走向发育。因此,水库存在沿垭口向库外小寨邻谷渗漏的可能性[10]。

3.2 坝址区岩溶渗漏分析评价

坝址位于现水冲河水库库内,坝址区河谷呈狭窄的“V”形谷,两岸地形基本对称。坝基主要位于茅口组（P2m）灰岩地层内,坝基岩体为强透水岩层,溶洞、溶蚀裂隙发育,尤其是左岸坝基岩体岩溶发育程度高。因此,水库存在绕坝渗漏的可能性[11]。

3.3 库区采空区渗漏分析评价

王家庄煤矿矿洞进口位于干流库区左岸库外的王家庄后侧山脚,煤矿矿洞往东（山体内）水平开挖300 m左右到达煤层,然后顺着煤层分北巷和南巷开挖,其中北巷开挖前进150 m便结束,目的是保护北面的水冲河水库,南巷则开挖2500 m到达长田坎煤矿。煤层产状N15°E,NW∠50°,煤层从库区正常蓄水位线以下通过,库盆内存在的通风井即为王家庄煤矿开采出地表形成的天窗。因此,煤层在库区正常蓄水位以下分布段均为潜在的渗漏通道。

4 防渗处理建议

4.1 邻谷防渗处理

垭口西侧山体有梁山组（P2l）隔水岩层做依托；垭口东侧山体雄厚,存在高于1199 m的地下水位,同样可以为防渗做依托。

因此,建议在垭口处布置防渗帷幕,西侧接山体内梁山组（P2l）地层（无可靠地下水位可接时）,东侧接山体内1199 m高程以上地下水位,并向两端各延伸15 m,帷幕顶界为水库正常蓄水位1199 m,底界伸入地下水位以下15 m～20 m,底界高程1185.0 m～1176.0 m,底界在微风化地层下部至新鲜岩体上部,帷幕呈倒梯形。

4.2 坝基防渗处理

坝基置于茅口组（P2m）灰岩地层中,下部无隔水岩层可依托,建议防渗帷幕底界均伸入到新鲜岩石中,确保防渗帷幕可靠。坝址左岸的合山组第二段第一层（P3h2-1）粉砂岩、粘土岩和坝址右岸的梁山组（P2l）粉砂质粘土岩均分布连续,厚度稳定,出露位置高,是良好的防渗边界。

因此,建议两岸防渗帷幕的两端端点分别进入P3h2-1粉砂岩、粘土岩及P2l粉砂质粘土岩地层,底界则伸入到下部新鲜岩石中。

4.3 采空区防渗处理

采空区渗漏通道入口位于库盆底部,针对库盆采空区复杂渗漏条件,采用水平防渗为主、垂直防渗为辅的综合防渗方案。

水平防渗可以采用膨润土防水毯进行防渗,膨润土防水毯布置在正常蓄水位线外加一定超高以下、同时在峨眉山组（P3β）地层以西的整个库盆。另外,建议在做防渗铺盖前先在合山组第一段第一层（P3h1-1）中下部粉砂质粘土岩地层内构筑一道防渗帷幕+防渗墙的防渗体系,作为水平防渗在库内的边界[12],以截断库水或下部岩溶水与合山组地层内采空区的水力联系,形成水平防渗为主、垂直防渗为辅的综合防渗方案。防渗墙向南北延伸,南、北端头均应超过正常蓄水位线,防渗墙顶部应与膨润土防水毯无缝相接,其底部置于基岩上,基岩采用灌浆进行处理,灌浆处理底界应伸入弱风化岩体中下部。

5 结语

综上所述,拟建水库坝址区存在绕坝渗漏问题,库区存在通过支沟库区右岸垭口处的邻谷渗漏问题及干流库区煤矿开采形成的采空区渗漏问题。但经过工程防渗处理后,水库可以成库。