拉寨水库右岸渗漏区工程地质条件分析及评价

2022-10-12龙宜伟

黑龙江水利科技 2022年9期

龙宜伟，肖胶，罗平

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳 550002)

1 概述

贵州省荔波县拉寨水库工程位于贵州省南部黔南州荔波县播尧乡拉平村，珠江流域西江水系樟江的右岸一级支流方村河上，坝址位于拉平村拉寨上游0.8km处；主坝为常态混凝土重力坝，最大坝高33.70m,正常蓄水位780m，总库容1320万m3。

坝线上游约17m发育冲沟，右坝肩坡顶右侧地形下凹，走向N38°E，宽70-110m,长>300m，向下游无地形陡降，凹地最低高程785.35m，比水库正常蓄水位(780.00m)略高,如在这建坝库水会沿上游冲沟途经该凹地沿覆盖层及覆盖层与基岩面接触带向下游渗漏，需对该凹地进行工程处理。

2 基本工程地质条件

该凹地最低高程785.35m，凹地及其附近地形较为平缓，坡度5°～15°，自然边坡稳定；第四系含碎石黏土厚一般2～20.0m，凹地较水库正常蓄水位(780.00m)略高，凹地黏土夹少量风化碎石厚2～22.6m，基岩面最低处高程767.4m，低于正常蓄水位16.3m，下伏基岩为二叠系中统茅口组(P2m)浅灰、灰色中厚层—块状灰岩，岩体强风化层厚2～7m；岩层产状N35°～40°E/NW∠10°～25°，岩体中主要发育2组裂隙：①N50°～55°W/SW∠65°～88°、②N53°～65°W/NE∠78°～89°，无缓倾裂隙发育。

凹地前部与冲沟相连，冲沟内河床至高程770m范围内地形坡度20～40°，基岩基本出露，770m高程以上较为平缓，地形坡度5～15°，第四系含碎石黏土厚一般2～5m,岸坡为逆至斜向坡，自然边坡稳定,水库蓄水后局部较陡岸坡处地方可能引起库岸再造，产生滑塌，但规模不大，对水库影响不大。

凹地第四系覆盖层具松散介质特征，为CⅤ类土体；强风化带岩体呈碎裂状，结构面发育～很发育，多张开，岩块间嵌合力差，为BⅣ2类岩体；弱风化带岩体呈次块状或中厚层状结构，结构面发育，岩块间嵌合力较好，贯穿性结构面不多见，岩体较完整，局部完整性差，抗滑、抗变形性能受结构面和岩石强度控制，属BⅢ2类岩体。

3 残坡积黏土物理力学试验及建议值

在凹地区取12件原状土样进行了室内土工试验及现场3个试坑的原位渗透测试，试验成果统计见表1。

表1 土工试验成果统计表

该凹地覆盖层具有较好的物理力学性能，渗透系数低，属弱透水性。物理力学参数建议值：非饱和状态下黏土料物理力学参数：内摩擦角10°，C值 0.025 MPa，压缩模量5.0MPa，饱和状态下黏土料物理力学参数：内摩擦角6°，C值 0.015 MPa，压缩模量4.0MPa；渗透系数5.0×10-5m/s[1]。

4 工程地质评价

4.1 处理方案的选择

凹地一带覆盖层深厚，如修混凝土重力坝方案开挖期不可避免产生高边坡，最大边坡高达35m，且以土质边坡为主，边坡稳定性差，边坡支护工程量大且不可控，同时开挖期和运行期也存在较大安全隐患，投资投资大，所以混凝土重力坝适宜性差；如修均质土坝对地基基础要求较低，料源丰富，可就近取材，局部地形略低于坝顶高程783.7m，局部地形稍为不够，但较为完整，具备需修建均质土坝副坝条件；轴线下移30m处凹地最低高程785.35m，高于坝顶高程783.7m,地形完整，具备地表灌浆条件。根据工程地质条件分析及结合技术经济综合比较后，建议采用地表灌浆方案。

4.2 地表灌浆方案工程地质条件评价

右坝肩地表帷幕灌浆方案轴线位于主坝轴线下游30m处，从地形上来看，凹地最低高程785.35m，高于坝顶高程783.7m, 凹地走向N38°E，长>300m，向下游无地形陡降，无临空面现象，整体稳定性好，地形已满足大坝要求，仅需考虑防渗。

根据拉寨水库工程黏土料场土工试验成果可知：天然含水量为34.9%～44.1%，平均值38.1%；天然密度(g/cm3)为1.65～1.78，平均值为1.72；孔隙比为1.0538～1.3612，平均值1.1835；黏土渗透系数为1.52×10-5～5.91×10-5cm/s，平均值为3.82×10-5cm/s；非饱和状态下黏土料物理力学参数：内摩擦角21.6°～38.1°，平均值12.1°，C值为21.6～38.1kPa，平均值 31.9kPa，压缩模量5.0～6.8MPa，平均值5.8MPa。该凹地覆盖层具有较好的物理力学性能，渗透系数低，属弱透水性。因此，覆盖层作充填灌浆处理后，提高了土体本身结构和抗渗能力，充填灌浆处理后渗流是稳定的；强风化带岩体呈碎裂状，结构面发育-很发育，多张开，岩块间嵌合力差，透水性强，由于地下水长期频繁活动，覆盖层和强风岩体接触带及强风化岩体内的一些细小的黏土颗粒会被水流带走，地基存在一定程度的渗流破坏，可结合大坝防渗帷幕灌浆处理，经防渗帷幕处理后，渗流是稳定的。基岩面与覆盖层接触带为薄弱带，需加强覆盖层与接触带灌浆处理[2]。