花園水庫溢洪道(方案Ⅰ、Ⅱ)工程地質條件比較

王曉初，鄭 佳

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 概況

根據設計方案，溢洪道分為方案Ⅰ和方案Ⅱ兩種，方案Ⅰ溢洪道大部分位于河右岸山前臺地區，局部位于漫灘區，其軸線走向為34°;方案Ⅱ溢洪道大部分位于左岸低山丘陵區，進出口部位位于漫灘區，其進口軸線走向為349°。

2 方案Ⅰ溢洪道工程地質條件

2.1 地質概況

溢洪道位于右岸山前臺地地帶，局部(進口處)位于漫灘區，地表高程256.00～258.00 m，地面平緩。基巖主要由二迭系下統高家窩棚組凝灰巖組成。

另外，通過物探資料分析，解釋1條構造破碎帶Ff1，位于距 XHY5鉆孔向下游103.75 m附近，縱波波速為2 200 m/s，寬為10 m，傾向下游出口方向。

地下水為基巖裂隙水，賦存于基巖裂隙中。地下水水化學類型為:HCO3－—Ca2+型。

2.2 巖(土)體特征

第四系更新統坡、洪積層(dl+plQp)，包括:低液限黏土:黃色，稍濕，可塑，黏性一般。分布于臺地區，厚約1.30～2.70 m，頂面高程254.64～255.02 m。

碎石混合土:黃色，稍濕，可塑，黏性一般，碎石含量＞30%，棱角狀。分布于臺地區，厚約0.40～2.50 m，頂面高程252.82～254.24 m。

巖體可劃分全風化、強風化、弱風化和微風化4個風化帶。

全風化巖體鉆探巖芯呈散體狀，僅在進口處揭露，厚度約0.50 m，下限高程為250.78 m。縱波速度 Vp=630～750 m/s。

強風化巖體鉆探巖芯多呈散體狀，厚度1.40～2.50 m，下限高程為 249.28～252.84 m。縱波速度 Vp=630～750 m/s。

弱風化巖體鉆探巖芯多呈短柱狀，厚度8.00～17.70 m，下限高程為231.58～242.32 m巖石質量指標RQD=20% ～60%(常見值)。縱波速度Vp=2 100～2 400 m/s。

微風化巖體鉆探巖芯多呈長柱狀，巖石質量指標RQD=30% ～90%(常見值)。縱波速度Vp=3 600～4 300 m/s。

另外，在弱風化～微風化巖體內取了1組巖樣進行室內物理力學試驗，其成果見表1。

表1 巖石物理力學試驗成果表

2.3 地基穩定性評價

該建筑物底板高程在245.50～254.50 m，進口段底板位于①層級配不良中礫中，其容許承載力［R］=300 KPa(建議值)，抗沖刷性能差，存在滲透穩定問題;閘室段底板座于弱風化凝灰巖巖體中，巖體穩定性較好。沖刷坑底板大部分座于強風化凝灰巖巖體中，沖刷系數經驗值為K=0.9～1.2，局部座于③層碎石混合土，其容許承載力［R］=220 KPa(建議值)，抗沖刷性能差，存在滲透穩定問題，建議采取適當的工程處理措施。

巖體的抗剪斷參數及巖體與混凝土間的抗剪斷參數經驗值見表2。

溢洪道處巖體需進行開挖，巖體的永久邊坡比建議值見表3。

表2 巖體力學參數表

表3 巖土體的永久邊坡比建議值一覽表

溢洪道地基土上部為第四系松散層，巖性主要為級配良好中礫。級配良好中礫在動水壓力作用下易產生滲透變形，滲透破壞類型為管涌型，建議設計中①層級配良好中礫允許水力比降取J允=0.15為宜。

溢洪道基地基土的級配良好中礫為強透水含水層坑，基坑開挖會產生基坑涌水。

溢洪道基礎位于地下水位以下，地下水會對溢洪道產生浮托力，設計時應進行抗浮穩定驗算。

2.4 環境水對混凝土的腐蝕性評價

根據《水利水電工程地質勘察規范》(BG50487－2008)，對地表水與地下水對混凝土的腐蝕性進行判定，地下水和地表水對混凝土均無腐蝕。

3 方案Ⅱ溢洪道工程地質條件

3.1 地質概況

溢洪道大部分位于左岸低山丘陵區，進出口部位位于漫灘區，地面坡度5°～35°。基巖主要由二迭系下統高家窩棚組凝灰巖組成。

另外，在鉆孔XHY12和XHY13處，巖心極破碎，大部分呈泥土狀，判斷可能存在斷裂構造，通過物探資料分析，解釋2條構造破碎帶 Ef1、Ef2，分別位于距XHY11鉆孔向下游373.69 m及741.69 m附近，縱波波速分別為1 300m/s及1 900m/s，寬均為5m，均傾向下游。

地下水為基巖裂隙水，賦存于基巖裂隙中。地下水水化學類型為:HCO3－—Ca2+型。

3.2 巖(土)體特征

第四系全新統沖積層(alQ42)，低液限黏土:黃色，稍濕，可塑，黏性一般。分布于漫灘區，厚約3.00 m，頂面高程256.05～257.13 m，局部夾級配良好細砂薄層。局部上覆0.30 m有機質土。

粉土質細砂:黃色，稍濕，松散，含有大量黏、粉粒。分布于漫灘區(進口段)，厚約1.40 m，頂面高程258.22 m。局部上覆0.30 m有機質土。

第四系全新統沖積層(alQ41)，級配不良中礫:黃色，飽和，中密，粒徑以10～20 mm居多，磨圓圓，余為中、粗砂等，分布于漫灘區，厚度2.20～7.00 m，局部未揭穿。

巖體可劃分強風化、弱風化和微風化3個風化帶。

強風化巖體鉆探巖芯多呈散體狀，厚度＞5.50 m，下限高程為233.00～273.00 m。縱波速度Vp=460～880 m/s。

弱風化巖體鉆探巖芯多呈短柱狀，厚度約為10.00 m，該風化帶局部未揭穿，巖石質量指標RQD=18% ～40%(常見值)。縱波速度Vp=1 800～2 400 m/s。

微風化巖體鉆探巖芯多呈長柱狀，巖石質量指標RQD=30% ～90%(常見值)。縱波速度Vp=3 600～4 300 m/s。

3.3 地基穩定性評價

建議基礎座于弱風化凝灰巖巖體中。沖刷系數經驗值為 K=0.9～1.2。

巖體的抗剪斷參數及巖體與混凝土間的抗剪斷參數經驗值見表4。

表4 巖體力學參數表

溢洪道處巖體需進行開挖，巖體的永久邊坡比建議值見表5。

表5 巖土體的永久邊坡比建議值一覽表

3.4 環境水對混凝土的腐蝕性評價

根據《水利水電工程地質勘察規范》(BG50487－2008)，對地表水與地下水對混凝土的腐蝕性進行判定，地下水對混凝土一般酸性型和碳酸型弱腐蝕。

4 溢洪道工程地質條件比較

方案Ⅰ溢洪道大部分位于河右岸山前臺地區，局部位于漫灘區，地勢平緩，軸線較短，全、強風化帶厚度1.40～3.00 m，且通過勘探資料分析，解釋1條構造破碎帶;方案Ⅱ溢洪道大部分位于左岸低山丘陵區，進出口部位位于漫灘區，地面坡度5°～35°，軸線較長，強風化厚度＞5.50 m，在鉆孔XHY12和XHY13處，可能存在斷裂構造，且通過勘探資料分析，解釋2條構造破碎帶。由此判斷，方案Ⅰ溢洪道工程地質條件明顯好于方案Ⅱ溢洪道。

［1］水利電力部水利水電規劃設計院.水利水電工程地質手冊［K］.北京:水利水電出版社，1985.

［2］王曉初.龍江縣花園水庫工程地質勘察報告.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2011:44－50.

［3］中華人民共和國水利部.GB50487－2008水利水電工程地質勘察規范［S］.北京:中國計劃出版社，2009.