瑞安市某水庫主壩區工程地質條件分析

陳東勇　陳國山　徐歡榮

摘 要：該水庫位于瑞安市錦湖街道新星村長山溪中，為小（一）型水庫。文章對該水庫主壩區的工程地質條件進行分析，并結合大壩特點進行分析，針對研究結果提出了合理建議，相關研究結論對類似工程具有一定借鑒意義。

關鍵詞：水庫；主壩區；工程地質條件

中圖分類號：TV223.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0166-02

1 工程概況

該水庫位于瑞安市錦湖街道新星村長山溪中，水庫集雨面積3.9 km2，主流長度1.0 km，河道坡降7.69%，水庫總庫容172萬m3，正常庫容111.7萬m3，為小（一）型水庫。水庫主壩為黏土心墻壩，壩頂高程61.6 m，最大壩高19.1 m，壩頂寬約5.0 m，壩頂長度87.995 m，正常蓄水位58.00 m，迎水坡坡比1：3.85～1：1.67，背水坡坡比1：2.94～1.90。水庫副壩分南北二條，均為黏土心墻壩，北副壩壩頂高程61.4 m，最大壩高為9.6 m，壩頂寬約3.2 m，壩頂長度為114.2 m，迎水坡坡比1：1.8～1：2.48，背水坡坡比1：2.91～2.08。南副壩壩頂高程62.6 m，最大壩高為4.4 m，壩頂寬約3.65 m，壩頂長度為39.2 m。溢洪道為寬淺式，進口底高程為57.5 m，進口寬度14 m。放空隧洞為城門洞型，尺寸2×2 m，長度199.79 m，進水口高程46.00 m，出水口高程42.85 m。

2 水庫區地質概況

2.1 地形地貌

該水庫位于瑞安市境內西北部，區內地形總趨勢呈東北高西南低，屬低山～丘陵區。水庫庫岸山體上部陡峻，山坡坡度30～40？觷，溪谷多呈“V”字型，覆蓋層厚度較薄，下部稍平緩，山坡坡度15～25？觷，溪谷多呈“U”字型，覆蓋層厚度較厚，河谷中漫灘、階地較不發育，表現出以下切為主的侵蝕剝蝕地貌形態。區內植被發育，水土保持較好。

2.2 地質構造與地震

本區屬我國東南沿海二等地震帶的東北端，接近三等地震帶，受遠場地震波影響，為少震或弱震區，近代地震的特點是強度弱，震級小，頻度低。

根據《浙江省地震目錄統計》，近兩個世紀，溫州市及鄰域曾發生三次具破壞烈度的地震，分別是發生于1813年10月17日的溫州4.75級地震（震中烈度Ⅵ度），1926年6月29日浙閩交界以東海域5.25級地震和1960年7月21日平陽東海域5.0級地震，但它們對本域均未造成破壞性損失；另外還有3.0～3.9級地震7次，小于3.0級地震>10次。

按1990年全國地震區劃圖，本區為基本穩定區，未劃入震級>5級的危險區。據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2001），本區地震動峰值加速度屬0.05 g區，抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第二組，擬建場地屬抗震不利地段。

2.3 地層巖性

工程區地層巖性較簡單，出露的地層主要有：①第四系全新統松散堆積物（Q4）：由黏土、粉質黏土、塊石、含碎石粉質黏土組成，沿平緩山坡、山麓地段及沖溝、河床、河漫灘分布。厚度一般小于4 m。②侏羅系上統九里坪組酸性凝灰巖（J3j）：灰白色，凝灰質結構，塊狀構造，局部具有流紋狀構造。是晚侏羅世火山活動第二旋回晚期的產物，下伏高塢組熔結凝灰巖。③侏羅系上統高塢組凝灰巖（J3g）：淺灰色，巖性為流紋質晶屑玻屑熔結凝灰巖，為中酸性、酸性火山碎屑巖，凝灰質結構，假流紋狀構造。晶屑多為石英、長石及少量暗色礦物，是晚侏羅世火山噴發第一旋回全盛時期的產物。

2.4 水文地質條件

工程區屬亞熱帶海洋性季風氣候區，濕潤多雨，地表水系較發育，逕流水活躍。河水流量受降雨影響，季節性變化較大。工程區內地下水主要為第四系松散堆積物中的孔隙潛水和基巖裂隙水，孔隙潛水主要分布于中部山間盆地、平緩山坡、山麓、溝谷，河床及兩岸地段，賦存介質為第四系沉積土和坡殘積土中，含水層為含黏性土的碎石，埋藏較淺，厚度變化大，水位變化大，季節性變化大，富水性較貧乏～中等，向低洼處以泉的形式、蒸發、植物蒸騰向外排泄。基巖裂隙水分布于低山丘陵區，基巖透水性較差，多屬弱透水巖層。賦存介質為凝灰巖的風化裂隙和構造裂隙，含水層厚度變化大，無統一地下水位，富水性變化較大。主要受大氣降水補給，沿裂隙向溝谷及平原區以泉的形式排泄。

2.5 庫區工程地質條件評價

庫區淹、浸沒區未發現大片農田、文化古跡及有開采價值的礦產，未見土地沼澤化、鹽漬化，不存在淹、浸沒問題。由于庫區山體下部覆蓋層較厚，且修建鄉村道路時對山體進行了少量開挖，另庫區分布有多個小型采石場，有一定量的固體顆粒在流水沖刷條件下淤入庫區，存在一定的淤積問題，庫岸坡度較小，地形較為平緩，不會引起大規模的庫岸塌滑，庫岸基本穩定。

3 主壩工程區工程地質條件及評價

主壩為黏土心墻壩，迎水坡采用干砌塊石護坡。壩基為侏羅系上統高塢組淺灰色凝灰巖，左右壩肩為侏羅系上統九里坪組灰白色凝灰巖。

3.1 壩體

壩體填筑土（rQ）自上而下分別描述如下：第Ⅰ層塊石：為大壩迎水坡護坡塊石，層厚0.3 m，部分為卵石，直徑30～40 cm，個別大于50 cm。塊石護坡體多呈弱風化狀，部分呈強風化狀，巖性雜亂，多為凝灰巖，塊石間夾有少量黏性土，且塊石間結合不緊密，空隙較大，呈松散狀。第Ⅱ1層角礫混粉質黏土：黃～黃褐色，稍濕，中密狀。碎石含量約15%，礫石含量約占25%，砂粒含量約占15%，粉黏粒含量約占45%。碎石粒徑30～40 mm，最大粒徑為200 mm，碎石呈棱角狀，巖性較單一，為凝灰巖，大部分呈強風化狀。粗顆粒分布不均勻，土質不均勻，主要分布壩體高程約46 m以上，為建壩時從附近山挖掘的風化及殘坡積土。第Ⅱ2層含角礫粉質黏土：灰黃色～深黃色，稍濕，可塑～硬塑狀，中等壓縮性。碎石含量約5%，礫石含量約占20%，砂粒含量約占10%，粉黏粒含量約占65%。碎石粒徑20～30 mm，最大粒徑為80 mm，碎石呈棱角狀，巖性較單一，為凝灰巖，大部分呈強風化狀。粗顆粒分布不均勻，土質不均勻。主要分布壩體高程約46 m以下，為建壩時從附近山挖掘的風化及殘坡積土。

迎水坡高程56 m以下護坡塊石在波浪沖蝕下部分已塌落，高程56 m以上部分塊石松散，空隙較大，部分已塌落，并生長少量雜草，塊石對壩體的防護作用明顯減弱，部分塊石呈強風化狀，強度及抗沖能力一般，由于部分塊石有較好的磨圓度，導至塊石間隙較大。

背水坡壩體與兩岸山體接觸帶未修建截、排水溝，山體坡面匯水對壩體有一定的沖刷作用，對壩坡穩定不利。

壩體填筑土由Ⅱ1與Ⅱ2組成，填筑土料來源于附近山體表層的風化及殘坡積土，Ⅱ1與Ⅱ2層分層界線一般在高在46 m，Ⅱ1層較Ⅱ2層碎石含量高，Ⅱ1層較Ⅱ2層工程特性稍差。

3.2 壩基工程地質條件及評價

壩址所處兩岸山體不對稱，左岸山體高大、厚實，山坡稍陡，山坡坡度25～30？觷，山頂高程約80 m。右岸山體略顯得單薄。相對左岸山體稍緩，山勢低矮，山體坡度在10～15？觷。兩岸山體基巖均有裸露，現狀穩定。河床內沖洪積層厚度2～4 m，呈侵蝕剝蝕地貌形態。植被較發育，且水土保持較好。

左右壩肩上部為侏羅系上統九里坪組灰白色凝灰巖，下部為侏羅系上統高塢組淺灰色凝灰巖。庫區壩肩左側山體表層為強風化層，厚1～2 m，下伏弱風化巖體，坡度20～25？觷，抗沖刷能力較差，存在小規模的坍塌，不會危及壩體安全，右側山體平緩，坡度10～15？觷，現狀穩定，分析認為不存在近壩庫岸穩定問題。

Ⅲ2層強風化凝灰巖：灰黃色，淺灰色，巖體破碎，巖芯呈碎塊狀，半柱狀，節理、裂隙較發育，該層與壩體接帶漏水較嚴重，注水試驗中，注水試驗滲透系數K=5.2×10-3～8.50×10-3 cm/s，屬中等透水性。

Ⅲ3層弱風化凝灰巖：淺灰色，塊狀構造，局部具有假流紋狀構造。河床兩岸基巖大部裸露，較完整，表面呈弱風化狀態。河床內基巖裂隙較發育，見鐵、錳質渲染，巖芯呈短柱狀、碎塊狀、長柱狀，節理、裂隙較發育，一般為陡傾角，閉合～微張。

根據地質調繪結合鉆探成果，建壩時已進行清基處理，壩址區內未見第四系松散堆積物分布。強風化層在壩軸線壩中地段缺失，左右壩肩及壩軸線上、下游地段均有分布。左壩肩由上游至下游強風化層厚度逐漸變薄，厚度1～2 m，至背水坡與壩體接觸帶弱風化狀基巖裸露，右壩肩強風化層厚約0.5 m。迎水坡側左右庫岸巖體均呈強風化狀，巖體破碎，背水坡側左右山體巖體呈弱風化狀，巖體較完整。

據調查，老涵洞2002年采用套井回填法進行封堵，涵洞至壩肩段及右壩肩段進行防滲處理，現老涵洞仍存在滲漏現象，流量3L /min，右壩肩背水坡馬道下游側3 m處存在滲漏，流量0.6 L/min。

綜上所述，下游左右山體巖體較完整，未見滲漏點，存在繞滲的可能性小，壩體與壩址接觸帶（強風化層）滲透系數為壩體填筑土的4～5倍，分析認為左右壩肩均存在不同程度的接觸滲漏，由于壩體填筑土滲透系數大，老涵洞封堵左右壩肩防滲處理長度較短，未徹底解決滲漏問題。

4 結論與建議

工程區域構造基本穩定，本區地震動峰值加速度屬0.05 g區，抗震設防烈度為6度，設計地震分組為第二組，屬抗震不利地段。原有資料及研究結果表明，壩體填筑土體為凝灰巖風化層及殘、坡積土，土體中碎礫石含量較高。壩體填筑土不能滿足《碾壓式土石壩設計規范》中壩體填筑土防滲性能的要求。套井回填土不能滿足《碾壓式土石壩設計規范》中的防滲體防滲性能的要求。壩體填筑土不能滿足現行《碾壓式土石壩設計規范》中壓實度的要求。該大壩在其安全性能方面存在較多隱患，建議對大壩進行除險加固處理。

參考文獻：

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