懶龍河水庫工程左岸河間地塊工程地質條件分析

□張 磊 □武興亮(貴州省水利水電勘測設計研究院)

1 工程概況

懶龍河水庫工程位于貴州省西部六枝特區新場鄉與牛場鄉的界河—懶龍河上。工程主要任務是供水及發電。工程混凝土拱壩最大壩高74 m，壩頂高程1247 m；水庫正常蓄水位1242 m，回水河段長約4.70 km，正常蓄水位時總庫容為1305萬m3，電站裝機3500 kW。該工程于2012年11月開工，計劃工期3 a。

2 區域地質概況

工程場地近場區構造相對簡單，新構造運動在大面積間歇性隆升背景下，除北西向威寧—水城斷裂帶活動明顯、具備發生中強地震的地震構造環境外，其它地區沒有發現明顯的差異升降活動和第四紀新生斷裂，不具備發生強震的地質構造環境條件。

工程區地震動峰值加速度為0.05 g，相應的地震基本烈度為Ⅵ度，區域構造穩定性好。

3 河間地塊工程地質條件

3.1 地形地貌

建壩河流懶龍河屬烏江流域三岔河右岸一級支流。河流整體上由西北方向流向東北方向，于岔河寨處匯入三岔河，匯口處高程1175 m。庫區河段無大的跌水，出露高程為1185.20～1242.00m，平均比降12.10‰。庫盆區河谷整體上為斜向谷，兩岸地貌類型主要為溶蝕-侵蝕地貌，左岸河間地塊為溶蝕臺地，沖溝發育相對較少。懶龍河在壩址下游約800 m處匯入三岔河，三岔河匯口處至上游約3.80 km河段河床出露高程1175.00～1186.40 m，該河段與懶龍河構成河間地塊，三岔河為懶龍河左岸的低鄰谷。

3.2 地層巖性

庫區出露地層均屬碳酸鹽巖地層，主要為：三疊系下統永寧鎮組第四段(T1yn4)灰色泥質白云巖，夾多層膏溶角礫巖，主要分布在河間地塊頂部及三岔河下游岸坡；第三段(T1yn3)灰色中厚至厚層灰巖，下部夾少量深灰色泥質灰巖、泥晶灰巖，主要分布在庫區兩岸岸坡至坡頂；第二段(T1yn2)灰色薄至中厚層泥質灰巖、鈣質泥巖夾灰巖，主要分布在庫區兩岸岸坡；第一段(T1yn1)灰色中厚～厚層灰巖，下部為呈互層狀的極薄層泥巖與泥灰巖(T1yn1-1)，壩址區未見底，廣泛分布在庫區和壩區，為壩址的持力層。夜郎組第三段(T1y3)，紫紅色、灰黃色、黃綠色厚層砂質泥巖、泥質粉砂巖，位于壩區河床底部約30 m以下。

3.3 地質構造

3.3.1 斷層

河間地塊內區域性斷層構造較少，典型代表為高屯坡斷層，其為張扭性斷層，長度約11 km，斷距約60 m，走向N10～30°E，傾向SE，傾角65～75°，斷層破碎帶寬度10～30 m，局部影響帶寬30 m，在壩址下游約320 m處與河道大角度相交穿過，因此該斷層對建壩成庫無明顯影響。

3.3.2 褶皺

庫區發育的主要褶皺有雞場背斜，其為一寬緩的NE向背斜，延伸長度6 km，核部出露T1yn2地層，翼部出露T1yn3地層，翼部到核部的巖層傾角50～20°。北東端為背斜傾伏端，庫首左岸上官寨一帶為背斜南西揚起端。

4 河間地塊水文地質條件

4.1 巖溶

4.1.1 地表巖溶

形態主要表現為溶溝、溶槽和洼地。河間地塊內溶溝、溶槽發育相對較少，走向無規律，切割深度小。洼地發育亦較少，其形狀、結構各異，總體特點是發育高程高，周邊被山體圍限，底部較平坦，并堆積有較厚的粘土層，但總體規模均不大。

4.1.2 地下巖溶

形態主要表現為溶洞和巖溶系統。河間地塊內溶洞主要發育在T1yn1-2地層內，但數量少，規模小。河間地塊內T1yn3地層中巖溶管道較發育，但規模亦較小。

4.2水文地質

根據現場調查，左岸河間地塊因集雨面積狹小，泉水出露較少，流量亦較小。

4.2.1 地下水類型

河間地塊內地下水類型主要為碳酸鹽巖巖溶水（賦存地層T1yn1-2、T1yn3、T1yn4）；基巖裂隙水（賦存地層 T1yn2、T1yn1-1）；松散巖類孔隙水（賦存地層Q）。

4.2.2 含水巖組劃分及其透水性

河間地塊內巖組水文地質劃分及其透水性如下：①強巖溶層組，T1yn3，強透水層；②中等巖溶層組，T1yn1-2、T1yn4，中等透水層；③弱巖溶層組，T1yn1-1、T1yn2，弱透水層、相對隔水層；④非巖溶層組，T1y3，隔水層。

4.2.3 地下水的補、徑、排關系

左岸河間地塊內T1yn3地層灰巖廣泛覆蓋于地表，其下T1yn2地層則在懶龍河及三岔河岸坡地帶出露，地表水從T1yn3地層節理裂隙、溶溝、溶槽及溶洼、落水洞等入滲后受T1yn2地層泥巖隔水層阻隔后沿T1yn3與T1yn2地層接觸面以泉點形式排泄，極少部分沿構造裂隙和節理裂隙入滲至深部，分散地排泄至三岔河或懶龍河。

4.2.4 水化學特征

對壩區河段河水取樣進行水樣簡分析試驗表明，河水水質類型為[C]NaⅠ型，為碳酸鹽鈉質水；根據GB50487-2008附錄L環境水對混凝土的腐蝕性評價，該水樣對混凝土結構物無腐蝕性，對混凝土中鋼筋無腐蝕性，對鋼結構為弱腐蝕性。

5 河間地塊滲漏分析

5.1 河間地塊地下水位情況

5.1.1 河間地塊地下水位勘察

為查明河間地塊內地下水位情況，在上官寨南北兩側布置了兩個水文勘探孔。根據孔內水位觀測，河間地塊內地下水與懶龍河河床水位間水力坡降為0.5%～0.8%，這表明河間地塊內地下水位低平，但存在地下分水嶺。

5.1.2 河間地塊地下水低平原因分析

5.1.2.1 水文地質封閉條件不良

河間地塊自上而下覆蓋有T1yn3、T1yn2及T1yn1-2地層，其中T1yn2地層為相對隔水層，其分布高程普遍高于1350m。T1yn2地層阻礙了上部T1yn3地層內地下水向下部T1yn1-2地層中滲透，使得T1yn3地層中地下水被迫從T1yn3與T1yn2地層在岸坡上的分界線附近以下降泉的形式排泄。河間地塊集雨面積狹小，而其排泄基準面在懶龍河及三岔河岸邊的出露長度達7.30 km，加之上部T1yn2相對隔水層的隔水作用及排泄基準面的出露巖層為T1yn1-2中等巖溶透水層，使得該河間地塊難以富集地下水，因此該河間地塊水文地質封閉條件不良。

5.1.2.2 構造地質封閉條件(雞場背斜)因素

雞場背斜沿NE－SW向從河間地塊上呈弧線狀劃過。在該背斜的兩側，分布有7個水文勘探孔。根據鉆孔內地下水位觀測背斜NW側3個鉆孔的地下水位普遍高于背斜SE側4個鉆孔的地下水位100 m左右，這說明雞場背斜對于河間地塊內地下水富集狀態起到了控制作用。

結合雞場背斜兩側鉆孔水位觀測資料及河間地塊地層結構可知，雞場背斜NW側地下水位普遍較高是由于T1yn2地層在埋深很深時起到了良好的隔水作用，使上部含水地層可以蓄積地下水，而背斜SE側因T1yn2地層埋藏較淺時，河間地塊無法在水庫蓄水高程內富集地下水，同時T1yn1-2含水地層中的地下水因補給條件差、排泄條件好而低平。

河間地塊內地下水低平并遠低于水庫正常蓄水位，因此需著重考慮左岸防滲線端點及下限。

5.2 河間地塊無通向三岔河巖溶通道

河間地塊在水庫正常蓄水位高程范圍內出露地層均為T1yn1-2，大量鉆孔在該地層內均未遇到掉鉆現象。同時地表調查表明，河間地塊懶龍河與三岔河沿岸均未有泉點出露，這說明河間地塊內無通向三岔河且低于水庫正常蓄水位的巖溶通道。

6 河間地塊防滲帷幕布置

根據位于河間地塊上水文勘探孔對河間地塊地層的揭露情況看，河間地塊內地層透水率一般較小，但受雞場背斜影響，節理裂隙較為發育，巖芯采取率低并造成正常蓄水位以下多段壓水試驗無壓力，這說明河間地塊內難以尋獲穩定可靠的弱透水區域作為防滲帷幕端點。因此防滲帷幕端點接上游遠處地下高水位區更為可靠。

對河間地塊上雞場背斜兩側鉆孔孔內地下水位進行分析，壩線上游上官寨一帶地下水位高于水庫正常蓄水位，因此建議防滲帷幕接上官寨附近高水位區，端點為地下水位與正常蓄水位的交點，長度約1.30 km。同時由于左岸自左壩肩至上官寨一帶帷幕端點處T1yn1-1相對隔水層逐漸傾伏加深，其頂端分布高程遠低于地下水位，因此考慮采用懸掛式帷幕進行防滲，帷幕下限為枯水期穩定地下水位以下20 m。