青山水庫(kù)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

崔 瑞

(遼寧水利職業(yè)學(xué)院，沈陽(yáng)110122)

1 工程概況

遼寧省葫蘆島市青山水庫(kù)工程由水庫(kù)樞紐工程及其輸水工程組成，是六股河干流上控制性骨干工程。

其中水庫(kù)樞紐工程包括主壩、副壩、溢洪道、輸水洞、壩下交通橋等;輸水工程包括輸水管線、隧洞、加壓泵站、穿越段等。水庫(kù)總庫(kù)容6.61 億m3，為大(2)型水庫(kù)，Ⅱ等工程。

青山水庫(kù)工程的主要任務(wù)是以供水、防洪為主，兼顧灌溉和改善生態(tài)環(huán)境等綜合利用水利工程。

2 壩址區(qū)地質(zhì)條件

壩址區(qū)地質(zhì)條件包括:地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)4個(gè)方面。

2.1 地形地貌

左岸為順河走向平臥的錐狀長(zhǎng)條形山脊，巖石裸露，岸坡較陡，平均坡度35°，局部坡度達(dá)50° ～60°。山脊左側(cè)發(fā)育有約670 ～700 m長(zhǎng)的沖溝，壩端對(duì)應(yīng)的下部溝底高程為66 m，相對(duì)高差40 m。輸水洞和導(dǎo)流洞均布置在左岸這條山脊內(nèi)。

右岸為土質(zhì)邊坡，平均坡度為5° ～6°，呈階梯狀緩斜坡地形，壩端山頂平緩開(kāi)闊，屬劣質(zhì)耕地，坡腳為凸岸堆積地形，漫灘較寬。從山頂向右至溢洪道左側(cè)約310 m，這之間山脊平緩開(kāi)闊，山脊兩側(cè)發(fā)育南北走向的沖溝。

2.2 地層巖性

Ⅰ壩址區(qū)地層巖性比較單一，除第四系松散沉積層外，出露的巖石類(lèi)型均為侵入巖，且以燕山早期第一階段侵入的二長(zhǎng)花崗巖hg52(1)為主，是壩址區(qū)的主體巖性;還有少量玢巖(dn)巖脈和長(zhǎng)英質(zhì)巖脈(gn)侵入巖脈。

第四系(Q4)在壩址區(qū)分布廣泛，按其成因可分為以下4 種類(lèi)型:殘坡積層、重力堆積層、沖積與沖洪積層;巖性有黏土、粉質(zhì)黏土、砂礫石等。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

Ⅰ壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單。構(gòu)造類(lèi)型主要表現(xiàn)為節(jié)理、裂隙及節(jié)理密集帶，在左岸岸邊壩線上、下游及右岸溢洪道等幾個(gè)沖溝中均有分布。根據(jù)壩址左岸節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)結(jié)果，面積裂隙率為0.73% ～4%，直線裂隙率為3.9%左右。根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪和鉆孔巖芯情況看，本區(qū)屬于節(jié)理較發(fā)育區(qū)。

2.4 水文地質(zhì)

Ⅰ壩址區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，根據(jù)地下水含水介質(zhì)及其性質(zhì)，可分為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類(lèi)型。

Ⅰ壩址河水與地下水水質(zhì)較好，感觀上無(wú)色無(wú)味，透明，經(jīng)取樣化驗(yàn):地表河水及地下水均屬HCO3－SO4－Ca 型水。通過(guò)進(jìn)行水質(zhì)分析，初步判定:六股河河水與地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性，對(duì)混凝土中鈉筋無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。

3 壩肩主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

壩肩主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)包括左岸壩肩主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)和右岸壩肩主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)。

3.1 左岸壩肩主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

左岸壩肩巖體為二長(zhǎng)花崗巖，局部夾有玢巖及長(zhǎng)英質(zhì)巖脈。全、強(qiáng)風(fēng)化巖較厚，向岸坡逐漸變薄，巖石強(qiáng)度偏低;弱風(fēng)化巖強(qiáng)度相對(duì)較高，屬中硬巖，巖體完整性較差;微風(fēng)化巖強(qiáng)度相對(duì)較高，屬中硬巖，巖體較完整。

岸坡較陡，邊坡坡角35°左右，從整體看左壩肩工程地質(zhì)條件較好，無(wú)斷裂構(gòu)造，沒(méi)有地下水的影響，因此，左壩肩基本處于穩(wěn)定狀態(tài)［1－3］。

根據(jù)壓水試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合鉆探資料分析，左岸山脊90 m高程以上巖體透水率＞80 Lu，70 ～90 m高程巖體透水率為5 ～50 Lu，70 m高程以下巖體透水率＜5 Lu。山脊中心75 m高程點(diǎn)至河岸邊以上巖體透水率均＞10 Lu，屬中等透水區(qū)，其下巖體基本屬于弱透水和微透水區(qū)，滲漏量很小。

從巖體的滲透性來(lái)看，左岸壩端二長(zhǎng)花崗巖體垂直岸坡深度30 m范圍巖體滲透性較大。另外從地表地貌形態(tài)來(lái)看，山脊左側(cè)發(fā)育有約670 ～700 m長(zhǎng)的沖溝，壩端對(duì)應(yīng)的下部溝底高程為66 m，相對(duì)高差40 m，水庫(kù)蓄水后有可能從左壩端上游發(fā)生滲漏。建議沿山脊向上游進(jìn)行防滲，長(zhǎng)度為150 m。

3.2 右岸壩肩主要工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

右岸壩肩表層絕大部分地區(qū)被第四系松散沉積物或堆積物覆蓋，厚度不均(2 ～5 m)，平均坡度為5° ～6°，呈階梯狀緩斜坡地形，壩端山頂平緩開(kāi)闊，基巖出露很少，壩端地段高程在90 ～97 m。基巖為二長(zhǎng)花崗巖，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，B2 孔右側(cè)全風(fēng)化巖較厚，下限埋深5 ～12 m，左側(cè)全風(fēng)化很薄。

右岸強(qiáng)風(fēng)化巖下限埋深一般4.5 ～22.5 m。弱風(fēng)化巖下限埋深一般10.0 ～36.1 m。該段壩基巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，局部較發(fā)育。從自然歷史和現(xiàn)狀邊坡分析，右岸邊坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)右岸壓水試驗(yàn)成果:右岸C8 至C12 孔埋深20.0 m以上大部分巖體透水率＞5 Lu，局部＞12 Lu，屬于弱～中等透水區(qū)［4－5］;20 m以下大部分巖體透水率＜5 Lu，屬于弱透水和微透水區(qū)。右壩端C12孔埋深20.0 m以下巖體透水率都＜5 Lu，屬弱透水，滲漏量少。

因此，本段基巖上部壓水段透水率較大，不能滿(mǎn)足防滲要求，建議對(duì)該段進(jìn)行防滲處理。

4 黏土心墻砂礫石壩工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

黏土心墻砂礫石壩工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)主要包括3個(gè)方面:

4.1 左岸坡段

本段長(zhǎng)55 m，邊坡坡角35°左右，屬陡坡，地表巖石裸露，巖性為二長(zhǎng)花崗巖，局部夾有玢巖及長(zhǎng)英質(zhì)巖脈。無(wú)斷裂構(gòu)造，節(jié)理局部較發(fā)育，沒(méi)有地下水的影響。

巖體抗風(fēng)化能力較弱，全、強(qiáng)風(fēng)化巖較厚，向岸坡逐漸變薄，巖石強(qiáng)度偏低;弱風(fēng)化巖強(qiáng)度相對(duì)較高，屬中硬巖，巖體完整性較差;微風(fēng)化巖強(qiáng)度相對(duì)較高，屬中硬巖，巖體較完整，底部巖體完整。建議清除表層松動(dòng)巖塊，壩基礎(chǔ)座在強(qiáng)風(fēng)化巖中。考慮下部全、強(qiáng)風(fēng)化巖透水性強(qiáng)，建議采取防滲措施［6］。

4.2 河床段

本段長(zhǎng)225 m，地形較平坦，表層第四系松散地層為單層結(jié)構(gòu)，主要為全新統(tǒng)沖積礫砂及圓礫，層厚為2.00 ～5.30 m，滲透系數(shù)較大，K =1.98 ×10－1c m/s，中密至密實(shí)，重力觸探擊數(shù)一般為5.0 ～18.2，砂礫石層承載力建議值取380 kPa。

覆蓋層下部基巖為二長(zhǎng)花崗巖，無(wú)大的斷層通過(guò)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，以高角度原生節(jié)理為主，不會(huì)影響壩基的穩(wěn)定。

壩基巖體風(fēng)化較弱，河床左段基本沒(méi)有強(qiáng)風(fēng)化巖，弱風(fēng)化巖層也較薄。局部C7 孔表層部分巖體屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化，層厚1.0 m，下部弱風(fēng)化巖厚8.5 m，大部分弱風(fēng)化巖體完整性較差～較完整。

建議壩基置于砂礫層上，但宜清除表層約0.5 m厚松散礫砂及圓礫，以滿(mǎn)足壩體穩(wěn)定要求。礫砂及圓礫層透水性強(qiáng)，強(qiáng)風(fēng)化巖透水性較強(qiáng)，建議采取防滲措施［7－8］。

4.3 右岸坡段

本段較緩，呈階梯狀緩斜坡地形，壩端山頂平緩開(kāi)闊，表層絕大部分地區(qū)被第四系松散沉積物或堆積物覆蓋，厚度不均，以礫質(zhì)土為主，結(jié)構(gòu)松散，承載力建議值為150 kPa，承載力較低。基巖出露很少，壩基巖體主要巖性為二長(zhǎng)花崗巖。巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，全、強(qiáng)風(fēng)化巖強(qiáng)度較低，有一定的承載力。

強(qiáng)風(fēng)化巖埋深較厚。弱風(fēng)化完整性差，屬中硬巖。該段壩基巖體節(jié)理裂隙不發(fā)育，局部較發(fā)育。無(wú)大構(gòu)造通過(guò)。表層松散坡積物承載力建議值為150 kPa，較低，建議清除;壩基座在全風(fēng)化巖上。由于全強(qiáng)風(fēng)化巖透水性較強(qiáng)，建議壩基采取防滲措施。

5 右岸端至溢洪道段分水嶺工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

水庫(kù)正常高庫(kù)水位均處在全風(fēng)化巖段內(nèi)，全風(fēng)化巖體破碎且透水率一般很小，≤5 Lu，屬弱透水區(qū);下部強(qiáng)風(fēng)化巖及弱風(fēng)化巖厚度較薄，巖體完整性差～較完整，透水率一般＜5 Lu，局部＞5 Lu，屬中等透水區(qū)。微風(fēng)化巖透水率＜1 Lu，屬微透水區(qū)。

分析推測(cè)，該段分水嶺不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重滲漏問(wèn)題，但對(duì)局部(B8 孔附近32 m深度以上)透水率較大區(qū)域需進(jìn)行防滲處理，防滲深度10 ～35 m。

6 副壩址區(qū)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

副壩址壩軸線位于分水嶺最低處，地形相對(duì)較開(kāi)闊，山坡較緩，迎水坡與背水坡坡降較小。壩基巖體全、強(qiáng)風(fēng)化巖較厚，并有兩條較寬斷層通過(guò)，巖體完整性差，局部破碎，鉆孔壓水試驗(yàn)結(jié)果表明全、強(qiáng)風(fēng)化巖過(guò)渡帶存在一個(gè)10 m厚的中等透水帶，其它地區(qū)巖體透水性微弱。

壩基通過(guò)的兩條斷層規(guī)模較小，不屬于區(qū)域性斷裂，且不是活斷層，斷層性質(zhì)為壓扭性，并充填有大量泥物質(zhì)，屬阻水?dāng)鄬印?/p>

綜合分析，副壩壩基巖體風(fēng)化十分嚴(yán)重，巖石強(qiáng)度極低，建議清除表層松散坡積物，壩基座在全風(fēng)化巖中，對(duì)全、強(qiáng)風(fēng)化巖做防滲處理［9］。

7 溢洪道工程地質(zhì)條件與評(píng)價(jià)

溢洪道地區(qū)巖體工程地質(zhì)條件較差，巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石強(qiáng)度低，表層大部分巖石呈全風(fēng)化狀，結(jié)構(gòu)松散，抗沖刷能力低。

溢洪道沿線沒(méi)有大規(guī)模斷裂構(gòu)造，但有壓紐性節(jié)理組，與沖溝走向近一致。溢流堰區(qū)沖溝底部全風(fēng)化巖層相對(duì)較薄，兩側(cè)邊坡及以上地區(qū)全風(fēng)化巖較厚。

下部強(qiáng)風(fēng)化巖巖石強(qiáng)度相對(duì)提高，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體完整性差～較完整。由于溢洪道位置全、強(qiáng)風(fēng)化巖較厚，而強(qiáng)風(fēng)化巖中節(jié)理裂隙較少，巖石強(qiáng)度雖然較低，但考慮溢洪道堰體規(guī)模及荷載并不大。

因此，建議堰體建基面選在弱風(fēng)化巖中，對(duì)堰基進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，并對(duì)堰基下游一定長(zhǎng)度沖刷段進(jìn)行防護(hù)。

8 輸水洞工程地質(zhì)條件與評(píng)價(jià)

輸水洞工程位置無(wú)斷層通過(guò)，節(jié)理裂隙局部較發(fā)育，大部分地區(qū)不發(fā)育，節(jié)理走向與洞軸線斜交。除進(jìn)出口部分洞段以外，洞體均在弱風(fēng)化巖及微風(fēng)化巖中穿過(guò)，成洞條件較好。

9 結(jié) 論

從青山水庫(kù)壩址區(qū)域工程地質(zhì)概況、工程地質(zhì)條件及各建筑物工程地質(zhì)條件的分析評(píng)價(jià)來(lái)看，青山水庫(kù)壩址區(qū)工程地質(zhì)條件較好，適宜修建水庫(kù)。

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