溝座水庫大壩工程地質(zhì)條件及評價

摘 要：水城縣溝座水庫位于灣河中上游河段阿家開溝上，樞紐工程區(qū)建筑物由重力壩（最大壩高45.8m）、取水兼泄洪放空隧洞底孔、溢洪道等組成。推薦上壩線經(jīng)地質(zhì)條件綜合分析認為：水庫誘發(fā)地震的可能性小，蓄水條件好；壩址區(qū)巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，可能會出現(xiàn)繞壩裂隙型滲漏，需作防滲處理。

關(guān)鍵詞：溝座水庫；大壩工程；地質(zhì)評價

1 工程概況

水城縣溝座水庫位于北盤江左岸一級支流古牛河右岸支流灣河中上游河段，屬珠江流域北盤江水系。庫壩區(qū)位于果布嘎鄉(xiāng)高石村西部約3.5km的阿家開溝上，距果布嘎鄉(xiāng)約8.0km，有果布嘎至高石村的鄉(xiāng)村泥結(jié)石公路通過庫壩區(qū)、料場區(qū)，交通條件較好。溝座水庫主要以煙水灌溉為主，兼顧人畜飲水，工程規(guī)模為Ⅳ等小（1）型[1]。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

推薦上壩線位于1號沖溝至2號沖溝之間，壩段長約135m，河流流向近N向，河谷呈基本對稱“V”型，左岸地形坡度30°～40°，右岸地形坡度40°～55°，局部為陡壁。河床高程1646～1649m，谷底寬約12～30m，河床縱比降2.39%，設(shè)計正常蓄水位1681.5m高程時，河谷寬101.7m，寬高比為2.49。

2.2 地層巖性

上壩線河床及兩岸地層巖性為二疊系中統(tǒng)峨眉山玄武巖，厚度大于100m。第四系河床沖洪積層（Qal+pl）物質(zhì)成份為砂卵礫石，主要分布于河床底部，厚度0～4m；殘坡積層（Qel+dl）主要成份為粉砂質(zhì)粘土夾碎石，分布于兩岸緩坡地帶，厚度0.5～12.0m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)無大型構(gòu)造發(fā)育，主要為玄武巖特有的柱狀節(jié)理，發(fā)育密度大，規(guī)模小，在強風(fēng)化巖體中充填物明顯，進入弱風(fēng)化巖體逐漸閉合。壩址區(qū)最發(fā)育節(jié)理裂隙有3組：①N20～80E/NW∠34～86°，②N30～80E/SE∠38～88°，③N40～80W/SW∠60～83°。一般延伸長均小于1m，寬1mm左右，主要充填鐵錳質(zhì)、巖屑及少量泥質(zhì)。

2.4 水文和物理地質(zhì)條件

壩址區(qū)地層主要為峨嵋山玄武巖（P2β），為相對隔水層，主要含基巖裂隙水。壩址區(qū)總體地下水橫向補給河水，地下水位由河谷向兩岸逐漸抬升。壩肩強風(fēng)化巖體破碎，裂隙發(fā)育，連通性較好，多呈張開狀，巖體透水率較大，一般大于5Lu，滲漏形式為裂隙型滲漏。壩址區(qū)河床分布有部分沖洪積層，岸坡有部分殘坡積層，其余無不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育、分布。

3 大壩工程地質(zhì)條件及評價

3.1 巖體物理力學(xué)性質(zhì)及巖體質(zhì)量分類

3.1.1 室內(nèi)巖石（塊）物理力學(xué)試驗。工程勘察共取6組巖樣（弱風(fēng)化-微新巖體）進行室內(nèi)試驗，試驗成果為：單軸飽和抗壓強度最高值為61.37MPa，最低值為31.11MPa，平均抗壓強度值46.24MPa，屬中硬巖。

3.1.2 壩基巖體結(jié)構(gòu)及質(zhì)量分類。壩址區(qū)地層巖性為峨嵋山玄武巖（P2β），裂隙較發(fā)育，根據(jù)試驗資料及聲波測試結(jié)果，強風(fēng)化巖體完整性系數(shù)為0.36，巖體完整程度為較破碎，單軸飽和抗壓強度Rc<30MPa。巖體基本質(zhì)量等級分類，壩址區(qū)強風(fēng)化巖體屬于Ⅴ類巖體；巖體強度低，抗滑、抗變形性能差。弱風(fēng)化巖塊單軸飽和抗壓強度為30MPa

3.2 建基面選擇

壩址區(qū)出露地層為峨嵋山玄武巖，河床內(nèi)砂卵石層厚4～6m，風(fēng)化較嚴重，含泥較重，且砂含量較高，總體承載力較差，強風(fēng)化巖體呈碎裂、散狀結(jié)構(gòu)，抗滑穩(wěn)定性較差，不宜作建壩基礎(chǔ)，建議以弱風(fēng)化巖體作為壩基持力層。兩岸坡地形坡度30～55°，局部為陡壁，左岸覆蓋層厚0.5～10m，右岸覆蓋層厚0.5～3m，主要為玄武巖全風(fēng)化碎石土，承載力較低；強風(fēng)化巖體呈碎裂、散狀結(jié)構(gòu)，屬BⅣ2類巖體，巖體強度較低，抗變形能力較弱，不宜作剛性壩基礎(chǔ)；弱風(fēng)化巖體較完整，局部破碎，巖體強度較高，抗變形能力較強，屬BⅢ2類巖體，可作重力壩壩基持力層，綜合分析，建議以弱風(fēng)化巖體上部作為壩肩持力層。

3.3 壩基承載力及壓縮變形

壩基開挖至建基面后，弱風(fēng)化巖體較完整，（P2β）玄武巖綜合允許承載力2500～3500kPa，滿足最大壩高承載力要求。壩基巖體為塊狀玄武巖，巖體均一性較好，無軟弱夾層，弱風(fēng)化巖體較完整，巖體強度高，不存在壓縮變形問題。局部裂隙發(fā)育地帶，可深挖回填處理。

3.4 抗滑穩(wěn)定性評價

淺層抗滑穩(wěn)定：主要沿大壩與巖體接觸面滑動或沿淺層部位的層面滑動，強風(fēng)化巖體內(nèi)裂隙多閉合，延伸長多小于1m，聯(lián)通率較低，沿裂隙面滑動的可能性小，巖層緩傾下游。深層抗滑穩(wěn)定：壩基巖體呈塊狀結(jié)構(gòu)，壩址下游無跌坎及深潭發(fā)育，壩區(qū)未發(fā)現(xiàn)順河向大型緩傾裂隙或不利結(jié)構(gòu)面，不存在深層滑動底滑面，不構(gòu)成深層滑動的邊界條件，因此，河床壩基不存在連續(xù)深層滑動面，加上巖體抗剪強度較高，不存在深層滑動問題。

3.5 邊坡穩(wěn)定性評價

3.5.1 自然邊坡穩(wěn)定性評價

左岸自然坡度為30～40°，覆蓋層深0.5～10m，主要成分為黃褐色砂質(zhì)土夾碎石，機構(gòu)稍密，現(xiàn)狀穩(wěn)定；右岸自然坡度40～55°，覆蓋層深0.5～3m，局部基巖裸露，覆蓋層主要成分為黃褐色砂質(zhì)土夾碎石，結(jié)構(gòu)稍密，現(xiàn)狀穩(wěn)定。

3.5.2 開挖邊坡評價

壩基：河床覆蓋層主要成份為塊石、漂石和砂卵、礫石，厚3～5m，壩基嵌深開挖至弱風(fēng)化巖體，河床上、下游側(cè)將形成近10m高的邊坡，建議進行放坡處理。壩肩：左岸坡自然坡度30～40°，覆蓋層深0.5～10m，右岸坡自然坡度40～55°，覆蓋層厚0.5～3m。施工開挖時局部覆蓋層邊坡大于10m，在開挖過程中可能會出現(xiàn)局部范圍滑塌，建議采用放坡開挖及支護處理。壩肩巖體破碎，壩肩施工開挖后將形成約30m的高邊坡，且受節(jié)理裂隙影響，在開挖過程中可能會出現(xiàn)滑塌或掉塊，建議進行合理放坡開挖，并按每10m高設(shè)一級馬道，同時進行必要的施工處理。施工開挖后，坡面巖體完整較差，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，建議進行合理放坡，并作永久性支護處理。

3.6 防滲處理意見

壩肩弱風(fēng)化以上巖體較破碎，裂隙發(fā)育，連通性較好，多呈張開狀，巖體透水率較大，弱風(fēng)化以下巖體巖體透水率較小。左岸地下水水力坡降為10～30%；右岸地下水水力坡降為20～35%。由于壩址區(qū)巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，可能會出現(xiàn)繞壩裂隙型滲漏，需對壩基和兩岸進行防滲處理。防滲方案采用帷幕灌漿進行防滲，防滲帷幕線沿壩軸線布置，壩頂高程以上垂直等高線向山體延伸。

3.7 大壩基坑涌水評價

大壩河床基坑為峨眉山玄武巖，地下水類型主要為基巖裂隙水。但壩址區(qū)強風(fēng)化帶裂隙較發(fā)育，雨季地表、地下水易沿裂隙、溶縫排向基坑。因此，需做好基坑排水處理設(shè)計。

3.8 抗沖刷問題評價

壩址河段河谷寬緩，河床砂卵石層堆積較厚，結(jié)構(gòu)松散，顆粒小，母巖主要為玄武巖，建議抗沖刷系數(shù)K>2，下伏基巖為玄武巖，抗沖刷能力較強，建議玄武巖巖體抗沖刷系數(shù)：強風(fēng)化巖體K=1.5～1.7；弱風(fēng)化巖體K=1.3～1.35。

4 結(jié)束語

壩址區(qū)地層主要為峨嵋山玄武巖（P2β），為相對隔水層，主要含基巖裂隙水。壩基開挖至弱風(fēng)化巖體中下部作為壩肩持力層，允許承載力為2500～3500kPa。壩址區(qū)巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，可能會出現(xiàn)繞壩裂隙型滲漏，防滲帷幕面積8434m2，總進尺2812m。建議在施工階段及時跟蹤壩基巖體質(zhì)量，進一步優(yōu)化建基面高程。

參考文獻

[1]貴州新中水工程有限公司.水城縣溝座水庫工程初步設(shè)計報告[R]，2012.

作者簡介：王寨維（1982，9-），男，貴州桐梓人，本科，助理工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)工作。