東風水庫工程地質條件分析及評價

摘要：東風水庫投入運行30多年來，在防洪、灌溉方面發揮了一定作用，目前，水庫滲漏是影響水庫發揮其功效的最主要工程地質問題。本文通過對水庫工程地質條件的研究、分析，確定了水庫存在的主要工程地質問題，對工程地質問題進行了工程地質評價，并對處理措施提出建議，對工程的除險加固施工具有重要作用。

關鍵詞：東風水庫；地質條件；地質評價

1 工程概況

東風水庫位于秦皇島盧龍縣境內青龍河的支流上，壩址位于劉家營鄉東風村東北，緊靠山體而建，水庫以上控制流域面積5.5km2，水庫總庫容100萬m3，興利庫容86.4萬m3，死庫容6.6萬m3。是一座以防洪、農田灌溉為主結合養殖等綜合利用的小（一）型水庫。水庫由攔河壩、放水洞、泄洪洞及溢洪道組成。壩型為粘土斜墻式，壩頂高程107.4m，壩頂寬4m，壩長277m，最大壩高16.4m。攔河壩迎水面均為干砌石護坡。

東風水庫于1975年10月竣工，工程經過多年運行，水庫滲漏問題嚴重，尤其高水位運行時，水庫滲漏導致上下游水頭差加大，在長時間作用下沿滲漏帶形成貫通上下游的滲漏通道，水庫容易發生險情；嚴重影響水庫的防洪功效，存在較大的安全隱患。滲漏問題成為影響水庫發揮其功效的主要工程地質問題。

2 地質條件

2.1 地形地貌

庫區地貌為低山丘陵區，溝谷發育，水庫緊靠山體而建。壩址區地面高程91.5～110.0m。

現代河床高程88.0～91.5m，河流兩岸為太古界三屯營組片麻巖。

2.2 地層巖性

根據1：1000地質測繪成果和勘探資料，工程區地表出露及鉆孔揭露的地層巖性主要有第四系全新統人工堆積（rQ）填土；第四系全新統沖洪積（al+plQ4）含壤土碎石、粗砂及沖積（alQ4）含壤土碎石；太古界遷西群三屯營組（Ars）片麻巖等。

2.3 地質構造與地震

近場區未發現大的地質構造。該區地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期0.40s，相當于地震基本烈度Ⅶ度區。

2.4 水文地質條件

本區有季節性凍土，凍土期為11月～次年3月份，標準凍土深度0.88m。

庫區地下水位埋藏較深，主要是靠大氣降水補給。2010年勘探期間地下水埋深7.9～11.5m，地下水位87.02～92.28m。以第四系地層孔隙潛水和基巖裂隙水兩種形式存在。

庫水、地下水均屬重碳酸硫酸鈣鎂型水，呈弱堿性，水質較好。工程區地表水、地下水對混凝土不具腐蝕性；地表水、地下水在干濕交替情況下對混凝土結構中的鋼筋不具腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

3壩址區工程地質條件及評價

3.1 地質條件

根據鉆孔資料，壩址區地質結構屬土巖多層結構，按地層時代、巖性及空間分布特征，將壩址區地層劃分為3個工程地質層，由上至下分述如下。

第①工程地質層：壤土（rQ），紅褐色，稍濕～濕，硬塑～可塑，含約5～15%的礫石，塊徑0.5～1.5cm，成分主要為片麻巖。層厚5.3～7.8m，底板高程90.88～100.14m。粘土斜墻及壩體填筑土，分布普遍。

第②工程地質層：含壤土碎石（al+plQ4），灰黃～灰褐色，濕，可塑，中密，碎石含量約65～80%，塊徑一般3～8cm，最大14cm，成分為片麻巖，含約20～35%的壤土，局部夾壤土、粗砂透鏡體。層厚2.6～3.5m，底板高程87.58～89.41m。主要分布于壩體填土底部及庫區。

第③工程地質層：片麻巖（Ars），灰黃色、青灰色，中粒變晶結構，片麻狀構造，礦物成分主要為石英、長石及角閃石等，巖石混合巖化強烈，多有石英巖脈侵入。全風化巖芯多呈塊狀夾泥狀，碎塊手可掰碎，厚 3.5～7.2m，底板高程84.38～94.04m；強風化巖芯多呈塊狀，局部呈短柱狀，一般塊徑1～5cm，一般厚2.0～6.0m，局部大于8m，未揭穿；弱風化巖芯多呈柱狀，局部呈短柱狀，一般柱長4～10cm，最大達21cm，勘探深度內未揭穿。壩址區分布普遍。

3.2地質評價

3.2.1壩體粘土斜墻

（1）室內試驗成果表明，粘土斜墻巖性為中、重粉質壤土，粘粒含量22.2%，天然含水率19.3%，干密度1.63g/cm3，液性指數0.12，呈硬塑狀，壓縮系數0.34Mpa-1，具有中等壓縮性，最優含水量18.0%，滲透系數建議值為6.0×10-5cm/s，具弱透水性，以上數據表明壩體土質量較好。

（2）根據本次勘察結果分析，粘土斜墻填筑土料上部成分較雜，多含有角礫，局部含有碎石和風化砂粒，斜墻填筑土料質量不均。

3.2.2壩體土

①下游壩坡探坑資料顯示，壩體填筑土巖性主要為壤土，成分較雜，均含有碎石及風化砂粒，為壤土夾全風化巖混合料碾壓而成。

②下游壩坡排水棱體多處破損。

3.2.3庫岸

水庫庫岸山體寬厚，無大的貫通性構造發育，節理裂隙輕～中度發育，巖體較為完整，不存庫岸滲漏問題。

3.2.4壩基

通過對大壩壩體粘土斜墻、壩體土、庫岸的詳細的地質調查與勘察工作，壩體粘土斜墻、壩體土、庫岸巖土體工程地質性質較好，均不存在滲漏問題；據此說明東風水庫滲漏問題的根源為壩基及壩肩滲漏。

鉆孔壓水試驗成果表明，壩基全風化片麻巖透水率16.37Lu，屬中等透水；強風化片麻巖透水率9.62Lu，局部達17Lu，屬弱～中透水；弱風化片麻巖透水率2.2Lu，屬弱透水。壩基巖體節理裂隙發育，尤其是全風化片麻巖，透水率大，鉆進過程中漏水嚴重；綜合分析，全、強風化片麻巖是滲漏的主要通道。

壩基基巖頂部以上分布厚度2.6～3.5m的含壤土碎石層，層底高程87.58～89.41m；粗砂層層底高程90.22m。滲透系數建議值分別為3.0×10-3 cm/s、2.5×10-2 cm/s，透水性較強，是壩基滲漏的主要通道之一。

綜上所述，壩基含碎石壤土層、粗砂層及全、強風化片麻巖是壩基滲漏的主要通道，壩基滲漏范圍廣，滲漏層厚度大，建議對壩基進行防滲處理。

3.2.5壩肩

左壩肩巖頂部以上分布厚3m的粗砂透鏡體，層頂高程約93.22m，滲透系數為2.5×10-2 cm/s，透水性強，左壩肩壩基全風化片麻巖透水率15Lu，屬中等透水。根據現場勘察，左壩肩基巖裸露，地表多為全風化片麻巖，多呈砂狀。綜上分析，左壩肩部位全風化片麻巖及粗砂透鏡體為繞壩滲漏的主要通道。

4結語

（1）大壩粘土斜墻填筑土料上部成分較雜，多含有角礫，局部含有碎石和風化砂粒，斜墻填筑土料質量不均。壩體填筑土巖性主要為壤土，成分較雜，均含有碎石及風化砂粒，為壤土夾全風化巖混合料碾壓而成，總體壩體填筑質量較好。

（2）壩基全、強風化巖體是滲漏的主要通道，左壩肩部位全、強風化巖體及粗砂透鏡體為繞壩滲漏的主要通道。建議壩基進行防滲處理。建議采用防滲墻處理方案，能夠較為安全、可靠的防滲措施。

（3）作為中、小型水庫除險加固的工程地質勘察工作，應當全面察明壩體、壩基、庫區的工程地質、水文地質條件，并應結合工程運行期的地質調查作出明確結論，以便為除險加固的設計工作和設計方案提供可靠依據。

參考文獻：

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[2] SL31-2003，《水利水電工程鉆孔壓水試驗規程》[S].

[3] 河北省水利水電勘測設計研究院.秦皇島市盧龍縣東風水庫除險加固工程初步設計工程地質勘察報告[R].2010.

作者簡介：張磊（1981-），男（漢族），河北保定人，工程師，主要從事水利水電工程地質勘察及研究工作