格蘭德水庫壩址工程地質條件評價

趙 超

(安徽省水利水電勘測設計院,安徽 蚌埠 233000)

格蘭德水庫壩址工程地質條件評價

趙 超

(安徽省水利水電勘測設計院,安徽 蚌埠 233000)

通過對厄瓜多爾格蘭德水庫壩址地形地質條件、壩基覆蓋層、壩基巖土體變形、壩基抗滑穩定、壩基及壩肩滲漏、壩基土液化等主要工程地質問題進行分析與評價，認為壩基覆蓋層軟弱且存在地震液化問題，需進行加固處理；兩岸山坡覆蓋層具分散性和中等透水性需作清基處理；兩岸壩肩、壩基及巖體表層呈中等透水性需進行防滲處理。

格蘭德水庫;壩址;工程地質條件

1 工程概況

格蘭德水庫地處厄瓜多爾共和國馬納比省喬內市境內,水庫壩址位于普拉塔納列斯河與格蘭德河交匯處下游1 km處的格蘭德河上,通過控制格蘭德河道流量來降低喬內市遭受洪水襲擊的危險,同時具有保障喬內市城市供水、工業供水、灌溉以及毗鄰人口用水供給等多重功能。水庫總容積1.13億m3,可用容積0.76億m3,無用容積0.086億m3;最高水位65.00 m,最低水位48.00 m,豐水期最高水位68.05 m。工程由大壩、左岸導流洞、右岸引水隧洞、左岸溢洪道等建筑物組成,其中大壩為粘土心墻堆石壩,長285 m;壩頂高程69.50 m,底寬約300 m,經開挖處理后的最大壩高46.5 m。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

大壩兩壩頭間直線距離約285 m,河谷底寬120～150 m,現狀主河槽位于河床右側部位,枯水期時河寬約15 m,水深約0.5 m。左岸為105～135 m寬河漫灘,兩岸呈近對稱的“U”型谷。

左岸山峰高程約180 m,左岸壩址區110 m高程以下地形坡度32°～38°,110～165 m高程地形坡度21°～29°,165 m高程以上地形趨于平緩;右岸山峰高程約180 m,右岸壩址區140 m高程以下地形坡度30°～45°,140 m高程以上地形坡度15°～20°。

2.2 地層巖性

壩址區出露的地層巖性主要為第四系全新統輕粉質壤土、細砂沉積物和坡積物以及白堊系細砂巖和粉砂巖,根據鉆探及地面地質測繪成果,壩址區的主要地層有:

① 層 低液限粘土,夾薄層松散—稍密狀細砂,含微量5～20 mm中礫,軟塑,具飽水后分散性。主要分布在河床部位,層厚變化較大,左側部位厚度大多在11.00～33.40 m,右側部位大多在2.10～7.00 m。

② 層 細砂,夾薄層軟塑狀低液限粘土,含微量5～30 mm中礫,中密,飽和。主要分布在河床部位,層厚1.50～25.50 m。

③ 層 坡積層,以低液限粘土為主,夾10～90 cm微風化細砂巖塊石,含微量5～20 mm中礫,具飽水后分散性。主要分布在河床兩側山坡及右側河床深部,左岸厚度8～13 m,右岸厚度8～10 m,右側河床部位厚約13 m。

④ 層 粉砂巖,微風化,灰黑色,巨厚層,巖體完整,構造裂隙極不發育,屬極軟巖。呈近水平狀分布在左岸山坡54 m高程以上。

⑤ 層 細砂巖,微風化—新鮮,巨厚層,巖體完整,構造裂隙極不發育,屬極軟巖。僅在左岸山坡38.0～53.9 m高程呈近水平狀分布,層厚15.9 m。

⑥ 層 粉砂巖,微風化—新鮮,巨厚層,巖體完整,構造裂隙極不發育,表層0.5～4.5 m風化裂隙發育,呈全風化狀,極軟巖。巖層呈近水平狀分布在左岸38.0 m高程以下和河床深部以及右岸整個山坡。

各地層分布及物理力學指標建議值見壩軸線工程地質剖面圖(圖1)。

圖1 壩軸線工程地質剖面圖Fig.1 Profile of engineering geology for dam axis

2.3 地質構造及地震

壩基巖體均為形成于白堊系的巨厚層狀粉砂巖、細砂巖,受地質運動影響較小,壩址區地質構造極不發育,未見有斷層和構造裂隙。壩址區的地層總體產狀近水平,為N50°W,SW∠3°～5°。

區域內地震活動較頻繁,已完成的風險地震分析顯示一次地震事件的加速度不超過地球引力的20%(0.20g),相應地震基本烈度為Ⅷ度。

2.4 水文地質條件

(1) 地下水。壩址區地下水主要為賦存在第四系全新統含中礫細砂層中的孔隙水,以及下部白堊系砂巖中的基巖裂隙水,其主要補給來源為河流及大氣降水。河床部位的地下水位基本在24.45 m左右,與河水位一致;兩岸山坡雖然巖體透水性低,但地下水位埋藏較深,主要原因為山體單薄、近8個月無降水所致。

(2) 巖土體透水性。河床覆蓋層基本由低液限粘土和含中礫細砂組成,其中低液限粘土中夾有薄層細砂,勘察期間在覆蓋層中共進行了25段注水試驗,滲透系數多在7.99E-04～1.60E-05 cm/s之間,平均為1.99E-04 cm/s,總體為中等—弱透水性;壩基肩巖體基本由微風化—新鮮的粉砂巖和細砂巖組成,勘察期間共在基巖里進行了22段壓水試驗,壓水試驗成果基本在0.00～3.96 Lu之間,微風化—新鮮巖體總體為弱—微透水性,全風化巖體由于風化裂隙發育,推測為中等—強透水性。

3 工程地質條件分析與評價

3.1 壩基(肩)巖土體穩定性評價[1]

壩基覆蓋層由低液限粘土和細砂組成,承載力和抗剪強度較低,對于壩高46.5 m的土壩,可能會產生較大的地基沉降,也易在大壩上下游壩基處產生滑動,建議對壩基覆蓋層進行振沖碎石樁處理,樁端應進入地基壓縮層和潛在的滑動面以下,同時由于各土層在空間的出露、厚度以及分布極不均勻,將產生較大的差異變形,設計時應根據各種土層具體的空間分布,適當調整樁長和樁間距,以適應地基變形。

兩岸壩肩均分布有8～13 m厚的低液限粘土坡積物,具分散特性,飽水后強度將急劇降低,將在壩基產生較大的附加沉降,同時在大壩上游水位變化范圍內,可能將土中的細顆粒逐步掏空,從而影響壩體穩定,兩岸壩肩應將表層的坡積物和全風化巖體清除,將壩體坐落在微風化—新鮮巖體上。

兩岸壩肩的建基面基本由微風化—新鮮的粉砂巖或細砂巖組成,其承載力為450～470 kPa,能夠滿足壩基要求,不存在強度不足問題,上述兩種巖體均為巨厚層狀,未見有斷層、裂隙等構造出現,一般不存在影響壩肩穩定的地質構造,兩岸壩肩巖體穩定。

3.2 滲透穩定及壩基滲漏

壩基河床部位分布有6～40 m厚低液限粘土和細砂,總體為中等透水性,大壩建成后將在上下游產生最大約40 m的水頭差,如不進行處理,將產生管涌等滲透變形,直接影響壩體和壩基穩定,建議在大壩壩軸線部位設置一道截滲墻,墻底應進入下部穩定的微風化粉砂巖中,壩基河床部位相對不透水層在基巖面以下1.00～5.00 m,設計時還應在截滲墻底部布置帷幕灌漿,帷幕灌漿深度應伸入至基巖相對不透線層以下。

壩基左岸相對不透水層在基巖面以下埋深(q≤3.0 Lu)3～5 m,壩基右岸相對不透水層在基巖面以下埋深7～9 m,兩岸均存在繞壩滲漏現象,應進行帷幕灌漿防滲處理,兩岸防滲帷幕線應沿壩軸線伸入到相對不透水層。

3.3 壩基土液化

本區域的地震基本烈度為Ⅷ度,需進行液化判別,壩基河床部位的②層飽和細砂15 m深范圍內,標貫擊數在5～23之間,不能滿足規范的液化判別要求,均存在液化可能,需進行防液化處理,具體處理方法可結合壩基的振沖碎石樁進行,處理范圍應適當擴大至上下游壩腳以外,以免地震時由于土層的液化影響上下游壩腳的穩定。

4 結語

格蘭德水庫壩基覆蓋層軟弱需進行振沖碎石樁地基處理,處理深度及樁間距應根據所在位置覆蓋層厚度進行調整;壩基兩岸巖體完整構造不發育,壩基巖體穩定;兩岸山坡覆蓋層具分散性和中等透水性需作清基處理,壩基及巖體表層呈中等透水性需進行防滲處理;兩岸壩肩存在繞壩滲漏現象,需進行帷幕灌漿處理;壩基細砂存在地震液化問題,需進行抗液化處理。

[1] 中華人民共和國水利部.水利水電工程地質勘察規范:GB50487—2008[S].北京:中國計劃出版社,2009.

(責任編輯：陳文寶)

Evaluation of Engineering Geological Conditionsin the Dam Area of Grand Reservoir

ZHAO Chao

(AnhuiSurveyandDesignInstituteofWaterConservancyandHydropower,Bengbu,Anhui233000)

Based on the analysis and study of engineering geological conditions of the dam site in Ecuador Grand reservoir,the major engineering geological problems are analyzed and evaluated,such as the dam site topographic and geological conditions,dam foundation covering layer,dam foundation rock and soil deformation,anti slide stability of dam foundation,dam foundation and abutment leakage,dam foundation soil liquefaction,etc. Results show：the covering layer of the dam foundation is week,and has a problem of seismic liquefaction,it should be reinforced;the covering layer of both hillsides have dispersty and medium permeablitty,it must be cleared;medium permeability exist on dam foundation,both abutments and the surface of the rock,that need anti-seepage treatment.

Grand reservoir; site of the dam; engineering geological conditions; evaluation

2015-09-15;改回日期:2015-12-11

趙超(1970-),男,高級工程師,水文地質與工程地質專業,從事水利水電工程地質勘察工作。E-mail:371096231@qq.com

TV697.2+3; P642

A

1671-1211(2016)04-0631-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.04.019

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160707.1528.034.html 數字出版日期:2016-07-07 15:28