滎陽市唐崗水庫工程地質問題及評價

□孫戰爭　□葛仁濤（河南省水利勘測有限公司）

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滎陽市唐崗水庫工程地質問題及評價

□孫戰爭□葛仁濤（河南省水利勘測有限公司）

摘要：唐崗水庫是一座防洪、灌溉等綜合利用的中型水庫，為均質土壩。大壩主壩設計為粘土心墻壩，壩頂高程122.50 m左右，最大壩高15.50 m，壩長375 m，壩頂寬度約6.50 m。主要存在壩填土填筑質量整體較差、壩基滲漏及黃土狀土濕陷等問題，文章針對水庫存在的工程地質問題進行分析、評價，對水庫加固設計、施工具有指導作用。

關鍵詞：水庫；地質問題；評價

1工程概況

唐崗水庫位于滎陽市廣武鎮西2 km的唐崗村，是黃河水系一級支流枯河上的一座中型水庫，枯河發源于滎陽市高村鎮，向東北流經樹河、高村、青臺、唐崗、車莊、代溝、張河、鄭王莊、樊河等村，橫穿京廣鐵路注入黃河，全長31 km，水庫控制流域面積163.40 km2。壩址距唐崗村約400 m，水庫主要建筑物包括大壩、溢洪道、泄洪渠等。

2工程地質條件

2.1地形地貌

唐崗水庫所在河流是黃河支流枯河，屬黃河流域。庫面向西蔓延至滎陽至北邙公路的高村橋（水位超過118 m時），呈西南至東北流向，庫面長約7 km，最寬處達560 m，控制流域面積163.40 km2，區間河道干流長度19.80 km，河道平均比降1.20‰。

唐崗水庫庫區屬丘陵區向平原區過渡帶，庫區兩岸為第四系黃土狀土。

2.2地層巖性

庫壩區地層主要為第四系全新統沖積成因的低液限粉土、含細粒土砂和上更新統沖、洪積成因的低液限粉土及低液限粘土，共劃分為5個土體單元。

2.3地質構造與地震

2.3.1地質構造

勘察區位于華北準地臺，黃淮海坳陷；新構造區分屬豫皖隆起至坳陷區。主體構造線方向為北西向或近東西向。近場區斷裂構造主要有：古滎斷裂、老鴉陳斷裂及須水斷裂帶等：古滎斷裂（F65）：全長約30 km，走向330°，傾向北東，傾角70°，為正斷層。該斷裂為前第四系斷裂。老鴉陳斷裂（F64）：該斷裂為一東傾正斷層，走向西北向，斷距不等，表現為斷層下部斷距大，上部斷距小；斷層錯斷第四系地層，斷點距地表3.50～4.40 m。該斷裂第四紀晚期（晚更新世～全新世）有活動。須水斷裂帶（F62）：由上街斷裂、須水斷裂和中牟斷裂等組成，該斷裂切割了上第三系以下地層，影響到早更新世地層，也沒有切錯到中更新世地層，屬早更新世斷裂。

2.3.2地震

工程區處于豫皖地震構造區。據中國歷史地震目錄記載，本區附近地區近500年來發生有感地震7次，震中震級多為5級左右。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001）：工程區地震動峰值加速度為0.10 g；相當于地震基本烈度Ⅶ度。

2.4水文地質條件

場區地下水位不同，大壩迎水坡馬道鉆孔水位高程115.80～116.02 m，壩頂鉆孔地下水位高程110.56～111.10 m，背水坡地下水位高程在107.20 m左右。從大壩與背水坡之間的高差來看，這些水位均不是場區天然地層中的水位，而是庫水滲入壩體的結果。對工程區各粘性土層取原狀土作室內滲透性試驗，并對河床段壩基下部砂層作了現場注水試驗，各土體單元的滲透系數統計成果見表1。

由表1可知，一般壩體填土為弱至中等透水，截水槽部分填土為弱透水，第②層淤泥質低液限粉土為中等透水，第③層含細粒土砂為中等偏強透水，第④層低液限粉土為中等透水，第⑤層低液限粘土為弱透水。

3大壩工程地質條件

3.1壩體填土

壩體填土分為兩部分，一般壩體填土和截水槽填土，巖性均以低液限粘土為主。

一般壩體填土（QS）：淺黃色，可塑狀，稍具層理，可見碾壓痕跡，偶含鈣質結核，土質不均一，以低液限粘土為主，局部夾低液限粉土。該層以河床中心最厚，層底高程在106～110 m，圍堤處該層一般厚2 m。

表1　各土體單元滲透試驗統計成果表

截水槽部分填土（QS）：褐黃色，結構較密，可塑狀，可見碾壓痕跡，偶含鈣質小結核。該層主要為低液限粘土，為大壩截水槽部分，層底最底高程在103.60 m左右。

3.2壩體填土物理力學性質

一般壩體填土（QS）：液性指數范圍值0.10～0.66，平均值0.37，為可塑狀；壓縮系數平均值0.29 MPa-1，具中等壓縮性；標貫擊數平均值8擊，屬中等偏硬土；靜探錐尖阻力平均值4.60 MPa，側壁摩擦力平均值148.50 Kpa；滲透系數范圍值8.20×10-5～2.70×10-4cm/s，屬弱至中等透水。

截水槽部分填土（QS）：液性指數范圍值-0.10～0.29，平均值0.04，為硬至可塑狀；壓縮系數平均值0.23 MPa-1，具中等偏低壓縮性；靜探錐尖阻力平均值5.34 MPa，側壁摩擦力平均值256.80 KPa；滲透系數范圍值5.10×10-5～7.60×10-5cm/s，屬弱透水。

3.3壩體填土質量評價

水庫主、副壩填土多為就近取材，以第④層低液限粉土填筑，根據干密度統計成果，考慮到總體填筑情況，將填土干密度作為填筑土質量評定依據，場區第④層低液限粉土擊實試驗控制干密度ρd=1.68 g/cm3。將干密度ρd≥1.68 g/cm3的定為填筑質量合格。

本次壩體質量檢查，共做大壩填土試驗12組，大壩填土天然干密度ρd范圍值1.48～1.79 g/cm3，其中ρd≥1.68 g/cm3者占50%，ρd＜1.68 g/cm3者占50%。大壩填土填筑質量差異較大，填筑質量合格者僅占50%，總體評價填筑質量較差。

4壩址區主要工程地質問題

4.1壩基滲漏問題

現狀大壩河床段背水坡坡腳出現的滲水區，經勘探查明主要由于大壩壩基存在滲漏問題。

河床段壩基為第①層低液限粉土，其下部依次為第②層淤泥質低液限粉土、第③層含細粒土砂及第⑤層低液限粘土，第②、③層滲透系數分別為3.30×10-4～4.60×10-4cm/s、9.30× 10-3～9.70×10-3cm/s，均具中等透水性，尤其第③層含細粒土砂趨于強透水，是壩基滲漏的主要原因；另外大壩河床兩岸坡分布的第④層低液限粉土滲透系數為9.70×10-5～4.40×10-4cm/s，具弱～中等透水性，存在庫水通過第④層低液限粉土滲漏問題。綜上所述，主壩下游坡腳出現的滲水問題，是由壩體、壩基土體及兩岸低液限粉土均存在滲漏問題等多種滲漏條件綜合造成的，尤其以河床段壩基滲漏最為突出，因而防滲處理措施應主要針對河床段壩基滲漏原因考慮。

4.2黃土狀土濕陷問題

河兩岸、溢洪道及泄洪渠兩岸廣泛分布的第④層低液限粉土具黃土狀土特征。本次勘察，通過各部位挖豎井，取塊方塊樣作濕陷性試驗，試驗及計算成果見表2。

表2　黃土濕陷性試驗成果表

根據《濕陷性黃土地區建筑規范》（GB50025-2004），由表3可知，濕陷系數≥0.015的有6個，占85.70%；濕陷系數范圍值為0.009～0.064，一般在地表以下5m深度范圍內具輕微至中等濕陷性。計算自重濕陷量ΔZS為25.50 mm，總濕陷量ΔS為93～142.50 mm，屬（I）輕微濕陷性場地。

5結論

唐崗水庫場區地層除壩體人工填土外，主要為第四系全新統沖、洪積成因的低液限粉土、含細粒土砂和上更新統沖、洪積成因的低液限粉土及粘土。壩址區主要存在壩填土填筑質量整體較差、壩基滲漏及黃土狀土濕陷等問題。建議對大壩河床段進行壩基帷幕灌漿處理，對場區黃土狀土進行夯實處理，并對邊坡進行襯砌。

參考文獻

［1］郝深志等.長嶺水庫工程地質問題及評價［J］.河南水利與南水北調，2013（16）.114-115.

［2］陳平貨等.南水北調沁河渠道倒虹吸承壓水頂托破壞分析［J］.西部探礦工程，2007（03）：191-193.

（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

中圖分類號：TV698

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0122-02

作者簡介：孫戰爭（1974-），男，工程師，一直從事水利工程、建筑工程勘測工作。

收稿日期：2016-02-17