德興市潤泉引水工程地質勘察分析與探討

張群　劉建紅

（江西省水利水電開發有限公司　江西　南昌　330000）

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德興市潤泉引水工程地質勘察分析與探討

張群劉建紅

（江西省水利水電開發有限公司江西南昌330000）

摘要結合德興市潤泉引水工程地質勘察數據分析情況，對地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質和工程地質條件進行了探討。重點分析了引水隧洞洞線比選和主要地質問題評價，根據引水工程建設任務，提出了工程地質勘察結論和建議，為工程引水隧洞科學設計、施工提供有利技術支撐。

關鍵詞潤泉引水工程；地質勘察；引水隧洞

1　概況

德興市引水工程主要向銀城主城區、香屯片區及泗洲城市組團片進行供水,供水規模13萬t，折合流量1.50m3/s，引水流量小于5 m3/s，屬于小型工程；通過水資源論證成果，確定選盤石山水庫作為德興市引水工程的水源點。根據選定的水源點和擬建烏石水廠廠址，盤石山水庫至新建水廠直線距離約2.70km，依據地形地質條件、結合長樂河現有涉河建筑物的實際情況，設計階段初擬左、右岸兩條引水線路進行比選，兩線路均采用新開隧洞從盤石山水庫引水至擬建水廠的方案。重點對兩條引水線路地質情況進行勘察，為兩種方案比選提供準確數據資料，確保工程建設順利實施開展。

本工程地質勘察范圍：左岸引水線路從盤石山水庫左岸取水口至烏石新建水廠，隧洞總長2.77km（樁號0+000.0～2+770.0）。右岸引水線路從盤石山水庫右岸取水口至烏石新建水廠，隧洞總長3.9km（樁號0+000.0～3+900.0）。

2　勘察方法

2.1勘察要求

依據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306—2015）、《巖土工程勘察規范》（GB50021—2012）、《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487－2008），確定本次勘察的重點為：查明擬建引水建筑物下地層構成、成因、巖土特性、埋藏深度、厚度及其物理力學性質，分析地基下巖層層面起伏變化規律、軟弱層分布特點、巖層的滲透性，提供有關參數，調查區域地質構造、不良地質現象的分布及工程地質特征；提供擬建引水建筑物設計的巖土參數，并對基礎形式、地基的處理方式提出切實可行的建議。

2.2工程量

引水線路主要以地質測繪為主，輔以少量的槽坑探；出洞口和水廠廠址主要以地質鉆探為主，輔以地質測繪。本工程勘探共施工鉆孔11個（機鉆孔4個，土鉆孔7個），總進尺129.2m，其中基巖進尺66.6m，土層進尺62.6m。基巖壓水試驗5段，土層標貫試驗11次。工程地質平面測繪4.1km2，剖面測繪7.4km。具體工作量詳見表1。

3　工程區地質分析

3.1地形地貌

引水工程區域內為構造剝蝕低山丘陵地貌，地勢東南高西北低，東南部山體雄厚，山頂高程一般為300m～600m，沖溝發育，切割較深，山坡較陡，山坡角一般35° ～60°，局部形成陡壁；河流切割較深，河道彎曲，河谷狹窄，河床坡降相對較陡。西北部山體分布較零亂，山頂渾圓，山頂高程一般為160m～220m，山坡較平緩，山坡角一般20°～35°，沖溝發育，但切割較淺；河道較平順，河谷較寬，河床坡降較平緩，河流兩岸分布有漫灘和階地，區內分布有山間盆地，現為民房和農田。工程區植被良好，未見較大規模滑坡、崩塌和泥石流等不良物理地質現象。

3.2地層巖性

引水隧洞沿線出露的地層巖性較為簡單，左右兩岸巖性基本相同，結合上述地質勘察情況兩條隧洞自取水口至烏石自來水廠地層巖性綜合敘述如下：

（1）左岸洞線樁號0+000—2+349、右岸洞線樁號0+000—3+239出露的巖性為燕山期（r52）花崗巖，局部見有后期侵入的脈巖。花崗巖呈灰白或淺肉紅色，主要礦物成分有斜長石、條紋長石和石英，含少量黑云母、鈦鐵礦等暗色礦物，花崗結構，塊狀構造，巖石致密堅硬。脈巖為石英、輝綠巖和輝綠玢巖，一般沿斷層侵入。與震旦系板系群地層（Ptbn6）呈侵入接觸。

表1　工程地質勘察工作量表

（2）左岸洞線樁號2+349—出洞口、右岸洞線樁號3+239—出洞口出露的巖性為前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚狀粉砂質板巖、變質砂巖，呈互層產出，微新巖石為青灰色。千枚狀粉砂質板巖主要礦物成份為石英、長石、絹云母、綠泥石等，呈千枚狀、板狀構造，變余碎屑結構，巖性較軟弱，巖層撓曲和小褶曲常見；變質砂巖主要礦物成分為石英、長石，呈變余砂狀結構，中—薄層狀構造，一般見有微細沉積條帶，巖性較堅硬。巖層產狀為N60°～70°W，NE∠20° ～30°。與燕山期花崗巖（r52）呈侵入接觸。

（3）第四系全新統沖積、殘坡積和崩塌堆積物：沖積物（Q4al）由中粗砂、卵礫石、漂石混合組成，結構松散，厚度1.0m～5.0m不等，主要分布于河床；殘坡積（Q4edl）為棕紅色低液限粘土、含礫低液限粘土組成，結構松軟，厚度一般0.5m～4.5m，主要分布于沖溝、平緩山坡地帶；崩塌堆積物（Q4col）由強至弱風化塊石、碎石土組成，結構較疏松，厚度變化較大，一般1.5m～5.5m，主要分布在引水線路通過地段的溝谷部位。

3.3地質構造與地震

工程地處江南下古臺隆，武功山—官帽山臺拱，眾埠街斷凹北東緣。該區內古老地層遭受多次構造運動，巖體褶皺強烈，區域內北東向斷裂構造較發育，主要有加里東期形成的車田—鳳凰山斷裂。中生代燕山期區內巖漿活動強烈，形成了懷玉山花崗巖體，挽近時期構造運動微弱，主要表現為緩慢的上升運動，地殼處于緩慢的上升階段，表現為河流及沖溝的下切，階地的產生。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306 -2015），區域內地震動峰值加速度小于0.05g，相應地震基本烈度小于Ⅵ度。區域穩定性較好。

3.4水文地質

本流域地處亞熱帶，受季風影響，雨量充沛，屬多雨區，流域內多年平均降雨量1936.2mm。

工程區水文地質條件較為簡單，地下水類型主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙潛水。孔隙潛水主要賦存于粗粒土層中，埋藏較淺，水量豐富。基巖裂隙潛水賦存于基巖裂隙之中，水量較貧乏。地下水受大氣降水補給，排泄于河谷等低洼處。地下水動態類型屬降雨——徑流型，與河水水力聯系密切。

4　引水隧洞洞線比選

工程擬定左、右岸兩種引水方案，取水點均為盤石山水庫，引水線路沿長樂河兩岸布置，引水隧洞出口段重合，因此兩引水線路方案工程地質條件相似。但由于引水線路布置及沿線建筑物形式不同，兩引水方案各有些差別。現根據左、右岸引水線路的布置特征，從地形地質條件方面進行比選。

4.1洞線地形條件

從地形條件看，長樂河盤石山水庫河段兩岸至水廠山體雄厚，左右岸山體均滿足新開引水隧洞的條件。但右岸山體相對較零亂，隧洞穿過沖溝較多，且沖溝切割較深，引水隧洞布置較左岸引水隧洞長約1km，部分洞段上覆及旁側巖體相對較單薄，需開挖兩條支洞；左岸隧洞沿線山體相對雄厚，隧洞布置較短，大部分洞段埋深大于70m，但引水隧洞跨長樂河需布置跨河建筑物。左、右岸隧洞進口地形較陡，進洞方向與地形等高線走向交角較大，有利于洞口的形成，但左岸引水隧洞進口的布置受制于大壩及現有發電隧洞進口的影響；而右岸引水隧洞進口山體較零亂，分布有三條小沖溝。兩方案隧洞出口相同，隧洞出口埋深稍淺，20m～25m左右，但埋深滿足成洞要求。

4.2洞線地質條件

從地質條件看，左、右岸引水隧洞大部分洞段埋深較大，圍巖為微新至弱風化花崗巖，屬Ⅰ—Ⅲ圍巖，成洞條件好，圍巖穩定或基本穩定。但左岸隧洞進口分布有原發電隧洞開挖的棄渣，臺地表部分布有少量崩塌堆積物，需明挖約8m，臺地后山坡弱風巖石裸露，巖體較完整，洞臉穩定性較好，利于成洞；右岸隧洞進口上部山坡崩塌堆積物厚3m～7m，受F1斷層影響，該處強風化巖石較厚，洞臉邊坡穩定性較差，進口洞段有F1斷層或F1次一級斷層通過，斷層走向與洞線走向交角小，影響洞段較長，硐室圍巖穩定性較差。左、右岸隧洞出口段洞線重合，工程地質條件相同。

4.3洞線選定

從地形地質條件角度看，兩方案隧洞洞身所穿山體厚實，工程地質條件較好，但從引水隧洞洞線布置長短，沿線穿越沖溝、河道的地形地質條件及建筑物的布置，隧洞進口地形地質條件等方面進行比較，左岸引水線路方案略優于右岸引水線路方案。從施工條件及難易程度、工程投資、工程安全性及工程管理等方面進行綜合比選，選定左岸引水隧洞線路。

4.4隧洞主要地質問題評價

（1）斷層對洞線穩定性的影響

根據對本工程區斷層的分析，右岸洞線受F1斷層影響，圍巖裂隙發育，且性狀差，巖體破碎，各組結構面切割組合，形成不穩定巖塊，各破碎帶巖體呈碎裂結構，且為地下水的集中出露點，對洞室圍巖影響較大。

（2）淺埋段及深卸荷帶對洞線穩定性的影響

0+103～0+139洞段，洞頂圍巖厚度僅23m～35m，隧洞處于強風化～弱風化石英巖中。該段圍巖性狀條件差，開挖過程中局部可能出現冒頂。建議施工應及時支護與襯砌。

0+139～1+172洞段，洞室圍巖呈弱～微風化，上覆圍巖單薄，該段洞線在施工中易發生塌方、掉塊，應采取針對性的施工方法和及時支護，并加強勘察該洞線施工過程中地質工作。

（3）地下水對洞室穩定及邊坡施工的影響

根據引水隧洞鉆孔各類巖石的壓水試驗可知，一般透水率q＝1～7Lu，圍巖整體性良好，地下水出露主要以滴水、滲水形式為主；地下水對圍巖穩定性影響小。透水率q=11～13Lu，進口洞臉千枚巖中，層間裂隙較為發育，開挖過程中易形成地下水的集中出露，建議施工中加強排水。洞臉開挖后，將形成較高開挖邊坡，破壞自然坡角，上部崩塌堆積物不穩定，強風化巖體受各組結構面切割，巖體破碎，其穩定性較差，建議明挖長度約6m～8m。洞臉開挖后，應注意施工安全，對洞臉及側壁進行襯砌保護。建議開挖邊坡：崩塌堆積物為1∶1.5～1∶1.25，強風化巖石為1∶1～1∶0.75。

5　結論與建議

（1）工程區區域穩定性較好，根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306—2015），工程區地震動峰值加速度小于0.05g，相應地震基本烈度小于Ⅵ度，引水工程的各建筑物均可不設防。

（2）本工程引水線路較長，但引水隧洞沿線出露的地層巖性較為簡單，沿線出露的地層巖性有燕山期（r52）花崗巖、前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚狀粉砂質板巖、變質砂巖和第四系沖積、殘坡積和崩塌堆積物（Q4），巖石風化差異性明顯，其中花崗巖風化較淺，千枚狀粉砂質板巖、變質砂巖風化較為強烈，另外沿構造和巖性接觸帶有明顯的風化加深。孔隙潛水賦存于第四系松散堆積物中，是主要含水層，沿長樂河分布的沖積堆積砂卵礫石層含、透水性較好，水量豐富。

（3）水廠地塊東部為山脊，地勢較高，向西至沖溝底部地面高程逐漸降低，沖溝底部地面較平坦；另外廠址地形南北方向走勢為南高北低。根據水廠地形條件和設計水廠地面高程，廠址東南部位為挖方，開挖厚度較大，在廠址南側和東側形成較高開挖邊坡；西北部位為填方。廠址處裸露的地層巖性有前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚狀板巖和第四系殘坡積層（Q4edl）含礫低液限粘土。建議設計根據水廠建筑物的布置、廠址地形條件、各巖土層分布及其物理力學指標，選取持持力層和確定建筑物基礎形式。

（4）工程所需天然建筑材料的儲量和質量滿足要求，砂、礫石料和塊石料主要采取商業購買，碎石料可利用隧洞開挖的花崗巖加工而成，微新花崗巖也可做塊石料使用。

（5）建議應根據隧洞開挖揭露的情況，加強地質編錄工作，調整圍巖地質參數；對引水隧洞區地下水的水質進行分析。便于對施工提出了針對斷層破碎帶及隧洞淺埋段、深卸荷段、巖爆、涌水處理建議。陜西水利

參考文獻：

[1]《江西省德興市潤泉引水工程可行性研究報告》上海市水利工程設計研究院.

[2]《水利水電工程地質勘察規范》（GB50487－2008）.

[3]《中國地震動參數區劃圖》（GB18306—2015）.

（責任編輯：唐紅云）

中圖分類號：P621

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