曹四家子水庫(kù)壩基滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)

高　明

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

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曹四家子水庫(kù)壩基滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)

高明

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

由于大壩迎水坡護(hù)坡石為黃褐色強(qiáng)風(fēng)化巖，塊石取自溢洪道左側(cè)山體，護(hù)坡石厚僅為20cm，無(wú)碎石、砂墊層。塊石因多年風(fēng)化，質(zhì)脆易碎。下游坡無(wú)排水體，無(wú)護(hù)坡，故大壩滲漏嚴(yán)重，針對(duì)這種情況，文章對(duì)曹四家子水庫(kù)對(duì)壩體及壩基工程地質(zhì)條件及壩基滲透穩(wěn)定進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

壩基滲漏；壩體；穩(wěn)定；評(píng)價(jià)；曹四家子水庫(kù)

1　概　況

曹四家子水庫(kù)位于法庫(kù)縣和平鄉(xiāng)曹四家子村，座落在崔家溝河上，流域重心為E123°30′，N42°38′，流域面積為6.5 km2，總河長(zhǎng)3km，比降為6.7‰。流域范圍內(nèi)平坦,上部覆蓋第四系粉質(zhì)黏土，下部為粗砂、粉土及花崗巖。曹四家子水庫(kù)樞紐工程由主壩、溢洪道、輸水洞組成。

曹四家子水庫(kù)的河谷地段為第四系地層，外表上看非常平坦，是不整合的沉積於基巖之上。庫(kù)區(qū)出露的地層巖性主要為第四系砂類(lèi)土和黏性土；下伏花崗巖，分布較廣。壩址表層分布有薄層砂土混合物。地下水類(lèi)型主要是第四系砂層中孔隙潛水和基巖裂隙水,主要賦存在下部砂類(lèi)土中,本次勘探地下水初見(jiàn)水位為：10.0m；初見(jiàn)水位高程: 50.1m；穩(wěn)定水位9.5m； 穩(wěn)定水位高程為:50.6m,地下水主要接受大氣降水、地下逕流補(bǔ)給，以地下逕流、蒸發(fā)和人工開(kāi)采的方式排泄。根據(jù)對(duì)地下水采取水樣一組,進(jìn)行水質(zhì)分析可知:此地下水對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)中的鋼有弱腐蝕性。

2　壩體及壩基工程地質(zhì)條件

2.1壩身質(zhì)量檢查與評(píng)價(jià)

2.1.1壩身巖性

曹四家子水庫(kù)壩頂寬約3.0m,上覆砂土混合物，下系均質(zhì)土壩。根據(jù)本次勘探鉆孔揭露可知：壩頂0～0.4為砂混土,以下為黃褐色、灰褐色或灰黑色粉質(zhì)黏土, 可塑～硬塑，局部含有粗砂顆粒及少量礫石，局部有風(fēng)化碎石夾層,具有殘積土的成份，下部為殘積土，為稍密狀態(tài)，稍濕。從鉆探成果來(lái)看，壩身土無(wú)明顯成層規(guī)律，狀態(tài)變化較大，土樣含砂，局部含有少量碎石。從土樣顆粒分析成果來(lái)看，土粒組成中粉粒含量最大平均達(dá)58.2%, 其次為黏粒,平均含量為21.0%, 砂粒平均含量為18.5%。礫粒平均含量為9.8%。

2.1.2 筑壩土體質(zhì)量評(píng)價(jià)

填筑土塑性指數(shù)為10.8～12.0,平均為11.3,多為粉質(zhì)黏土。天然干密度一般為1.68～1.71g/cm3,平均為1.69g/cm3。滲透系數(shù)為4.9×10-5～6.5×10-5cm/s,平均為5.7×10-5cm/s,弱透水性。天然含水量為17.9%～23.2%,平均為19.7%,稍濕-濕。孔隙比0.576～0.611,平均為0.593。液性指數(shù)一般為0.08～0.41，多呈硬塑狀態(tài)。上述指標(biāo)說(shuō)明，筑壩土體土質(zhì)較堅(jiān)硬,但不均勻,質(zhì)量總體看來(lái)是較好的。

2.2壩基工程地質(zhì)條件與評(píng)價(jià)

2.2.1地層結(jié)構(gòu)

在本次勘察范圍內(nèi),據(jù)鉆探揭露,地層巖性自上而下分述如下:

第①層粗砂:黃褐色,飽和，稍密，含有礫石顆粒，石英、長(zhǎng)石質(zhì),含有大量粉質(zhì)黏土薄層,由北向南尖滅,層厚2.4m。

第②層粉土:黑灰色,含黏性土,含少量鐵錳結(jié)核及粉砂,稍濕,鉆探揭露厚度為1.0m。

第③層花崗巖全風(fēng)化: 黃褐色,主要成分為石英、長(zhǎng)石,組織結(jié)構(gòu)基本破壞,已風(fēng)化成砂土混合物狀態(tài),稍濕,中密,分布連續(xù),層厚1.0-1.1 m。

第④層花崗巖強(qiáng)風(fēng)化: 褐黃色,中粗粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,礦物成分石英長(zhǎng)石及暗色礦物黑云母,節(jié)理裂隙很發(fā)育。

第⑤層花崗巖弱風(fēng)化:褐黃色,塊狀構(gòu)造,巖芯呈短柱狀,礦物成分石英長(zhǎng)石及暗色礦物黑云母,節(jié)理裂隙較發(fā)育。

2.2.2壩基土承載力

各土層均作了原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn),根據(jù)綜合指標(biāo)統(tǒng)計(jì)及《建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》DB21/907—2005(遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn))，各土層承載力特征值見(jiàn)表1。

表1　土層承載力特征值

3　壩基滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)

3.1壩基巖土滲透性

本次勘察對(duì)粗砂取樣進(jìn)行了室內(nèi)滲透試驗(yàn)以獲得其滲透系數(shù)；并在野外同時(shí)進(jìn)行了孔內(nèi)分層注水試驗(yàn)透系數(shù)，經(jīng)計(jì)算整理后綜合分析，提出壩基各土層的滲透性見(jiàn)表2。

表2　壩基各土層滲透性表

3.2壩基滲漏

壩基基本上坐落在粗砂層上,粗砂為強(qiáng)透水性,當(dāng)水庫(kù)水位抬高時(shí)，地下水上涌加上庫(kù)水的側(cè)向沖刷，壩體就會(huì)產(chǎn)生滲透破壞，此時(shí)地下水與庫(kù)水就形成了直接的水利關(guān)系，尤其在汛期，庫(kù)水補(bǔ)給地下水，以地下逕流方式經(jīng)壩基向庫(kù)外排泄，這是庫(kù)水滲漏的主要通道，因此汛期庫(kù)水沿壩基滲流，在一定的水頭作用下溢出地表，形成管涌。當(dāng)庫(kù)水水位抬高時(shí)，在壩后低洼處會(huì)有水溢出，分析這主要是由于壩身直接坐落在透水性好的砂層上,和壩基接觸部位形成了一定的滲透通道,在此處這是庫(kù)水滲漏的主要通道。因此汛期庫(kù)水沿此處滲漏，在一定的水頭作用下溢出地表，形成沼澤帶，甚至形成小的溪流。

4　結(jié)論與建議

1)筑壩土體主要由粉質(zhì)黏土組成,含碎石和砂,呈硬塑狀態(tài), 天然干密度一般為-68～1.71g/cm3,平均為1.69g/cm3。標(biāo)貫擊數(shù)N=7.0-33.0擊,壩身整體性一般,整體強(qiáng)度較高,弱滲透性,均勻性較差,總體看壩身質(zhì)量還是較好的。

2)壩基土具有一定的承載力，壩基在主河道部位直接坐落于第①層粗砂之上。

3)壩身為粉質(zhì)黏土,土質(zhì)較不均勻，弱滲透性，壩基為粗砂,強(qiáng)滲透性,當(dāng)水庫(kù)水位抬高時(shí),會(huì)在壩后形成沼澤帶,建議采取適當(dāng)?shù)姆罎B措施處理，如采取高壓注漿防滲、靜壓注漿防滲帷幕和深層攪拌防滲帷幕等施工處理方法。

4)本區(qū)地下水類(lèi)型為孔隙潛水和基巖裂隙水。補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水和地下逕流，以地下逕流、蒸發(fā)和人工開(kāi)采方式排泄。地下水枯水期和豐水期水位變幅為1～2m。

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1007-7596(2016)06-0072-03

2016-04-22

高明(1986-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水文測(cè)驗(yàn)、整編及水資源評(píng)價(jià)等工作。

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