清河水庫工程地質與水文地質條件探討

楊廷彥

(遼寧省沈陽水文局,沈陽 110043)

1 地質概況

本區位于遼吉山區的西緣，為遼河支流清河下游，清河水庫壩址位于清河干流山谷的末端，下游為遼闊的遼河平原。庫區基本地貌分區為河漫灘、一級階地、二級階地、坡積區、山脊區。地面高程一般為96-235m，地勢自東北向西南降落。本水庫為山谷型水庫。

本區位于前寒武紀所形成的遼東地貌的一部分，西側與東北凹陷帶(遼河平原)相毗鄰本區地殼構成為太古代之結晶片巖系及前震旦紀之變質巖系，沉積巖層僅有中生代白堊紀砂礫巖系及第四紀地層。工程區主要構造線可分兩個時期：前期(中生代前)為東西向大斷裂構造，后期為西北—東南斷裂構造，多數小破碎帶及節理裂隙均沿此發生，造成修建水工建筑物的一些不利地質條件[1]。

2 工程地質條件

2.1 地形地貌

該場區位于鐵嶺市清河區清河水庫西南部，北部屬低山丘陵地貌，南部屬山前洪積扇地貌，地形北高南低，起伏較大，最大高差42.17m。

2.2 地層巖性

該場區上部主要為第四系沖洪積地層，下部為強—微風化花崗巖，其巖性，從勘探孔揭露的深度范圍內，由上至下描述如下：

①-1表土：黑褐色，稍濕，松散，主要成份為黏性土，含少量碎石及植物根系。層厚0.3-0.4m，層底埋深0.3-0.4m，層底標高110.17-142.09m。

①-2素填土：雜色，濕—飽和，松散，主要成份為黏性土及碎石土，含少量中粗砂。層厚2.0-4.2m，層底埋深2.0-4.2m，層底標高96.42-98.99m。

②礫砂：黃褐色，飽和，中—密實，級配良好，顆粒呈次圓形，長石、石英質，含少量黏粒，局部為圓礫或粗砂薄層。層厚2.7-9.7m，層底埋深6.5-12.0m，層底標高89.05-96.29m。

③殘積土：黃褐色，呈可塑狀態，由花崗巖風化而成，已風化成黏性土狀。層厚5.7m，層底埋深6.0m，層底標高125.64m。

④強風化花崗巖：青灰色，節理裂隙強烈發育，巖芯呈砂土狀或碎塊狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬軟巖，RQD=30，巖體基本質量等級為Ⅴ級。層厚0.8-3.0m，層底埋深2.5-13.2m，層底標高87.85-139.49m。

⑤中風化花崗巖：青灰色，節理裂隙一般發育，巖芯呈短柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較軟巖，RQD=70，巖體基本質量等級為Ⅱ級。層厚6.8-15.3m，層底埋深17.7-25.0m，層底標高76.65-124.79m。

⑥微風化花崗巖：青灰色，結構完整，巖芯呈長柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較硬巖，RQD=95，巖體基本質量等級為Ⅰ級。所有勘探孔均未穿透該層，最大控制厚度37.3m。

2.3 主要斷層性狀及分布

根據物探結果，工程區所在地段內無斷層存在。

2.4 場區水文地質條件

本次勘察期間，在勘探孔揭露的深度范圍內，場區南側見主要接受庫區排水渠徑流補給的孔隙潛水，其初見水位埋深為2.8-5.1m，標高為95.95-99.19m；其穩定水位埋深為2.0-4.7m，標高為96.35-99.59m，水位年變幅1-2m[2]。

根據該場地地下水水質分析結果可知：該場地地下水對鋼筋混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。

3 主要建筑物工程地質條件

3.1 調壓井工程地質條件

本工程老調壓井井址地面高程142.49m，井筒分別坐落在④強風化花崗巖層、⑤中風化花崗巖層和⑥弱風化花崗巖層。井筒下部圍巖139.49-142.49m為④強風化花崗巖，節理裂隙強烈發育，巖芯呈砂土狀或碎塊狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級；124.79-139.49m為⑤中風化花崗巖層，節理裂隙一般發育，巖芯呈短柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較軟巖，巖體基本質量等級為Ⅱ級；124.79m以下為⑥微風化花崗巖層，結構完整，巖芯呈長柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較硬巖，巖體基本質量等級為Ⅰ級。

3.2 壓力鋼管工程地質

壓力管道管線地面高程101.63-102.79m，管道基礎多坐落在②砂礫層，僅有少部坐落在④強風化花崗巖層和⑤中風化花崗巖層，②砂礫層層厚2.7-5.4m，層底埋深6.5-9.5m，層底標高96.29-92.13m。飽和，中—密實，級配良好，顆粒呈次圓形，長石、石英質，含少量黏粒，局部為圓礫或粗砂薄層。④強風化花崗巖層層厚0.8-1.1m，層底埋深7.3-10.6m，層底標高95.49-91.03m。節理裂隙強烈發育，巖芯呈砂土狀或碎塊狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。⑤中風化花崗巖層鉆孔未穿透，節理裂隙一般發育，巖芯呈短柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較軟巖，巖體基本質量等級為Ⅱ級。

3.3 電站廠房工程地質

電站廠房廠址地面高程100.47-101.65m，廠房基礎高程88.44-90.55m，坐落在⑤中風化花崗巖層，⑤層層頂埋深6.5-9.5m，層頂標高90.55-91.97m。⑤中風化花崗巖層鉆孔未穿透，節理裂隙一般發育，巖芯呈短柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較軟巖，巖體基本質量等級為Ⅱ級[3]。

3.4 尾水渠工程地質

尾水渠渠線地面高程101.63-99.35m，尾水渠基礎多坐落在②砂礫層，僅有少部坐落在④強風化花崗巖層和⑤中風化花崗巖層。②砂礫層層厚5.3-9.7m，層底埋深7.3-12m，層底標高93.17-89.05m。飽和，中—密實，級配良好，顆粒呈次圓形，長石、石英質，含少量黏粒，局部為圓礫或粗砂薄層。④強風化花崗巖層層厚0.8-1.2m，層底埋深8.5-13.20m，層底標高91.97-87.85m。節理裂隙強烈發育，巖芯呈砂土狀或碎塊狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。⑤中風化花崗巖層鉆孔未穿透，節理裂隙一般發育，巖芯呈短柱狀，粒狀結構，塊狀構造，主要礦物成份為鉀長石、石英及云母等，屬較軟巖，巖體基本質量等級為Ⅱ級[4]。

4 工程地質與水文地質條件評價

4.1 地基各土層承載力值確定

①-1層表土及①-2層素填土施工中將被挖除，不作承載力評價，根據現場原位測試及室內土工試驗統計結果，其余各層地基土承載力特征值見表1。

表1 各土層承載力特征值統計表

4.2 地基各土層滲透性及滲透變形評價

1)滲透性評價：

①-1層表土及①-2層素填土施工中將被挖除，不作滲透性評價，其余各層地基土滲透性是根據室內試驗及現場壓水試驗確定的，其統計結果見表2-表3。

表2 各土層滲透系數統計表

表3 巖石壓水試驗結果表

備注：q為試段透水率，Lu；L為試段長度，m；Q3為第三階段計算流量，L/min；P3為第三階段試驗壓力，MPa；H為試驗水頭，m；r為鉆孔半徑，m；K為滲透系數，m/d；Q為壓入流量，m3/d。

根據現場壓水試驗結果，④層強風化花崗巖及⑤層中風化花崗巖屬中等透水，⑥層微風化花崗巖屬弱透水。

2)滲透變形判別

場區各土層滲透變形判別根據《堤防工程地質勘察規范》SL188-2005中的附錄D.0.2，各土層破壞類型和允許水力比降見表4。

表4 地基各土層滲透破壞類型及允許水力比降統計表

4.3 地基穩定性評價

該場區上部①-1層表土及①-2層素填土土質松軟，結構松散，承載能力低，其穩定性較差；其余各層地基土承載能力較高，穩定性均較好。對于抗滑穩定問題，請設計者按前面給定的參數進行驗算，建筑物基礎底面與地基之間的摩擦系數建議值見表5。

表5 基礎與巖石之間摩擦系數建議值表

4.4 地基土液化判定

根據《建筑抗震設計規范》GB50021—2010第4.3.4條判定，該場地砂土不液化，詳見表6。

4.5 地基滲漏及滲透穩定性評價

該場區北側上部地層以強風化花崗巖及中風化花崗巖為主，呈中等透水，存在滲漏及滲穩問題；南側上部地層以礫砂為主，呈強透水，存在滲漏及滲穩問題[5]。

5 結論與建議

1)勘察得知：該場區土質極不均勻，但未發現不良地質現象存在。

2)場區存在滲漏及滲穩問題。

3)本次勘察期間，在勘探孔揭露的深度范圍內，場區南側見主要接受庫區排水渠徑流補給的孔隙潛水，其初見水位埋深為2.8-5.1m，標高為95.95-99.19m；其穩定水位埋深為2.0-4.7m，標高為96.35-99.59m，水位年變幅1-2m。

該場地地下水對鋼筋混凝土及鋼筋混凝土結構中的鋼筋有微腐蝕性。

4)該場區抗震設防裂度為7度，設計基本地震加速度為0.10g，設計特征周期為0.35s，建筑場地類別為Ⅱ類，屬抗震一般地段。

5)該場區砂土不液化。

6)本區標準凍深為1.20m。

7) 基槽開挖時，可采用井點降水，同時應加強施工地質驗槽工作。

表6 砂土液化判定表

[1]梁煦楓,王文科,曾永剛.GMS在水文地質結構可視化方面的應用[J].東北水利水電，2006(09)：98-100.

[2]林曉波,姜月華,湯朝陽.放射性碳同位素在水文地質中的應用進展[J].地下水，2006(03)：69-70.

[3]李瑞航,張永波,劉天霸,等.三維水文地質建模技術研究綜述[J].南水北調與水利科技，2011(06)：44-45

[4]劉天霸,張永波,費宇紅,等.華北平原三維水文地質建模及其可視化研究[J].水科學與工程技術，2007(02)：61-62.

[5]郝秋娟.多年凍土專項工程地質勘察要點[J].科技傳播，2012(14)：50-52.