撫順縣大西溝水庫工程地質條件分析與評價

門立發

（撫順市水利勘測設計研究院，遼寧撫順113008）

撫順縣大西溝水庫工程地質條件分析與評價

門立發

（撫順市水利勘測設計研究院，遼寧撫順113008）

大西溝水庫位于撫順縣救兵鄉，大東洲村西北溝東洲河小支流上，壩址以上集水面積為1.9 km2。文章主要敘述了大西溝水庫在勘測過程中凸顯地形、地貌、地質特征并加以分析，提出了工程設計參數以及適合該水庫采取的工程措施建議，總結了工程建設后水庫的運轉狀況。

水庫；溢洪道；工程地質；條件分析；評價

1 概 述

大西溝水庫位于撫順縣救兵鄉，大東洲村西北溝東洲河小支流上，壩址以上集水面積為1.9 km2。河長從分水嶺到壩址處為2 km，坡降為24.5‰。水庫原設計采用10 a一遇洪水標準，相應水位55.57 m，相應庫容為21.20萬m3；校核采用200 a一遇洪水標準，相應水位56.94 m，相應庫容為31.81萬m3；正常蓄水位為54.80 m，相應庫容為16.25萬m3；防洪限制水位為54.80 m，相應庫容為16.25萬m3；死水位49.50 m，相應庫容為0.65萬m3。

2014年3月，受撫順縣水利局委托。撫順市水利勘測設計研究院接受初步設計階段的工程地質勘察工作。經踏勘，測繪，鉆探，查資料等，筆者針對本工程的地質條件進行分析與評價。

2 區域工程地質條件分析

2.1 區域內地形地貌

本區域屬遼東中低山區，河谷呈寬闊的不對稱“U”字型，河流曲折，兩岸山體較陡，植被較發育。按地貌成因及形態可分為中低山區、山麓斜坡堆積、河流侵蝕堆積地貌。中低山區：分布河于谷兩側，多呈“U”字型，脊頂多為尖頂狀，水系呈樹枝狀，植被較發育。山麓斜坡堆積：呈不對稱帶狀分布于低山丘陵前緣，為剝蝕堆積，呈緩坡臺地式向河谷傾斜，前緣與漫灘相接，后緣為近代堆積物。

2.2 區域內地層巖性

區域出露的地層主要為太古界鞍山群及第四系松散堆積層見圖1，由老至新分述如下：

太古代早期混合巖（m11）：斜長混合巖。太古界鞍山群通什村組（Arantm）：混合巖。太古界鞍山群通什村組紅透嶺段（Aranth）混合質含石榴黑云變粒巖，夾黑云角閃變粒巖，磁鐵石英巖。太古界鞍山群通什村組北大嶺段（Arantb）混合質含輝石黑云角閃變粒巖，斜長角閃巖，夾磁鐵石英巖。

第四系松散堆積層主要為全新統沖積層（Q4al）和坡殘積層（Q4el＋dl）。沖積層主要為粉質黏土、細砂和砂礫石等，主要分布于河谷。坡殘積層巖性主要為碎石混合土，分布于坡麓處。

圖1 區域地質圖（1∶20萬）

2.3 地質構造與地震

在構造體系上，本區位于天山——陰山東西向復構造帶的東段與新華夏系構造體系第二巨型隆起帶千山山脈北端相交匯的部位。區內表現明顯的構造體系主要有新華夏構造體系和旋扭構造體系。新華夏構造體系表現為N30°E展布的花崗巖侵入體，侵入體多沿斷層侵入，旋扭構造體系表現為N35°－40°W，太古界鞍山群地層走向及五龍口—碾盤斷裂。大西溝水庫位于東洲河小支流上，壩址位于太古界鞍山群地層上，無較大的斷裂構造，但風化層較深，節理裂隙較發育。

據2001年國家地震局編制的國家標準（GB18306—2001）1／400萬《中國地震動參數區劃圖》，工程區地震動峰值加速度為0.10 g，相應地震基本烈度為Ⅶ度。

3 壩址區工程地質條件分析

3.1 地形地貌

壩址區兩岸群山環抱，山峰重疊，至壩址處河谷驟然變窄，形成峽谷，山峰突起，懸崖峭壁，孤峰聳立，形成局部陡峻地形。本區域為沈吉地臺，又為鐵嶺地臺之南翼，經過造山運動，將原有平坦的丘陵地帶變為山嶺，峰高多在500～700 m。河流湍急。

壩址區河谷呈寬闊的不對稱“U”字型，右岸較陡，左岸相對較緩，河流自南西流向北東。沿河兩岸分布有漫灘和一級階地，階面微向河床傾斜。

3.2 地層巖性

壩址區基巖為太古界鞍山群混合巖及第四系松散堆積層。

花崗混合巖：黃褐色，粒狀變晶結構，塊狀構造，礦物成分為石英、長石，云母等，巖石較堅硬，節理裂隙較發育。第四系沖積層廣泛分布于河道兩側、河漫灘、超河漫灘、一級、二級侵蝕階地之上，巖性自上而下為粉質黏土、黃褐色黏土、砂卵石、礫石和風化砂［1］。

3.3 水文地質構造

壩址區植被覆蓋較好，只有溢洪道左邊墻巖石裸露，淺部強風化帶張性節理裂隙發育，從收集到的大壩資料了解到，壩基開挖時未發現斷層。地下水按其埋藏條件，可分為第四系松散堆積層中的孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型，前者埋藏于坡殘積、沖積層中，后者埋藏于基巖裂隙中，兩者均接受大氣降水的補給，向河床排泄。河水的水化學類型為重碳酸鈣鉀鈉型水（HCO3－Ca·K＋Na）；地下水的水化學類型為重碳酸硫化物鉀鈉鈣型水（HCO3·SO4－K＋Na·Ca），兩者對混凝土無腐蝕性。

3.4 壩體工程地質條件

大壩為黏土芯墻壩，壩高10.17 m，壩頂高程57.17 m，壩頂寬4.0 m，上游壩坡為1∶2.5。下游壩坡為1∶2.0。心墻頂高程57.02 m。大壩全長190 m，上游采用塊石護坡，下游為土質坡。

勘察時在壩軸線上布置了3個鉆孔，并在不同部位進行取樣，查明了壩體填筑料的物質組成及大壩基礎的工程地質情況。根據鉆探揭地層描述如下：

1）素填土：

黃褐色，松散狀態，濕，主要由黏性土組成，含砂，表層生長少量雜草，凍層0.9 m。層厚0.4 m，層底標高57.23～57.25 m。

2）黏土芯墻：

黃褐色，軟塑－可塑狀態，濕－飽和，主要由黏性土組成，團聚結構，層狀構造，切面稍有光澤，干強度韌性中等。層厚8.5～11.4 m，層底埋深8.9～11.8 m，層底標高45.85～48.73 m。

3）花崗混合巖：

有兩種狀態①為灰黑色，強風化，中粗粒變晶結構，塊狀構造，礦物成分為石英、長石、云母等，節理裂隙發育，巖芯破碎，呈碎塊狀，干鉆可鉆進。揭露深度1.4～3.7 m，層頂埋深8.9～11.8 m，層頂標高45.85～48.73 m；②同樣為花崗混合巖，灰黑色，強風化，中粗粒變晶結構，塊狀構造，礦物成分為石英、長石、云母等，節理裂隙較發育，巖芯較完整，呈短柱狀，但干鉆不易鉆進。揭露深度0.8 m，層頂埋深15.2 m，層頂標高42.43 m。

4 水庫工程地質評價

4.1 庫區地質評價

庫區為河谷帶狀交匯地貌，壩址處最窄，東西兩側為中低山，山脊山頂呈尖頂狀和長梁狀，在山坡麓處倒石堆、沖積扇發育。水庫區為太古界鞍山群地層，攔河大壩筑于混合巖之上。山體坡麓處為第四紀坡殘積層，兩岸谷地為第四紀為沖積層。

庫區分水嶺較寬厚、連續，庫區四周山地及庫盆均為堅硬的不透水巖體，無可溶性巖石存在，既無單薄分水嶺和低矮的埡口地形，又無通向庫外的較大規模的斷裂構造，庫區不存在滲漏問題［2］。

庫區岸坡均為第四紀以來侵蝕自然斜坡，邊坡穩定性較好，未見有不利于邊坡穩定的結構面。斜坡上植被發育，水土保持良好，流砂等固體徑流來源極少，水土流失輕。

4.2 壩體工程地質評價

大壩為黏土芯墻壩，上游采用塊石護坡，坡比為1∶2.5；下游為土質坡，坡比1∶2.0。結合《大西溝水庫修改設計書、報告》（1994年10月），壩體黏土芯墻的物質組成及其物理力學性質均為粉質黏土。

大壩防滲墻為粉質黏土，物理力學性質指標滿足設計要求。水庫經多年運行，未發現壩體滲漏問題。壩殼料為砂礫石，顆粒組成滿足設計要求。大壩上游護坡塊石風化嚴重且存在不均勻沉陷現象。下游壩面無防護，需鋪設碎石護坡。

關于壩基，根據資料大西溝水庫在施工過程中，豎井以北約100 m長基礎只挖到2 m深，沒有挖到基巖層，心墻邊施工，下游10 m處就漏水。后經勘查發現壩基有30多米長漏水嚴重。1992年對大壩進行的開挖，重新打心墻，徹底處理。此后運行至今。從本次勘察結果顯示，壩體黏土芯墻與壩基接觸較好，雖然接觸處巖體較破碎，但大壩基礎未發現較大滲漏問題。

大壩左壩肩（溢洪道左邊墻）巖石裸露，為開挖的山體，巖性為混合巖，巖石呈強風化狀態，壩體與壩肩接觸較好，水庫運行多年后沒有發現繞壩滲漏問題。但壩體與溢洪道邊墻接觸底部部位發現漏水現象，需進行處理。大壩右壩肩與道路相連接，壩體與壩肩接觸較好，水庫運行多年后沒有發現繞壩滲漏問題。綜上所述，左岸壩肩與山體相連接，右岸壩肩地形完整，岸坡穩定性好。兩岸壩肩不存在繞壩滲漏問題。

4.3 溢洪道工程地質評價

溢洪道位于大壩左壩端，為開敞式側槽溢洪道，堰頂高程為54.8 m，堰體凈寬15 m。從溢洪道開挖斷面看，溢洪道部位出露的巖性為太古界鞍山群混合巖。溢洪道左邊墻為開挖的山體，巖石呈強風化狀態，溢洪道右邊墻與壩體相連接，庫水位高時，溢洪道右邊墻底有漏水現象；溢流堰加高的混凝土與原溢流堰接縫處存在漏水現象。綜上所述，溢洪道右邊墻與壩體連接處邊墻底部、溢流堰加高的混凝土與原溢流堰接縫處、溢洪道底板存在漏水現象。

5 結 論

據2001年國家地震局編制的國家標準（GB18306—2001）1／400萬《中國地震動參數區劃圖》，工程區地震動峰值加速度為0.10 g，相應地震基本烈度Ⅶ度。

第四紀以來，本區處于整體抬升時期，屬于相對穩定區。本區最大凍深達1.5 m。河水化學類型為重碳酸鈣鉀鈉型水；地下水化學類型為重碳酸硫化物鉀鈉鈣型水，兩者對混凝土無腐蝕性。

大壩材料，防滲墻為粉質黏土，物理力學性質指標滿足設計要求。壩殼料為砂礫石，顆粒組成滿足設計要求。上游壩坡為塊石護坡，由于水位變動及風浪淘刷，塊石護坡凸凹不平，風化嚴重。且右壩上游側坡已種地，迎水側部分塊石護坡已脫落。大壩上游護坡塊石風化嚴重且存在不均勻沉陷現象，局部已無護坡，需更換部分塊石，重新鋪筑。下游壩坡無護坡，造成壩坡石沖刷產生水土流失。下游壩坡經多年使用和雨水沖刷，坡面凸凹不平。下游壩面無防護，需鋪設碎石護坡。大壩基礎承載力滿足設計要求。

溢洪道基礎為開挖的巖石，物理力學指標均能滿足溢洪道基礎要求。溢洪道右邊墻與壩體連接處邊墻底部、溢流堰加高的混凝土與原溢流堰接縫處、溢洪道底板存在漏水現象，溢洪道邊墻與大壩心墻連接處有漏水現象。庫水位高時，溢洪道邊墻底有漏水現象；溢洪道底板存在3處漏水點。溢洪道陡槽左邊墻為開挖的山體。山體坡面很陡，巖石風化嚴重，且無防護。需采取相應措施進行處理，如帷灌漿。

輸水洞為壩下埋管形式，基礎承載力滿足設計要求，由現場檢查和運行情況分析，輸水洞工程運行情況良好，不需要處理。

［1］朱建業，等.水利水電工程地質勘察規范［M］.北京：中國計劃出版社，1999：22－26.

［2］于學馥，等.地下工程圍巖穩定性分析［M］.北京：煤炭工業出版社，1983：12－15.

TV221.2

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1007－7596（2015）05－0109－03

2014－10－31

門立發（1963－），男，遼寧撫順人，工程師，研究方向為水文地質。