廟東水庫工程地質(zhì)條件分析與評價

宮立剛

(瓦房店市水利勘測設(shè)計有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

?

廟東水庫工程地質(zhì)條件分析與評價

宮立剛

(瓦房店市水利勘測設(shè)計有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

廟東水庫位于瓦房店市許屯鎮(zhèn)山咀村廟東溝里溝，水庫大壩鑒定為三類壩。文章對廟東水庫的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及庫區(qū)的水文地質(zhì)條件和壩址區(qū)的工程地質(zhì)條件進行了分析，并對工程地質(zhì)問題進行了評價。通過分析與評價可以得出：目前水庫現(xiàn)狀主要工程地質(zhì)問題是滲漏問題，建議對水庫進行除險加固，對右側(cè)壩基及壩體進行防滲處理，確保水庫安全運行。

水庫；工程地質(zhì)；水文地質(zhì)；條件分析；防滲處理

1 工程概況

廟東水庫位于瓦房店市許屯鎮(zhèn)山咀村廟東溝里溝，即E122°04′35″，N39°59′31″，始建于1979年，是一座集防洪、灌溉為一體的小(2)型水庫。壩址以上集雨面積0.94km2，最大庫容19.78萬m3。該水庫可灌溉周邊63.65hm2果樹及葡萄和10hm2旱田，保護下游兩個屯人口約740人的生命及財產(chǎn)安全。水庫樞紐工程由攔河壩、溢洪道、輸水洞三大建筑物構(gòu)成。水庫現(xiàn)狀：現(xiàn)壩頂平均高程110.0m，壩長218m，最大壩高13.0m，壩頂寬3.5m，大壩迎水坡比為1∶2.5，塊石護坡，背水坡比為1∶2.5，草皮護坡，背水坡無貼坡排水體。大壩防滲體為黏土心墻及迎水坡土工膜防滲。溢洪道位于大壩左側(cè)，型式為正槽開敞式，堰型為寬頂堰，底高程為107.5m，凈寬11.5m，一側(cè)采用漿砌石襯砌，一側(cè)為山體，局部滑坡。最大溢洪水深1.3m，下泄流量為25.23m3/s。輸水洞位于大壩的左側(cè)，型式為壩下埋管，洞徑為Φ300，壩后閥門，洞進口底高程為100m，輸水洞長59m。現(xiàn)輸水洞放水閥門報廢并堵死，但仍然滲漏嚴重。廟東水庫屬小(2)型水庫，大壩防洪設(shè)計標準為10a一遇、校核標準為50a一遇。大壩現(xiàn)有防洪能力滿足SL252-2000的要求；大壩壩體及壩基滲漏嚴重，右側(cè)大壩繞壩滲漏嚴重，有多處滲漏點，并形成漏水通道，下游無排水體；溢洪道一側(cè)有襯砌，一側(cè)為山體，局部滑坡，達不到設(shè)計洪水下泄流量；輸水洞放水閥門報廢并堵死，但仍然滲漏嚴重；水庫無管護設(shè)施，交通條件差。根據(jù)大壩安全分類標準，大壩鑒定為3類壩。應限期對大壩進行除險加固[1]。

2 工程地質(zhì)

2.1 地形地貌

庫區(qū)位于遼東半島南部西側(cè)，瓦房店市北部丘陵區(qū)，庫區(qū)以丘陵及殘丘及沖溝微地貌為特征。庫區(qū)上游北東南三面環(huán)山，植被不發(fā)育，地勢高差較大，高程約為90-250m，壩址高程97-110m左右，高差較大[2]。

2.2 地層巖性

庫區(qū)地層巖性以震旦系及第四紀地層為主，震旦系以長石石英砂巖地層為主，第四紀分布在丘間沖積-坡洪積谷地或坡地上，以粉質(zhì)黏土混礫石層為主。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造不復雜，未發(fā)現(xiàn)有大的斷裂構(gòu)造發(fā)育，地表巖層可見小規(guī)模褶曲和節(jié)理裂隙密集帶以及侵入巖脈，為印支-燕山期巖漿活動中的伴生構(gòu)造，屬新華夏構(gòu)造體系的一部分[3]。

2.4 不良地質(zhì)作用

庫區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)陡坎或危崖，沒有滑塌及危石脫落現(xiàn)象，庫區(qū)范圍很小，溝谷較短，沒有泥石流等不良地質(zhì)作用的形成條件[4]。場地區(qū)未發(fā)現(xiàn)大的構(gòu)造斷裂以及特殊性巖土層存在，綜合各方面因素，場地不良地質(zhì)作用不發(fā)育，對庫區(qū)及壩址無危害。

2.5 抗震設(shè)防

按《水工建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(DL5073—2000)，《中國地震動區(qū)劃圖》(GB18306—2001)規(guī)定，壩區(qū)所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計基本地震加速度為0.15g，設(shè)計地震分組為第一組。

2.6 庫區(qū)水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水可分為2種類型：①河谷第四紀松散沉積層孔隙潛水；②基巖裂隙水，以風化裂隙水、構(gòu)造孔隙水為主。

1)第四紀松散沉積層孔隙潛水。分布在庫區(qū)谷地之內(nèi)，第四紀含水層厚度一般在3-5m，含水層由第四紀沖洪積-坡洪積地層組成，主要地層為坡洪積碎石層，粉質(zhì)黏土混碎石層，直接接受大氣降水補給，形成潛水并與巖石裂隙水形成補給關(guān)系。庫區(qū)壩前第四紀土層厚度不大，達到5.0m，庫底單孔涌水量可達到50m3/d，水質(zhì)礦化度一般<1g/L。

2)基巖裂隙水。分布在第四紀覆蓋層以下，以基巖巖石地層為主，區(qū)內(nèi)廣泛分布震旦紀長石石英砂巖地層，風化裂隙發(fā)育為主，滲透性隨深度增加而減弱，往往形成潛水，一般單井(孔)涌水量30-50m3/d，水質(zhì)礦化度一般小于1g/L，構(gòu)造裂隙水蘊藏在50-80m深度,一般單井(孔)涌水量50-100m3/d。

2.7 壩基工程地質(zhì)條件

2.7.1 壩體結(jié)構(gòu)及其透水性評價

1)砂殼：黃褐色-紫褐色，粗砂混碎石，長石石英砂巖質(zhì)碎石，次磨圓狀，稍密-中密狀態(tài)，稍濕。位于壩頂0-3.5m，厚度3.5m。

2)黏土心墻：黃褐色-灰褐色，黏土局部含碎石，為心墻物質(zhì)。3.5-5.5m呈黃褐色,可塑狀態(tài)；5.5-8.5m呈灰褐色，黏土呈飽和,軟可塑-軟塑狀態(tài)；8.5-13.6m黃褐色黏土夾黑褐色粉質(zhì)黏土，軟塑，飽和,鉆孔揭露最大厚度15.0m。壩體黏土層物理力學性質(zhì)見土樣室內(nèi)試驗成果[5]。黏土心墻黏土飽和，軟塑，說明黏土質(zhì)量或碾壓質(zhì)量不好，存在透水問題。應采用上游設(shè)防滲體或其他防滲措施處理[6]。

2.7.2 壩基地層及其透水性評價

壩基巖石以長石石英砂巖為主，黃-黃褐色，中厚層長石石英砂巖，傾角一般在30°-40°，多為強風化、微風化巖。

1)強風化：巖心破碎，裂隙發(fā)育，裂隙張開性強，層厚一般在1.5-5.5m,是水庫壩基主要滲漏部位。

2)微風化：巖心呈短柱及長柱狀，裂隙少及巖塊較新鮮，裂隙不發(fā)育或閉合性強，揭露厚度2.5m。1號孔及2號孔揭露右壩基強風化厚度5-6m。該部位壩基滲漏。

2.7.3 壩肩巖土地層及其透水性評價

左壩溢洪道以長石石英砂巖為主，堰底可見灰綠巖巖脈，與圍巖角度不整合接觸，擠壓性接觸。

灰綠巖巖脈：僅在溢洪道堰底處見，巖性為灰-灰綠色，厚層，塊狀結(jié)構(gòu)，裂隙不發(fā)育，堅硬，密實，透水性差，隔水性強，與圍巖角度不整合接觸，擠壓性接觸接觸帶透水性不強[7]。

右壩肩以長石石英砂巖主，分水嶺低矮，壩基強風化巖厚度大，可達5m以上，傾角陡，透水性強。右壩下游滲漏及西部山溝泉水溢流說明該部位壩基存在嚴重繞壩滲漏問題。右壩段及壩肩應加大基巖防滲深度。勘察中2號孔強風化巖段及弱風化巖段進行壓水試驗，強風化巖中強度透水[8]。試驗結(jié)果見表1。

表1 注水試驗成果表

2.7.4 巖土層物理力學性質(zhì)

庫區(qū)巖土各層物理力學性質(zhì)，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗確定壩基巖土承載力容許值[R]如下：

強風化長石石英砂巖：[R]=300kPa

微風化長石石英砂巖：[R]=1000kPa

壩體黏土心墻取土進行室內(nèi)試驗結(jié)果，壩體黏土平均含水量為16.4%，平均干密度為1.61g/km3，平均壓實度0.9，滲透系數(shù)為4.7×10-5，平均內(nèi)摩擦角23.5°。

3 結(jié)論與建議

通過本次勘察，查明了壩基巖土工程地質(zhì)特征，達到了水庫除險加固設(shè)計階段勘察的精度要求。水庫現(xiàn)狀主要工程地質(zhì)問題是滲漏問題，壩體防滲墻防滲不好，右壩基強風化基巖透水，應進行壩基(體)防滲加固處理。黏土心墻黏土飽和，軟塑，說明黏土質(zhì)量或碾壓質(zhì)量不好，存在壩體透水問題。應采用上游設(shè)防滲體或其他防滲措施處理。1號孔及2號孔揭露右壩基強風化厚度5m。該部位壩基滲漏。左壩肩溢洪道以長石石英砂巖為主，堰底可見灰綠巖巖脈，與圍巖角度不整合接觸，擠壓性接觸。透水性不強。右壩肩以長石石英砂巖，右壩頭分水嶺低矮，隔水能力差，壩基原開挖不到位，壩基強風化巖厚度大，可達5m以上，傾角陡，透水性強。右壩下游滲漏及西部山溝泉水溢流說明該部位壩基存在嚴重的繞壩滲漏問題[9]。右壩基的強風化巖厚度大，裂隙發(fā)育，透水強及壩體防滲墻黏土質(zhì)量差，該部位是水庫主要滲漏原因，存在透水隱患應進行防滲安全處理。建議處理對右側(cè)壩基及壩體進行防滲處理。

[1]韋利珠.南流江水環(huán)境質(zhì)量狀況研究及生態(tài)保護修復探討[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2014(11):17-20.

[2]劉愛春.祁家店水庫除險加固工程水利建設(shè)監(jiān)理投資控制措施探究[J].水利水電建設(shè)，2014(20):64-66.

[3]袁劍軍.土石壩防滲墻黏土混凝土材料的工程應用初探[J].水利建設(shè)與管理,2013(02):33-35.

[4]蘇艷宇.瓦房店市小嶺水庫除險加固工程建設(shè)探究[J].黑龍江水利科技，2015(01)：127-129.

[5]任妍儒.瓦房店市東溝水庫除險加固工程分析[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2016(04):35-37.

[6]章皖東.淺談監(jiān)理工程師對水利工程項目投資的控制[J].水利科技，2012(04):117-118.

[7]夏建軍.膠結(jié)材料筑壩技術(shù)在白土嶺水電站的應用[J].中國水能及電氣化，2014(11)：14-16.

[8]劉仲池.水利工程監(jiān)理中的“三控制”研究[J].河南水利與南水北調(diào)，2015(06):43-44.

[9]徐飛.沈陽地區(qū)水資源短缺原因分析及對策研究[J].水資源開發(fā)與管理，2015(01)：24-26.

1007-7596(2017)03-0075-03

2017-02-24

宮立剛(1975-)，男，遼寧大連人，工程師，從事水利工程設(shè)計、測量等工作。

TV

B