德隆水庫壩址工程地質條件分析及壩型優選

肖國賢

（遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義 563002）

德隆水庫壩址工程地質條件分析及壩型優選

肖國賢

（遵義水利水電勘測設計研究院，貴州 遵義 563002）

針對德隆水庫壩址區地質條件較復雜，可能存在不良工程地質地段、可疑滲漏帶等問題。從地形地貌、地層巖性、地質構造、巖溶水文等方面，對壩址區地質環境各項因素及各種壩型適宜性進行分析論證。結果表明：混凝土面板堆石壩壩型對地質條件適應性較高，但結合壩區承壓水對柔性壩的影響、水工樞紐布置和施工工藝等進行綜合考慮，最終優選技術和經濟均較優的重力壩壩型。

地質條件；壩型選擇；重力壩；德隆水庫

德隆水庫位于貴州省鳳岡縣土溪鎮魚泉村梯子巖境內，工程主要任務是農田灌溉、城鎮和農村人畜供水。壩址距土溪鎮7km、距鳳岡縣城52km，距遵義市中心城區170km，現有鄉村公路從壩址左岸通過，工程對外交通較方便［1］。在德隆水庫地質勘察中，嚴格根據工程項目建設可行性和經濟效益指標，結合干溝河流域開發整體規劃任務，遵循技術可行性、效益最大化、整體與具體相結合綜合考慮原則，通過詳細的地質勘察，全面分析，反復論證，為合理選擇壩型提供準確詳實的地質資料與建議，確保工程施工的高效優質。

1 壩址區工程地質條件

壩址位于河灣地帶，河流彎曲延伸，河水深0.2～2m，河床高程一般818.00～828.00m。壩址兩岸地形總體上從上游至下游逐漸變陡，其中左岸坡受斷層F5切割影響，地形起伏較大，斜坡、陡坡均有分布，在∈1j上游側分布區多為陡坡地形，在下游側則形成峻坡至懸坡地形，而在∈1q分布區則形成帶狀發育的陡巖，陡巖以上地形平緩，山頂高程954.00m，與河床相對高差約為130m，左岸發育為一低矮埡口，埡口鞍部高程872.00～877.00m，埡口處有鄉村公路通過；右岸除發育有沖溝外地形總體較平順，地形坡角一般為30～50°，靠近河床一帶地形平緩，右岸山頂高程在970m高程以上。總體上看，在壩區河谷兩岸地形對稱性較好，設計正常蓄水位868m高程時河谷寬約200m，谷口寬高比為4.5左右，左岸巖層產狀 N35～42°E/SE∠5～14°，河谷為基本對稱的“V”型走向、斜向河谷結構。

壩址區分布地層為寒武系下統清虛洞組（∈1q）、 金頂山組（∈1j1、 ∈1j2、 ∈1j3）。 ∈1q淺灰至深灰色中至厚層灰巖夾豹皮狀白云質灰巖，分布于左岸865.00m高程以上岸坡；∈1j1灰色、灰綠色薄層、極薄層為主夾中厚層粉砂巖及少量灰巖，分布河床12.4m以下；∈1j2淺灰色至深灰色中厚層灰巖夾砂質灰巖，分布于河床附近；∈1j3薄層、極薄層為主夾中厚層粉砂巖及少量灰巖、泥巖，分布于左右壩肩。壩址區多為覆蓋層分布，河床厚0.5～8m第四系沖洪積（Qapl）砂卵礫石覆蓋，兩岸均有厚2～10m殘坡積粘土、砂質粘土夾塊石碎石等；崩塌堆積分布于左岸坡。

工程區西側為畢節北東向構造變形區，南面為貴陽復雜構造變形區，地質構造較復雜，壩址發育仁老山斷層（F5），F5從左岸坡通過并向下游延伸斜切河床，為張扭性斷層，斷層面產狀N15～40°E/SE∠60°，斷層傾左岸，上盤為∈1q地層，下盤為∈1j地層，壩址處斷距約60m，左岸鉆孔揭露破碎帶寬約2m，斷層帶附近巖體破碎，多小塊石、碎石，少量斷層角礫充填，受斷層影響，區內裂隙發育，主要發育4組裂隙：Ⅰ組N5～20°E/NW∠70～80°； Ⅱ組 N60 ～80°E/NW∠60 ～85°； Ⅲ組 N40 ～50°E/SE∠67 ～85°； Ⅳ組 N45°W/NE∠70 ～80°。 壩址平面地質分布情況，如圖1所示。

壩址出露地層為金頂山組第一至第三層（∈1j1～∈1j3）及清虛洞組（∈1q），碎屑巖和碳酸鹽巖相間分布， 其中∈1j1、∈1j3為碎屑巖類，∈1q、∈1j2為碳酸鹽巖，根據地表地質調查及鉆孔勘探揭露，壩址區∈1q、∈1j2層內均未見大型巖溶形態分布，但存在小型巖溶管道分布，其中∈1j2層內在河床上游側右岸零星出露，受地形、構造切割影響，右岸山體單薄，裂溶隙發育，使得右岸沿河床一帶形成小型巖溶系統，從上游至下游依次出露上升泉 S2～S6，各泉點流量穩定，另外在鉆孔ZK2、ZK5內存在承壓水，孔內承壓水高出孔口4.2m及1.2m，在承壓水出溢部位巖體較破碎，說明鉆孔∈1j2層內淺表溶蝕發育，其它河床鉆孔也有承壓水分布；∈1q在壩址區巖溶相對發育，地表巖溶有巖溶洼地、消洞等，溶槽、溶溝發育［2］。在鉆孔ZK1內10.2m處漏水，在16.3～19.2m處揭露2.8m溶洞，洞內黃色粘土夾碎石充填，在20.6～21.5m、22.1～22.5m存在掉鉆現象，孔內無充填。在∈1j1、∈1j3層內夾少量灰巖夾層，補給徑流條件均較差，巖溶弱發育。壩址典型地質條件剖面，如圖2所示。

2 工程地質問題論證分析

2.1 壩基肩持力層分析

壩基∈1j2中厚層弱風化灰巖承載力為3～3.5 MPa，變形模量為5～7GPa；兩壩肩出露∈1j3薄層、極薄層的粉砂巖夾少量灰巖，弱風化承載力為2～2.2MPa，變形模量弱風化為1～2GPa，存在不均勻沉降問題，另外左岸斷層破碎帶巖體松散，裂隙延伸長，不能滿足壩基條件，需采用深挖、擴挖以及相應加固處理措施后方可達到要求［3-4］。壩基∈1j2灰巖內存在承壓水分布，對壩體存在頂托作用，須采取固結、減壓等處理。

圖2 壩址典型地質條件剖面

2.2 抗滑穩定分析

壩基巖層緩傾左岸偏下游，傾角為5～13°，對壩基穩定構成一定的影響，灰巖層面可構成壩基深層單一滑動面，且左岸發育有貫通下游的斷層面，對壩基的抗滑穩定不利，但在壩趾及下游阻滑巖體內，節理或裂隙傾角大于60°，向下逐漸閉合，且在大壩下游河床平緩，未發現跌坎、深槽發育，無明顯的滑出臨空面，而且壩基內分布的裂隙主要發育在強風化帶，弱風化帶則多閉合或尖滅，巖體相對較完整，裂隙的連通性較差，切割深度不大，故滑出面為弱風化弱發育裂隙與爬坡剪斷巖體組合面［5-6］。故應對壩腳下游一定范圍內的基礎巖體進行抗沖保護，防止因泄洪淘刷切腳而形成臨空面，削弱基礎穩定性。淺層滑動的控制滑動面為建基面與混凝土的接觸面。

2.3 滲透穩定評價

壩址區強至弱風化帶巖體透水性較強，ZK1揭露：在高程822.01m以上，巖體透水率均大于10Lu，在高程822.01m以下透水率均小于5Lu；河床鉆孔ZK2揭露，在高程804.19m以上巖體透水率均大于10Lu，在高程794.19～804.19m之間巖體透水率為5～10Lu，在高程794.19m以下，巖體透水率小于 5Lu；右岸鉆孔 ZK3揭露，在高程850.80m以上巖體透水率均大于100Lu，在高程850.80m以下，巖體透水率為10～100Lu。各鉆孔下部巖芯相對完整，未發現大的溶洞和溶蝕裂隙，由以上鉆孔壓水試驗資料可知，表層強風化帶、斷層破碎帶、∈1j2灰巖一帶透水性強，水庫蓄水水位抬升后，存在沿以上強透水帶向下游滲漏問題，滲透降低壩基巖體力學指標，對壩基抗滑穩定不利，須采取防滲處理措施［7］。

3 壩型選擇

根據壩址地形地質條件及天然建筑材料分布情況，結合各水工布置建筑物情況，擬對堆石混凝土重力壩和混凝土面板堆石壩兩種壩型方案進行比較，如表1所示。經技術經濟綜合比較，重力壩方案在地形地質條件適應性、樞紐布置和技術經濟上均占優勢，故推薦重力壩壩型。

4 結論

德隆水庫壩址區地形地貌和地質構造條件較復雜，受斷層切割等因素的影響，工程地質條件差，壩型選擇較困難。為合理選定壩型，從地形地貌、地層巖性、地質構造、巖溶水文等方面，對壩址區工程地質條件進行了詳細分析和論證研究，優選重力壩方案，為樞紐建筑物布置和基礎處理設計，提供了重要的地質資料與結論建議。

（1）壩基巖體存在不均勻沉降問題，壩址左岸斷層發育，斷層帶巖體破碎，不 能滿足壩基條件要求，需采用深挖、擴挖以及相應加固處理。壩基∈1j2灰巖內存在承壓水分布，對壩體存在頂托作用，須采取減壓處理。

表1 壩型比選

（2）巖層產狀平緩，對壩基的抗滑穩定不利，但大壩下游河床平緩，未發現跌坎、深槽發育，無明顯的滑出臨空面，滑出面為弱風化弱發育裂隙與爬坡剪斷巖體組合面。應對壩腳下游一定范圍內的基礎巖體進行抗沖保護，防止因泄洪淘刷切腳而形成臨空面，削弱基礎穩定性。

（3）壩址區強至弱風化帶巖體透水性較強，水庫蓄水水位抬升后，存在沿強透水帶向下游滲漏問題，滲透降低壩基巖體力學指標，對壩基抗滑穩定不利，須采取防滲處理措施。

（4）從壩基巖體質量、開挖邊坡及處理、防滲工程量、承壓水的影響和施工組織設計等方面進行論證，結合技術經濟、樞紐布置等綜合比選，結果表明：混凝土重力壩壩型均優于混凝土面板堆石壩，推薦采用較適宜壩址地形地質條件的重力壩壩型。

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1672-2469（2017）10-0138-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.039

2017-01-08

肖國賢（1979年-），男，高級工程師。