息烽兩岔河水庫地質條件評價與壩型選擇

蘭紹華

息烽兩岔河水庫位于息烽縣西北部，距息烽縣城約10 km。建庫河流息烽河為烏江右岸一級支流，屬長江流域烏江水系。該工程主要功能為供水，主要樞紐建筑為大壩。壩高70m，正常蓄水位910 m，水庫回水線長約4.1 km，庫容約1250萬m3，為中等規模水利工程。

1 壩址基本地質條件

1.1 地形地貌

壩址位于魚洞上游約130 m，河谷為不對稱"U"型縱向谷，河床高程853.8～854.0 m，河面寬28 m，正常高蓄水位河面寬116 m，寬高比2.5。兩岸邊坡較陡，左岸884 m以下地形坡度53°，以上地形坡度24°，后緣山頂高程1053 m，坡高198 m；右岸882 m以下為陡壁，以上地形坡度36°，后緣山頂高程990 m，坡高135 m。由于河流地質營力的作用，在河床左岸堆積砂、卵、礫石層形成漫灘。

1.2 地層巖性

壩址區覆蓋層主要分布于河床，基巖為三迭系中統松子坎組（T2s）和獅子山組第一段（T2sh1）地層，根據其巖性不同，松子坎組（T2s）細分三小層，其地層巖性及分布位置見表1。

表1 壩址區地層巖性特征表

1.3 地質構造及結構面

壩址地質構造復雜，巖層產狀倒轉多變，總體產狀走向N50°～60°E，傾向 SE，傾角 37°～75°。壩址主要發育的斷裂構造為壩址下游F3斷層和壩址上游右岸沖溝f1斷層。

圖1 DF3測線視電阻率反演色度圖

F3斷層：該斷層走向 N55°E，傾向 SE，傾角 50°～60°。據物探DF3測線資料（圖1），該段層距壩址102 m，斷層破碎帶及影響帶巖體極為破碎，視電阻率極低[1]，在10～100Ω·m間變化，且雜亂無章，寬度＞50m。據地表調查，該斷層為強透水斷層，控制兩岸巖溶洼地、落水洞及暗河系統發育主方向。

f1斷層：位于壩首右岸上游沖溝，延伸長度80～120 m，斷層走向 N60°～85°W，傾向 NE，傾角 20°～22°，斷層破碎帶寬0.3～0.5 m，斷距1.2～1.5 m，為壓扭性斷層，受其影響，兩側巖體多褶曲。據地表調查，f1斷層延伸不長，因遠離壩址，對壩址影響較，但兩側次生的羽狀裂隙因延伸長，連通性好，對壩址壩肩抗滑穩定影響較大。

根據壩址區裂隙統計（見圖2），壩址主要發育裂隙有4組，其中①、③、④較集中在左岸，①、②較集中發育在右岸，其特征見表2。

圖2 壩址裂隙等密度圖

表2 壩址區裂隙發育特征表

1.4 軟弱夾層

根據兩壩肩平硐揭露，兩壩肩軟弱夾層發育，其中左壩肩發育有2條軟弱夾層，為巖屑夾泥充填；右壩肩發育2條軟弱夾層，為泥夾巖屑充填。

2 壩址主要工程地質評價與壩型選擇

2.1 大壩抗滑穩定評價及壩型選擇

2.2.1 壩基穩定評價

壩址壩基持力層為獅子山組第一段（T2sh）1中-厚層灰巖、白云質灰巖，巖層陡傾，走向線與河床斜交，交角40°，傾向左岸偏上游，巖層層面不構成滑動面。根據野外裂隙調查，對壩基抗滑穩定不利的裂隙主要為緩傾角裂隙③，裂隙③產狀335°～358°∠16°～25°，裂隙發育密度 1.5～3 條/m，延伸長度 0.2～1m；裂隙③僅在右壩肩上游三田沖溝匯口處發育，而根據兩壩肩平硐裂隙統計，未見該組裂隙發育，說明該組裂隙發育弱，不構成壩基抗滑穩定的滑動面，大壩壩基除建基面抗滑穩定外，無深層抗滑穩定問題。

2.2.2 壩肩邊坡穩定問題

兩壩肩出露地層為獅子山組第一段（T2sh1）中-厚層灰巖、白云質灰巖，巖層產狀130°∠75°，基巖裸露，為斜向陡傾巖質邊坡，邊坡結構屬穩定結構，現代河谷自然邊坡呈穩定狀態。據地表調查，壩址兩岸軟弱夾層較發育，主要為薄層泥質白云巖夾層，沿層面發育，一般厚0.5～3 cm，因壩址靠近區域性斷層F3，受其影響，節理裂隙發育程度高，巖體較破碎。根據地表裂隙統計分析，主要有 4組優勢節理面，裂隙①：325°～355°∠47°～68°；裂隙②：240°～272°∠46°～77°；裂隙③：335°～358°∠16°～25°；裂隙④：100°～126°∠37°～56°，其中左壩肩發育裂隙為①、③、④組，右壩肩裂隙發育為①、②組。邊坡穩定主要受控于軟弱夾層面、裂隙面及其之間交線控制，根據節理裂隙統計結果，對兩岸邊坡選擇最不利的節理裂隙進行赤平投影穩定分析[2]，分析結果見圖3和圖4。

圖3 左壩肩邊坡赤平投影穩定分析圖

圖4 右壩肩邊坡赤平投影穩定分析圖

從圖3可見，左壩肩有第④組裂隙落入滑動區內，根據平硐資料，第④組裂隙在強風化帶發育，至弱風化帶尖滅，延伸不長，連通性差，不構成統一滑移面，僅地表局部有切腳現象，局部形成小塊不穩定楔形體，需開挖清除，清除后大壩左岸邊坡穩定[3]。

從圖4可見，右壩肩有第②組裂隙落入滑動區內，根據平硐資料，第②組裂隙在平硐5.5～6.7 m和11.0～12.5 m為風化夾泥，夾泥厚0.5～2 cm，延伸性好，對大壩壩肩穩定不利，需加強支護措施[4]。

圖5 拱壩壩型壩肩抗滑穩定分析示意圖

對于拱壩壩型，左岸主要發育裂隙①、裂隙③和裂隙④，壩肩巖體受裂隙切割，存在沿裂隙④結構面滑出的可能。根據左岸平硐揭露，左壩肩巖體溶蝕風化嚴重，平硐在23 m仍存在溶蝕風化現象，溶蝕風化不均一，多呈囊狀，壩基巖體完整性差。平硐內跨孔波速測試結果，平硐在6.5 m之后平均波速3477 m/s，動彈模量23.75 GPa，動泊松比0.31，完整性系數0.31，為較破碎巖體，因此，左壩肩巖體質量屬BⅣ類，不宜直接作拱壩壩肩持力層，需作專門的固結灌漿處理，建議固結灌漿范圍從河床至壩頂高程，向下游延伸20～30 m，固結灌漿面積約4240 m2。

右壩肩存在沿巖層層面和裂隙②的組合，特別是裂隙②在平硐5.5～6.7m和11.0～12.5m夾風化夾泥，夾泥層厚0.5～2 cm，對拱壩壩肩抗滑穩定不利，需進行抗滑穩定計算。

2.2 壩型選擇

壩址受區域性斷層F3影響，節理裂隙發育，巖體完整性較差。壩址兩岸存在軟弱夾層，且左岸存在溶蝕風化帶，風化不均一，壩基巖體完整性差。

對重力壩壩型，因巖層陡傾，且為縱向谷，無貫穿性緩傾結構面發育，無深層抗滑穩定問題；對拱壩壩型，左岸存在溶蝕風化帶，壩基巖體完整性差，右岸存在軟弱夾層，加上巖層與走向線與拱端推力平行，存在沿巖層層面、軟弱結構面的滑出模式，對拱端抗滑穩定極為不利，需對壩肩抗力巖體作專門的補強加固處理措施。根據壩址地質條件，對拱壩壩型適宜性差，對重力壩壩型無控制性不利地質因素，適宜修建，因此選擇重力壩壩型較適宜。

3 結論與建議

3.1 結論

通過對息烽兩岔河水庫大壩工程地質條件進行分析，對擬采用有成壩條件的重力壩、拱壩壩基、壩肩進行穩定性分析。得出若選擇重力壩壩型壩基無深層抗滑穩定問題；對拱壩壩型，左岸、壩基巖體完整性差，右岸存在軟弱夾層，巖層與走向線與拱端推力平行，存在沿巖層層面、軟弱結構面的滑出模式，對拱端抗滑穩定極為不利，需對壩肩抗力巖體作專門的補強加固處理措施。通過比較得出，息烽兩岔河水庫大壩宜選擇重力壩壩型。

3.2 建議

場地第四系覆蓋層及強風化厚度不大，建議全部清除。對重力壩型選擇弱風化中下部基巖為壩基持力層，且河床宜適當嵌深，以滿足壩體抗滑穩定安全，建議其河床中部建基面高程為843～845 m，向岸坡階梯式抬升，兩壩肩清除強風化巖體即可，對左岸溶蝕風化帶，作固結灌漿處理。

[1]孫燕峰.甘肅省酒泉市洪水河水庫壩型比選設計[J].水利技術監督.2017(05).

[2]張明.盤縣西得泥水庫壩線和壩型選擇[J].水利科技與經濟.2014(01).

[3]武東財.汪清水庫消險增容擴建工程壩型方案比較與選擇[J].黑龍江水利科技.2012(03).

[4]彭成居.馱英水庫壩型選擇芻議[J].企業科技與發展.2011(06).