芒林水庫大理巖透鏡體巖溶滲漏探討

唐運剛

(云南省水利水電勘測設計研究院,云南 昆明 650021)

1 研究區(qū)概況

1.1 工程概況

芒林水庫位于云南省瑞麗市西南部南宛河支流南惹河上游的普然河上,屬于中型水庫工程,以農田灌溉為主,兼顧瑞麗市、姐相鄉(xiāng)、弄島鎮(zhèn)城鎮(zhèn)供水及農村人畜供水,并承擔水庫下游南惹河兩岸防洪任務。設計壩高27.5 m,壩型為均質土壩,水庫正常蓄水位783.85 m,總庫容2 238.9萬m3,壩軸線長154 m,導流及輸水隧洞布置于左岸長約232 m,溢洪道布置于右岸啞口長約510 m。

1.2 地質概況

測區(qū)地處云南高原西部、橫斷山脈的南延部分,山脈、水系呈北東向延伸,與構造線方向一致。水庫區(qū)內地勢平坦,平均海拔高程750 m。北西側分水嶺海拔高程1 150～1 827 m,山前為波狀起伏的殘丘,相對高差50～100 m。根據地貌成因及形態(tài)特征,將測區(qū)劃分為侵蝕堆積類型和構造剝蝕類型。測區(qū)出露地層較單一,主要為下古生界寒武系變質巖(主要巖性為片麻巖、變質砂巖、板巖)和新生界上第三系微膠結的含礫砂土夾砂土、卵礫石質砂土及泥巖;第四系松散堆積層廣泛出露于瑞麗江兩岸及地表各處。測區(qū)處于青、藏、滇、緬、印尼“歹”字形構造西支中段,屬滇西褶皺帶芒市褶皺束南段,構造形跡呈北東向,以復式褶皺群為主,發(fā)育的主要大斷裂為位于水庫南東側約8 km龍陵—瑞麗大斷裂,主要褶皺為王子樹—南京里倒轉復式背斜(圖1)。區(qū)內地下水類型較齊全,按照地下水的巖石類型、水理性質及賦存條件,分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水三種類型[1]。水庫地震動峰值加速度為0.2g,區(qū)域構造穩(wěn)定性較差,地震動特征周期值為0.45 s(寒武系大理巖)、0.65 s(上第三系巖土),相應的地震基本烈度為Ⅷ度[2]。

圖1 芒林水庫構造綱要圖Fig.1 Sketch map of Wanglin reservoir1.新生界;2.二疊系;3.三疊系;4.寒武系;5.燕山期花崗巖;6.地質界線;7.逆斷層及其編號;8.正斷層;9.隱伏層;10.背斜及其編號;11.國界線。

2 大理巖特性及分布

圖2 庫區(qū)大理巖分布示意圖Fig.2 Distribution schematic diagram of marble in reservoir area

1.砂質粘土、砂壤土夾砂卵礫石、碎石土;2.半膠結之含礫砂土夾砂土、粘土;3.混合巖化片麻巖夾變質砂巖、板巖等,上部夾大理巖透鏡體;4.正常接觸地質界線;5.不整合地質界線;6.背斜軸;7.片理、片麻理產狀;8.巖層產狀;9.擬建芒林水庫;10.泉水及其流量(L/s);11.河流及流向;12.地下水流向;13.國界線;14.鄉(xiāng)村道路、公路;15.村莊;16.大理巖分布區(qū);17.地質剖面線。

2.1 大理巖特性

大理巖是由沉積巖中碳酸鹽類巖石經區(qū)域變質作用或大理巖接觸變質作用形成的一種變質巖。主要礦物為重結晶的方解石、白云石,方解石和白云石的含量一般>50%。此外含有硅灰石、滑石、透閃石、透輝石、斜長石、石英、方鎂石等。具粒狀變晶結構,塊狀(有時為條帶狀)構造。肉眼可辨認,遇稀鹽酸產生氣泡。一般為白色,若含不同雜質,則夾有條紋或呈不同顏色。巖塊抗壓強度隨顆粒膠結和大小而異,一般為49.0～117.7 MPa,可作為建筑物地基。因易溶解于水,故有各種喀斯特現象,會引起水庫滲漏、崩塌等,需加以注意和工程處理。

因原巖不同,可形成不同類型的大理巖,如純鈣鎂碳酸鹽巖變質后可形成方解石大理巖、白云石大理巖;硅質灰?guī)r變質后可形成石英大理巖、硅灰石大理巖;炭質灰?guī)r變質后可形成石墨大理巖等。還可根據結構構造、顏色進一步劃分,如白色大理巖、灰色大理巖、粉紅色大理巖、細粒大理巖、粗粒大理巖、條帶狀大理巖等[1,3-4]。

2.2 分布特征

區(qū)內寒武系為本區(qū)基底地層,寒武系大理巖呈透鏡狀出露,根據地質測繪,鉆孔、平硐、坑槽勘探,主要分布在庫區(qū)右岸及壩址附近(見圖2),東西向長約2.1 km,南北寬約0.5 km,呈不規(guī)則的透鏡狀,分布面積約1.05 km2。地表可見零星露頭,上部為第三系覆蓋,根據鉆孔及坑探揭露,在壩址區(qū)及近壩右岸山坡大理巖埋深大約3～10 m。因大理巖為碳酸鹽類巖石經區(qū)域變質作用或大理巖接觸變質作用形成的一種變質巖,局部存在溶孔、小溶洞等弱巖溶,對大壩及庫岸滲漏問題存在一定的風險。

2.3 巖礦鑒定及野外觀察

經取樣4組進行巖礦鑒定及化學分析,方解石和白云石含量約50%～75%,大理巖易溶性氧化鈣(CaO)含量低(<35%)。據野外天然露頭及采石場斷面上觀察,結合樞紐區(qū)鉆孔巖心、平硐鑒定,大理巖巖溶不發(fā)育,未見大的溶蝕裂隙、管道等巖溶形態(tài),僅局部偶見寬度<2 mm的溶隙,但延伸僅數米。巖石中主要有4組構造裂隙,口寬2～5 mm,少量鈣、泥質充填,向深部逐漸閉合,含(透)水性較弱。

3 庫、壩區(qū)滲漏評價

3.1 庫區(qū)滲漏分析

庫盆及鄰谷間主要由上第三系微膠結之含礫砂土夾砂土、卵礫石質砂土及粘土組成,上第三系(N)微膠結之巖層粘粒含量較高,總體透水性弱。在庫盆內兩岸沖溝正常高水位附近常見有泉水出露及沼澤地分布。庫區(qū)北部南宛河河床海拔高程820～830 m,高于水庫正常蓄水位20～30 m,且山體寬厚(>1 000 m),無低鄰谷。西部南姑河及南部南張河河床海拔高程與庫區(qū)河床海拔高程相當,山體寬厚(>1 000 m),無低鄰谷。僅東面勐福河河床海拔高程776 m,比水庫正常蓄水位低8～10 m,為相對低鄰谷,但該鄰谷河間地塊較寬(>800 m),庫內有較多的散流狀地下水出露,其出露高程在水庫正常高水位附近,向南惹河排泄,常年不干,為地下水補給河水,故其間的地下水分水嶺海拔高程高于正常蓄水位,不存在滲漏條件。故庫區(qū)兩岸山體總體上較寬厚,庫盆及周邊地層透水性弱,為相對隔水層,地下水分水嶺高程高于水庫正常蓄水位,地表水、地下水均補給河水,河床為當地地下水最低排泄基準面,水庫不存在庫區(qū)滲漏問題,總體蓄水條件較好[1,3-4]。

3.2 大理巖分布區(qū)滲漏分析

庫區(qū)基底的下古生界寒武系(∈？)變質巖夾大理巖透鏡體,強風化帶巖石節(jié)理裂隙發(fā)育,含(透)水性中等,但向深部透水性逐漸減弱,變成弱含(透)水層組。在庫首南惹河兩岸近壩的庫岸坡及河右岸壩址上游約2 000 m的芒林采石場一帶,有寒武系大理巖透鏡體零星出露,大理巖埋深大約3～10 m(圖3)。在采石場南東約300 m的水庫沖溝內就有泉群出露,流量0.4～0.5 L/s,其高程略高于水庫正常蓄水位,據此,也可進一步說明大理巖巖溶不發(fā)育,通過大理巖產生管道式永久性滲漏的可能性不大[4-6]。

圖3 庫區(qū)右岸大理巖地質剖面示意圖Fig.3 Schematic diagram of geological profile marble at right bank of the reservoir area1.殘坡積砂壤土混碎石;2.洪沖積砂卵礫石;3.上第三系砂質粘土混碎塊石、含礫砂土;4.寒武系大理巖;5.砂質粘土混碎塊石;6.大理巖;鉆孔,左為RQD(%),右為滲透系數(K)或透水率(q),下為孔深;9.實、推測第四系與基巖界線;10.實測、推測不整合地質界線;11.強風化下限;12.巖層產狀 走向,傾向∠傾角;13.地下水位線;14.鉆孔水位探槽及編號;16.探坑及編號。

4 結論

芒林水庫壩址及近壩右岸出露大理巖,大理巖遇稀鹽酸產生氣泡,因易溶解于水會引起水庫滲漏、崩塌等,需加以注意和工程處理。根據區(qū)內大理巖特性、分布特征等方面進行分析,并取樣進行巖礦鑒定確定其化學成分,區(qū)內大理巖主要礦物為方解石和白云石，含量約50%～75%。結合樞紐區(qū)鉆孔巖心鑒定,大理巖巖溶不發(fā)育,未見大的溶蝕裂隙、管道等巖溶形態(tài)。并確定區(qū)內大理巖為透鏡狀出露,大理巖透鏡體邊緣地帶都出露泉水點,沒有發(fā)現巖溶通道,一般發(fā)育溶蝕裂隙,管道式巖溶不發(fā)育,不會產生巖溶滲漏問題。為工程順利開展提供了有力的技術支撐。芒林水庫自2012年蓄水以來,工程運行一切正常。

參考文獻：

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