魯谼山水庫壩址工程地質條件的研究及比選

翟啟明

一、工程概況

魯谼山水庫位于菜子湖流域孔城河支流—魯王河的上游，是一座以供水、灌溉為主的中型水利樞紐工程。壩址位于桐城市呂亭鎮魯谼村境內，距離桐城市約13km，距離呂亭鎮約7km，有村村通公路與壩址相通，交通較為便利。魯谼山水庫選擇上、下兩個壩址進行比選，初選下壩址位于魯谼村倪灣組，距離下游魯谼村村部約400m，下壩址又可分為上游A線及下游B線（以下簡稱為A線及B線）。上壩址位于大擺村下游河流彎道處，上下壩址順河道相距1.3km。

二、壩址工程地質比選

1.上壩址工程地質條件

（1）上壩址位于大擺村下游河流彎道處，壩軸線與河道近正交，河床較寬約90m。左、右岸地形不對稱，壩址左岸山頂高程較高，山坡較陡，山體較厚實，壩線下游分布一條切割較深的沖溝；壩址右岸為一NE方向山梁，山梁前端145m高程以下山坡略陡，沿山梁145m高程以上地形平緩，分布有一高程較低的平緩埡口，地形較單薄。

（2）上壩址兩岸山坡坡積層厚度較薄，約為0.5～2.0m，河床覆蓋層厚度約為2.0～4.5m。壩基巖性主要為二長片麻巖及角閃斜長片麻巖。左岸壩基下部及河床左側為角閃斜長片麻巖，較完整，其余均為二長片麻巖。兩種巖性一般呈混熔接觸，片麻理僅局部較明顯。

（3）河床段覆蓋層以下即為弱～微風化巖石，弱風化巖體厚度較薄。左岸127m高程以下山坡地表直接為弱風化巖體，風化較淺，127m高程以上巖體裂隙發育，強～弱風化巖石厚度較大；右岸巖體裂隙發育強～弱風化巖體厚度較大。

（4）上壩址揭露F2、F3斷層以及f1、f2、f3小斷層，斷層多為陡傾角，距離壩軸線較遠，對壩基無影響。河床段下伏基巖裂隙較發育～不發育，左、右岸強～弱風化帶巖體裂隙發育，共五組陡傾角裂隙，以 NE向陡傾角裂隙最發育。緩傾角裂隙由于山坡地表大部分為第四系土層所覆蓋，在地表揭露甚少。

（5）河床段巖體較完整，滲透性較弱，相對不透水層埋深較淺，而左、右岸巖體裂隙發育，強～弱風化帶厚度較大，相對不透水層及地下水位埋深較大，低于水庫正常蓄水位，存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。

綜上所述，上壩址左、右岸地形不對稱，河床較寬，左陡右緩，右岸分布有一個低矮埡口；河床段巖體裂隙較發育～不發育，風化輕微，巖體較完整，相對不透水層埋深較淺；而左、右岸巖體裂隙發育，強～弱風化帶巖體厚度較大，相對不透水層及地下水位埋深較大，低于水庫正常蓄水位，存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。依據以上地形地質條件，不宜修建拱壩，可修建重力壩。

2.下壩址工程地質條件

下壩址區布置了兩條壩線，分別為上游A線及下游B線，兩壩線左岸相距較遠，直線距離310m，分別屬于兩個不同山體。而右岸同屬一個山體，相距甚近，地質條件相近。兩壩線河床地質條件相近，A線河床寬度略大于B線河床，但壩頂長度較短；兩壩線左岸地形地質條件差異較大。 下壩址A、B線工程地質剖面圖見圖1、圖2。

（1）A線地形較對稱，左、右岸山坡坡度較陡，平均坡度約為37°，但左岸山體單薄，右岸山體由于開采石料形成上、下游宕口，地形不完整，河道寬度為140m；B線地形不對稱，左岸山頂相對較高，山體較厚實，山坡較陡，右岸在125m高程以下山坡較陡，125m高程以上地形平緩，壩線經過一個寬緩山溝，山體較單薄，壩線上游為一個采石宕口，地形不完整，河道寬度約125m。

（2）下壩址兩岸山坡坡積層厚度較薄，約為0.5～1.5m，局部山坡腳較厚約為3.45m，河床覆蓋層厚度約為3.6～6.29m。壩基巖性主要為二長片麻巖及角閃斜長片麻巖，局部穿插有正長斑巖脈，三種巖性新鮮時飽和單軸抗壓強度均大于100MPa，屬堅硬巖石。A線左岸山坡基巖巖性為二長片麻巖，左壩頭分布有正長斑巖，右岸106m高程以上二長片麻巖為主，局部夾角閃斜長片麻巖，106m高程以下為角閃斜長片麻巖，河床以角閃斜長片麻巖為主；B線左岸山坡及河床基巖為角閃斜長片麻巖，右岸山坡以二長片麻巖為主，局部夾有角閃斜長片麻巖。角閃斜長片麻巖與二長片麻巖一般呈混熔接觸，片麻理僅局部較明顯，而正長斑巖巖脈與圍巖多呈裂隙式接觸。

（3）河床段在覆蓋層以下多為微風化巖體，裂隙不發育，巖體較完整～完整。

（4）下壩址斷層不甚發育，河床段下伏基巖裂隙不發育，而左、右岸巖體強～弱風化帶裂隙發育，主要發育六組裂隙，以NE向陡傾角裂隙最發育，次為NNW及NEE向陡傾角裂隙；據測繪及鉆孔錄像編錄成果，河床壩基及B線左岸緩傾角裂隙不發育，且多呈閉合狀；右岸及下壩址A線左岸緩傾角裂隙較發育，緩傾角裂隙大部分呈張開狀，部分（如右岸宕口）緩傾角裂隙延伸較長，張開夾泥或巖屑，潮濕滴水，形成大裂隙。由于緩傾角裂隙局部延伸較長，且張開夾泥，則對壩基穩定不利。

（5）根據壓水試驗統計成果，下壩址河床及B線左岸巖體較完整，滲透性微弱，相對不透水層埋深淺，而下壩址A、B線右岸及A線左岸巖體裂隙發育，強～弱風化帶厚度較大，相對不透水層及地下水位埋深較大，低于水庫正常蓄水位，存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。

綜上所述，下壩址左、右岸山頂高程較低，近壩庫岸分布有較低矮的埡口，河床較寬，右岸地形不完整，A線地形較對稱，而B線地形不對稱。河床第四系覆蓋層較淺，下伏巖體裂隙不發育，風化較淺，巖體較完整，巖體透水性微弱；B線左岸巖體較完整，滲透性微弱，相對不透水層埋深較淺，而下壩址右岸及A線左岸巖體裂隙發育，緩傾角裂隙較發育，強～弱風化帶厚度較大，相對不透水層及地下水位埋深較大，低于水庫正常蓄水位，存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。從以上地形地質考慮，不宜修建拱壩，可考慮修建重力壩或面板堆石壩。

3.上、下壩址工程地質條件比選

兩個壩址主要不同點包括：①在地形方面，下壩址河床較寬，上壩址河床較窄，下壩址A線地形較對稱，下壩址B線與上壩址地形均不對稱，左陡右緩。②在巖體風化方面，下壩址B線左岸風化較淺，右岸風化較深，下壩址A線與上壩址左、右岸風化均較深。③在壩基防滲方面：下壩址B線左岸壩基滲漏較輕微，而右岸壩基滲漏較嚴重；下壩址A線與上壩址左、右岸壩基滲漏較嚴重。④在庫區滲漏方面，下壩址A線近壩區左、右岸均存在庫區滲漏問題，下壩址B線以及上壩址僅近壩右岸存在庫區滲漏問題。⑤在壩基開挖、填筑等工程量方面，如上下壩址均按同一種壩型考慮，上壩址雖然河床較窄，但右岸壩基地形十分平緩，壩線較長，巖體風化較深，則上壩址工程量略大于下壩址。⑥在水庫庫容、匯水面積等方面，主要不同點在于，采用上壩址，匯水面積較小，庫容較小。

圖1 下壩址A線工程地質剖面圖

圖2 下壩址B線工程地質剖面圖

綜上，從地形地質方面考慮，下壩址A線與上壩址地質條件相差不大，而下壩址B線地質條件優于上壩址。所以從工程地質條件來看，推薦選定下壩址B線。

三、壩基工程地質處理措施

（1）由于壩基分布巖石為角閃斜長片麻巖和二長片麻巖互層，這兩種巖石可能存在局部帶狀風化和裂隙發育帶，可通過局部加大開挖深度回填混凝土及加密固結灌漿等措施來進行巖體加固。壩基部分為弱風化巖體，考慮到該段壩基裂隙發育完整性差，應進行加固處理以提高其整體性。壩基開挖后，建基面上可能揭露一些工程性質較差的斷層或裂隙密集帶，應對這些在壩基范圍出露的斷層進行挖除或部分挖除，然后回填砂漿處理，以提高壩基的承載及抗變形能力。

（2）壩基防滲帷幕深度自現狀地面以下：左岸，10～15m；河床，基巖面以下5～10m；右岸，20～45m。左岸壩基巖體透水性較弱，相對不透水線埋藏甚淺，地下水位較高，基本不存在繞壩滲漏問題；而右壩基透水性較強，地下水位和相對不透水線均埋藏較深，右壩頭存在繞壩滲漏問題，應將右壩頭帷幕沿庫區向上游延伸與庫區帷幕相連接。

（3）混凝土重力壩利用壩身進行泄洪，泄洪水流沖刷坑位于壩腳下游50～80m的河道中部，在泄洪高速水流作用下，沖坑上部沖洪積層及右岸山坡全～強風化層將會被水流沖走，河床下伏基巖為弱～微風化角閃斜長片麻巖，建議對沖坑、及下游一定長度的左、右岸岸坡進行防護■