重慶浩口水電站大壩壩基地質條件勘探及評價

史殿順

（重慶市水利電力建筑勘測設計研究院，重慶 401120）

水電站壩基的地質結構主要由砂巖、灰巖組成，水電站壩基地層的透水性非常強。因為地質斷層的存在，容易使水電站壩基施工時出現變形和滲漏等問題。

浩口水電站位于重慶市武隆縣芙蓉江河段浩口鄉。大壩為碾壓混凝土重力壩，工程規模為3等，大壩壩軸線長210.60 m，壩頂高程356.50 m，壩頂寬9.0 m，電站正常蓄水位352.00 m，總庫容8962萬m3。可研階段設計最大壩高91.50 m，電站總裝機135 MW，是一座以發電為主的中型水電樞紐工程。浩口水電站所在區域地質條件復雜，壩基可能出現變形、滲漏等問題。根據水電站壩址地質條件和基巖的物理力學等性質進行分析，綜合考慮水電站壩體和地基之間的相互聯系，其中包括水電站壩體的形狀和構造，還有壩軸線的具體位置；包括水電站泄洪建筑物的布置、水電站的施工技術等因素，結合評價經濟性、有效性等相應指標后，采用一定的方案進行處理。基于此，本文對重慶浩口水電站大壩壩基地質及其穩定性進行分析評價。

1 壩基概況

大壩壩址位于芙蓉江轉彎段。枯水期芙蓉江水位高程301 m～302 m，河床高程295 m～300 m，相應河谷寬約83 m；正常蓄水位352 m高程時，河谷寬約180 m～190 m。左岸地形坡度40°～45°，右岸約50°，河谷形態整體呈不對稱“U”型谷。施工期經開挖施工后，河床靠左岸300 m高程以下為不對稱河谷，河床在285 m高程以下為狹窄的“V”型河谷，最窄處寬約5 m，基巖面高程一般276 m，最低高程272 m，276 m～280 m高程坡度30°～40°，基巖面最低點高程與可研階段勘探成果基本一致，壩軸線剖面見圖1。

圖1 浩口水庫壩軸線地質剖面圖

壩基地層巖性主要為二疊系下統茅口組（P1m）和棲霞組（P1q）灰巖，各地層分段分布部位及高程如下：

（1）左岸：317 m高程至壩頂基槽巖體主要為眼球狀灰巖（P1m1）和灰巖（P1m2）；280 m～317 m高程基槽巖體主要為有機質灰巖、泥質生物碎屑灰巖（P1q3）。

（2）右岸：基槽巖體主要為含燧石結核有機質灰巖（P1q2）和灰巖、有機質灰巖（P1q1）。

（3）河床：壩基巖體主要為有機質灰巖、泥質生物碎屑灰巖（P1q3）和含燧石結核有機質灰巖（P1q2）及灰巖、有機質灰巖（P1q1）。

2 地質條件勘探及分析

2.1 基本特征勘察

（1）地震烈度

水電站壩址位于三會向斜SE翼近軸部，巖層產狀272°～275°∠58°～60°，傾向上游偏左岸，地震動峰值加速度為0.05 g，地震動加速度反應譜特征周期為0.35 s，相應地震基本烈度為Ⅵ度，壩址區無斷層分布。

（2）節理裂隙

建基面層面和軟弱夾層中等～輕度發育，經地表測繪，除局部見少量爆破裂隙外，主要發育4組節理裂隙，其走向玫瑰花圖[1]，見圖 2。

圖2 浩口水庫壩址節理裂隙走向玫瑰花圖

根據節理裂隙測繪與統計結果得，建基面③組裂隙較發育～不發育，①、②組裂隙不發育；河床基槽內平均裂隙連通率為20%[2]，兩側邊坡巖體裂隙連通率30%。兩岸基槽巖體整體屬較完整～完整，局部較破碎；河床基槽巖體總體屬完整，局部較完整。

（3）基巖荷載

基槽內軟弱夾層發育，軟弱夾層主要由頁巖和有機質、炭質頁巖組成，分布不均勻，一般厚2 cm～5 cm，局部厚度可達20 cm～40 cm。根據現場地表測繪統計，基槽內厚度大于1 cm的軟弱夾層共計有36條，其中，左岸基槽23條，右岸基槽10條（同時穿過河床壩基），河床基槽13條，連通性較好。

壩址巖石為灰巖，抗風化能力強。兩岸壩基主要為弱風化至微新巖體，岸坡水平強卸荷深度6 m～15 m不等；河床壩基主要為弱風化巖體，基巖面存在水平卸荷，強卸荷垂直深度0 m～1.5 m。

（4）溶蝕裂隙

壩基未見大型溶洞分布，兩岸壩基有少量的溶蝕裂隙，右岸河床壩基280 m高程平臺零星見4個小溶洞，大小0.2 m～0.5 m；河床壩基272m高程中下部偏左岸見2條溶蝕裂隙（傾向下游，傾角25°～35°），裂面張開夾泥，與層面和切層裂隙組合，完整性差；總體壩基為弱溶蝕巖體。

壩基泉點零星出露，僅河床壩基右岸280 m高程平臺見一泉點出露，流量約3 L/s～5 L/s。地下水屬溶蝕裂隙水，岸坡地下水補給河床。地下水化學類型為重碳酸硫酸鈣鎂型水，對混凝土和鋼筋無腐蝕性。

（5）壩基防滲

河床壩基按最大壩高的1/3倍壩高考慮帷幕灌漿深度，其底高程為232 m，兩壩肩按Q＜3 Lu以下1～2段為防滲控制底界。兩岸延伸邊界：左岸一期接眼球狀灰巖（P1m1），二期接下游志留系中統韓家店組（S2h）頁巖；右岸接志留系中統韓家店組（S2h）頁巖作為控制邊界。

2.2 地質條件分析

（1）壩基巖石取樣室內試驗

P1m2灰巖：平均飽和抗壓強度79 MPa，軟化系數0.87，屬硬質巖；P1m1眼球狀灰巖：平均飽和抗壓強度31.7 MPa，軟化系數0.91，屬中硬巖，較可研高；P1q3有機質灰巖：平均飽和抗壓強度81 MPa，軟化系數0.95，屬硬質巖；P1q1灰巖：平均飽和抗壓強度77 MPa，軟化系數0.91；屬硬質巖。眼球狀灰巖(P1m1)飽和抗壓強度標準值（可研階段）23.7 MPa，承載力2.0 MPa；大壩設計最大壓應力1.853 MPa，滿足強度要求。

（2）壩基鉆孔聲波測試

兩岸壩基巖體波速值一般在3221 m/s～5222 m/s，上部較完整，局部完整性差（可能存在溶蝕裂隙），下部較完整～完整；河床壩基0 m～4 m段，波速一般3200 m/s～4300 m/s，聲波測試成果表明，淺表1 m左右巖體較破碎或完整性差；4 m以下聲波波速一般4500 m/s以上，巖體較完整至完整。根據現場結果分析，建基面巖體較完整～完整，局部完整性差，整體巖體完整性滿足建基面要求。

2.3 分析結果

壩基巖體屬弱風化至微新巖體，根據取樣室內試驗及鉆孔聲波測試成果，并結合可研階段勘察成果，P1m2、P1q3、P1q1灰巖、有機質灰巖的飽和抗壓強度在40 MPa以上，屬中硬巖，壩基巖體工程地質分類為Ⅲ1B，約占78.13%；P1q2含燧石結核有機質灰巖為中硬巖，屬Ⅲ2B，占16.70%；P1m1眼球狀灰巖飽和抗壓強度在30 MPa左右，屬較軟巖或中硬巖，互層或薄層狀，結構面主要為層面，層間多夾頁巖、有機質頁巖、炭質頁巖軟弱夾層，屬Ⅳc類，占5.17%，僅分布于左壩端中上部。

3 結論

（1）兩岸壩基

兩岸壩基為弱風化至微新巖體，巖體較完整～完整，不存在緩傾下游的結構面。按混凝土與基巖接觸面進行抗滑穩定復核，不存在壩體沿壩基產生接觸滑動。

（2）河床壩基

河床壩基為弱風化巖體，建基面中間最低高程272.0 m，兩側高程280.0 m，主要出露棲霞組P1q1～P1q3地層。巖層傾上游偏左岸，傾角58°～60°，為陡傾巖體。發育四組裂隙，其中①、③組裂隙分別傾下游偏左岸和傾下游，傾角15°～30°，構成滑移面，連通率在20%左右，②、④組裂隙為順河向的陡傾裂隙，作為深層滑動的側向切割面，連通率20%，上下游橫向切割面為層面夾層。按混凝土重力壩經設計抗滑穩定復核計算，不存在壩體沿壩基產生接觸滑動和深層滑動問題。

綜上所述，浩口水電站大壩壩基以弱風化至微新中硬巖體為主，巖體較完整～完整，壩基巖體質量等級以Ⅲ1B為主。通過對開挖后壩基揭示的溶洞、溶蝕裂隙、泉點等地質缺陷進行相應工程措施處理，并進行工程地質分析和穩定性評價，滿足大壩抗滑和變形穩定要求。