登亨水庫下壩址巖溶水文地質特征及建壩影響評價＊

鮑吉澤，熊燦娟

登亨水庫下壩址巖溶水文地質特征及建壩影響評價＊

鮑吉澤1，熊燦娟2

（1.貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽 550000；2.六盤水師范學院，貴州 六盤水 553004）

通過對壩址區巖溶水文地質的調查及勘探，發現該區域巖溶水文地質條件復雜，巖溶發育受巖性、構造控制明顯，整體巖溶發育強烈。壩址區地下水以巖溶暗河水、巖溶管道水為主，含水層處于較強的飽水狀態，區內地下水有受阻抬升現象。巖溶水文地質條件對擬建大壩的壩基、帷幕及基坑存在極大的不利影響，在此建高壩存在較大的風險。

褶皺；巖溶水文地質；構造運動；斷層

1 工程概述

登亨水庫為擬建水庫工程，位于六盤水市北部木果鎮境內，工程所在河流為連山河，該河流在天生橋以上為明流，天生橋至下游七股水為暗河。所選下壩址位于七股水（暗河出口），設計最大壩高119 m，建筑物為碾壓混凝土拱壩。

2 區域地質

工程區地處貴州西部第一梯級面向黔中第二梯級面過渡的斜坡地帶，山脈多順應地質構造呈北西—南東走向，總體地勢北西高南東低。

區內地貌多樣，受新構造運動間歇性抬升、掀斜及河流水文網演變影響，地貌由近河岸分布的山頭、緩丘坡地和峰叢洼地、壩子等演化為深切峽谷。出露地層巖性以碳酸鹽巖為主，主要地層有：石炭系（C）碳酸鹽巖夾碎屑巖；二疊系下統（P1）碎屑巖含劣煤，二疊系中統（P2）碳酸鹽巖、玄武巖；第四系（Q）地層。構造體系以北西向構造為主，由一系列展布一致的褶皺和斷層組成。

區內可溶巖分布廣泛，巖溶形態豐富多樣。地下水受降水滲入補給后，沿巖溶管道、裂隙、孔隙徑流運移，在溝谷、岸坡以巖溶泉、裂隙泉、斷層泉的形式排泄并補給河水，河水在徑流過程中又通過落水洞、暗河補給地下水，地下水與河水的補排關系相互交替進行，總體自西北向東南補給本區最低排泄基準面—連山河與大河相交處。

3 壩址地質簡況

下壩址位于暗河出口，七股水河段，河谷為深切“V”形河谷。壩區出露地層有二疊系茅口組（P2m）灰巖和峨眉山玄武巖（P2β），灰巖分布于上游，玄武巖分布于下游，如圖1所示。主要構造為區域斷層F2，該斷層沿溝谷發育，縱向穿過壩址區左岸山體，斷面傾向山內，傾角70°左右，斷層破碎帶寬20～25 m，結構松散。其次發育構造為f小斷裂，該斷裂從出水口沿左岸向埡口延伸，斷面傾向河谷，傾角60°～70°，影響帶巖體破碎。壩區地下水以巖溶溶洞水、巖溶管道水為主，多個巖溶泉水出露，流量較大。根據壩區地層巖性特征可將P2m劃分為富水性強的強巖溶含水層，P2β劃分為富水性弱的基巖裂隙含水層，P2β為相對隔水 地層。

圖1 登亨水庫下壩址水文地質簡圖

3.1 巖溶發育條件

巖性：鉆孔揭露，壩址區灰巖巖性較純，易溶蝕，地表溶溝、溶槽、溶隙發育。

構造：壩址區發育的陡傾斷層構造帶是區內地下水富集和循環區，溶蝕較為強烈。沿斷層F2破碎帶發育溶洞、天窗，發育溶洞寬15～20 m，高2～5 m，洞內見大量石鐘乳，溶蝕的規模和強度在區內表現最高。經鉆孔揭露，f斷層影響帶上多發育巖溶洞隙，寬5～10 m，其巖溶發育程度均比同層里的其他部位高。

地下水：壩址處于富水區域，位于茅口組（P2m）巖溶地層與玄武巖（P2β）隔水地層界線附近，為區域地表水、地下水集中排泄區，有多個泉水點出露，最大泉水點為S42，枯季流量1～2 m3/s。上游集雨面積約230 km2，來水充沛，水動力充足。

綜上，壩址區出露巖性，地層結構，地質構造及地下水為該區提供了極佳的巖溶發育條件。

3.2 巖溶發育規律

3.2.1 縱向上

壩址區巖溶發育受區域斷層F2控制，主要沿河谷發育暗河、溶洞、天窗，通過現場調查勘探，暗河發育規模較大且具有多分支、多層性，大致可分3層，分布高程在1 680～1 740 m，主洞從天窗沿斷層向下游暗河出口發育。受新構造運動間歇性抬升、掀斜，早中期巖溶隨著地下水不斷掏蝕、下切，巖溶規模不斷擴大，加之處于斷層破碎帶上，在重力作用下產生局部巖溶崩塌。受下游玄武巖隔水層地層影響，壩址區巖溶在空間上受到限制，呈現出向深部擴蝕現象，鉆孔揭露，暗河最下層底板已低于出口約30 m。

3.2.2 橫向上

壩址區在兩岸分水嶺內較高區域發育巖溶洼地、落水洞，斜坡地段主要發育巖溶管道，管道多沿地形上呈溝、槽的方向發育，在茅口組（P2m）巖溶地層與玄武巖（P2β）隔水地層界線附近，管道沿界線發育，近河床段發育深度在20～60 m范圍的灰巖地層。通過鉆探揭露、鉆孔跨孔電阻率CT測試反映，接觸帶巖溶管道內見泥沙半充填至全充填，巖溶發育呈管網狀，具有多層性，管道最大直徑約10 m，一般為2～6 m，有繼續溶蝕擴大趨勢，巖溶發育強烈。

綜上，壩區巖溶極發育，在縱向和橫向上均具有多層性，并有向深部溶蝕擴大趨勢。縱向上主要受區域斷層F2控制，橫向上主要受地層巖性控制。

3.3 水文地質

3.3.1 巖溶水類型及出露泉水

壩址區地下水類型以巖溶暗河水為主，兩岸地下水以巖溶管道水的形式向河谷排泄，主要發育S41、S42、S45巖溶水系統。S41、S42為下降泉，出露于河床P2m地層（暗河出口），出露高程1 700 m，枯期流量2 000～3 000 L/s，地下水流量較穩定，雨季變長，水質渾濁并向上翻涌。S45為下降泉，出露于河床岸邊P2m地層，出露高程1 693 m，枯期流量10～15 L/s，水質清澈，流量穩定。ZK5鉆孔揭穿玄武巖底界至河床下部26.0 m處，鉆孔涌水，有承壓性，流量15～20 L/s，水質清澈，流量穩定。

3.3.2 地下水變化特征

S41、S42地下水來源相同，主要為暗河水，水量較大，在雨期出現明顯的陡增現象，且水質同時變渾濁。S45與 ZK5揭露地下水水質長期清澈，水量變化不明顯，雨季稍有增多。

3.3.3 地下水動力條件

從地下水的出露和變化特征可知，無論是遠端的巖溶暗河水還是近區的巖溶管道水，均集中向壩區匯集排泄。壩址區兩岸坡及上游洼地、落水洞為地下水匯水區，然后通過巖溶暗河、管道向壩址河谷集中排泄，地下水補給河水，壩址區為補給型河谷。壩址區巖溶含水層處于較強的飽水狀態，區內地下水受玄武巖（P2β）隔水地層制約影響，有受阻抬升現象，導致地下水有翻涌、承壓現象。

4 建壩影響評價

4.1 大壩變形穩定及帷幕灌漿

擬建大壩為剛性高壩，對地基應力應變能力要求較高。壩區巖溶發育強烈，以溶洞、管道為主。溶洞主要分布于左壩肩F2、f斷層破碎帶內，對壩肩壓縮變形極其不利，需進行開挖回填等工程處理。巖溶管道主要分布于壩基近河床段，其發育深度大小等特征不滿足大壩荷載要求，需進行壩基處理，由于溶洞發育有一定深度，一般的開挖置換不能處理，可采用灌漿或樁基處理，其施工難度較大。

擬建大壩壩基大量溶洞、管道發育，后期進行帷幕灌漿時易造成漏漿、跑漿，帷幕難以形成等問題，帷幕施工難度大，耗費材料用量難把控。

4.2 基坑涌水

擬建大壩河床基坑位于茅口組（P2m）巖溶地層與玄武巖（P2β）隔水地層界線附近，巖溶含水層處于較強的飽水狀態，區內地下水有受阻抬升現象。設計開挖建基面高程 1 674.00 m，低于泉水出露高程，基坑存在嚴重涌水問題。施工導流及基坑排水處理存在較大問題。

5 結論

登亨水庫下壩址區巖溶發育強烈，巖溶發育受巖性、構造控制明顯。巖溶發育具有多層性，并有向深部溶蝕擴大趨勢。壩區為地下水集中排泄區，地下水以巖溶暗河水、巖溶管道水為主，含水層處于較強的飽水狀態，地下水有受阻抬升現象。該區域巖溶水文地質條件極其復雜，且涌水嚴重。對擬建大壩的壩基、帷幕及基坑存在極大不利影響，在此建119 m的高壩存在較大的風險，不建議在該壩址建如此規模的大壩。

［1］彭土標.水力發電工程地質手冊［M］.北京：中國水利水電出版社，2011：433-437.

［2］李利蓉.貴州某水庫水文地質條件對水庫滲漏的影響分析［J］.河南水利與南水北調，2019，48（1）：31-32.

［3］高奮飛，嚴克員.某水庫巖溶滲漏分析［J］.河南水利與南水北調，2015（4）：56-57.

TV22

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.14.024

2095－6835（2020）14－0067－02

六盤水師范學院教改項目（編號：LPSSYjg201807）

熊燦娟（1987—），女，貴州大方人，主要從事地質類相關教學與研究。

〔編輯：張思楠〕