四川某擬建水庫庫區滲漏條件研究

常 強，劉祥剛，李劍武，嚴 浩

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

1 概述

某擬建水庫位于四川省廣安市，水庫正常蓄水位時庫容約96萬m3，總庫容約111萬m3，屬小（1）型水庫工程。水庫開發任務主要為滿足片區旅游綜合開發建設，特色文旅小鎮開發建設，旅游開發建設，以及景區供水，改善水生態環境等，促進片區旅游經濟發展。

2 水庫區基本地質條件

水庫位于河谷源頭段，地形上整體呈三周高、下游低地形，屬“V”形河谷，谷底常年有流水，河流走向N10°—W13°，谷底高程932～985m；河谷兩岸植被茂盛，以樹林、灌木林及竹林為主。

庫區左岸覆蓋層廣布，基巖出露少，下伏為二疊系上統長興組（P3c）灰色、灰白色中厚層至厚層灰巖，中上部含燧石結核，厚170～190m，主要分布于庫首左岸及河谷段，長興組下部為含煤地層龍潭組（P3l）。右岸及庫尾基巖出露多，為三疊系下統飛仙關組第一段（T1f1）紫紅色、青灰色泥巖、鈣質泥巖，厚125～151m，呈條帶狀出露于庫區中部至庫尾段及右岸山坡。

庫區位于華鎣山復式背斜帶次級向斜天池向斜西翼，庫區未見較大斷層發育，僅左岸發育一小斷層，受斷層影響小，整體屬單斜構造，產狀較穩定，巖層產狀N15°～20°E/SE∠25°～40°。

3 庫區滲漏條件研究

3.1 巖溶滲漏

（1）巖溶水文地質條件。工程區位于華鎣山復式背斜中部水文地質單元內，工程區及周邊出露地層長興組屬強巖溶含水透水層，飛仙關組第一段及龍潭組屬相對隔水層。天池向斜軸線位于水庫右岸，根據區域地質構造特征，工程區巖溶水文地質單元主要位于天池向斜之嚴家河水文地質單元。該單元內地下水主要受大氣降水補給，向斜南端仰起，呈“碗狀”，北端傾覆，東西側聳立。在飛仙關一段及龍潭組相對隔水層的作用下，形成封閉式巖溶匯水區，地下水系統主要藏于長興組可溶巖內，橫向上整體為一封閉地下水系統，溝谷局部切割形成排泄；縱向上主要受地層巖性和構造因素的控制，沿巖層走向方向向北側低矮溝谷排泄。

受地質構造及地下水作用影響，工程區巖溶形態主要有溶洞、落水洞、巖溶管道等。根據現場地質測繪、鉆孔及物探測試成果，溶洞及落水洞均發育于長興組灰巖內。結合物探測試成果，庫區可溶巖區存在多處溶蝕破碎區及溶洞分布異常區，巖層走向方向上，巖溶發育區整體高程相差不大；在巖層傾向方向上，溶洞區、溶蝕破碎區及鉆孔揭露溶洞區，方向上整體與傾角相近。根據巖溶發育現象及可溶巖分布規律，水庫區巖溶發育特征整體以沿層面發育為主，沿裂隙發育為次，沿結構面發育有巖溶管道。

為查明巖體透水性能，進行壓水試驗。根據壓水試驗數據，長興組灰巖、燧石灰巖上部弱風化巖體以中等透水巖體為主，局部為微至弱透水巖體；下部微新巖體以弱透水巖體為主，少量為中等透水巖體；鉆孔揭露的局部溶洞段為管道性滲漏。

（2）巖溶滲漏分析。水庫區整體位于華鎣山山脈一級臺地上，河谷常年有水流，地下水主要沿縱向通道向北側低矮溝谷排泄，局部低矮區出現巖溶泉，向河谷排泄。水庫可溶巖區地表覆蓋層分布廣，地表未見溶洞、落水洞分布，河谷內基巖溶縫發育，鉆孔及物探測試揭露巖溶發育，風化巖體透水率高，巖體內分布有沿結構面發育的巖溶管道。

綜上分析，水庫蓄水后，可通過地表溶縫、風化裂隙及未揭露的其他溶蝕現象向巖溶管道滲漏，進一步沿縱向通道向下游低矮地區滲漏，導致庫區存在巖溶滲漏問題[1]。

3.2 受煤礦采空區影響滲漏

（1）采空區與水庫位置關系。水庫區域及周邊分布大量煤礦，主要有李子埡煤礦和嚴家河煤礦。目前，煤礦均已關停，封閉井口。水庫與周邊煤礦采空區及巷道位置關系圖如圖1所示。

李家溝煤礦：+590m巖石巷道位于庫區正底下，離地表高差約370m；+658m巷道位于庫區外圍西側，離水庫邊緣距離約70m，離地表高差約350m；煤礦采空區位于水庫左岸外圍，離水庫邊緣最近距離約90m，采空區高程約717～900m，采空區埋深約180～336m，采空區離水庫最近處，高差約213m。

嚴家河煤礦：進出口巷道位于庫內，底板高程約939m；風井巷道位于庫區左岸外圍，與庫區邊界距離約10m，煤礦采空區位于庫區外圍西側，位于李家溝煤礦采空區西側，離庫區距離大于400m，開采高程部分低于庫底，部分高于庫底。

圖1 水庫與周邊煤礦采空區及巷道位置關系圖

（2）采空區滲漏分析。水庫左岸及河谷整體離采空區及巷道較近，庫內分布有煤礦進出口巷道。左岸沿線各煤礦邊界交叉，有巷道貫通。嚴家河煤礦所采K6煤層位于P3l相對隔水層頂部，與庫區間僅分布有P3c強巖溶透水層；李家溝煤礦主采K1煤層位于P3l隔水層底部。根據鉆孔揭露，左岸及河谷可溶巖區地下水低平，山體一定范圍內地下水已受煤礦采空區影響，地下水動力特征轉變為河水補給地下水。根據現場訪問調查，受煤礦開采影響，左岸原沖溝頂部泉水點消失，河水水量變小。

水庫區含煤地層P3l主要為泥巖、粉砂巖夾灰巖，所含煤層為K1及K6煤層，K1煤層位于底部上方約11m處，包括K11和K12兩層，K11層純煤厚0.22～2.95m，K12層純煤厚0.58～1.74m，兩層間隔0.96～5.5m，間隔巖體為泥巖及砂質泥巖。根據《煤礦采空區巖土工程勘察規范》（GB 51044—2014）[2]，當煤層傾角小于55°時，結合煤層分布位置及覆巖情況，采空區垮落帶高度Hm及裂隙帶高度Hli計算公式如下：

式中：M為煤層厚度，取累計開采厚度為2.95+1.74+0.96=5.65m，計算垮落帶高度Hm為14.6m，裂隙帶高度Hli為73.3m，合計87.9m。

P3l內上部彎曲帶厚度為17～25m，厚度整體較薄，且局部影響裂隙已基本發育至長興組灰巖底部，存在庫水通過可溶區向下部采空區滲漏通道，作為相對隔水層防滲依托可靠性差。綜上分析，水庫蓄水后，存在庫水透過可溶巖地層向煤礦采空區及巷道滲漏[3]，煤礦進出口巷道及風井巷道向采空區滲漏問題。

4 防治研究

針對水庫滲漏問題，在主要滲漏區選擇以下兩種防滲方案進行比較。

方案一：于庫首左岸及河谷可溶巖區采取地表鋪蓋防滲，防滲區向泥巖區延伸一定范圍，并對后期開挖發現巖溶管道及強溶蝕帶進行專門開挖換填加固防滲處理。在水平防滲邊界處采取一定的垂直防滲處理措施，垂直防滲采用平行層面的斜孔灌漿防滲，防滲底界按巖體透水率q＜3Lu考慮。鋪蓋防滲水平投影面積約25401m2，垂直防滲面積約7550m2。采用該防滲方式，右岸可防止庫水通過強風化及弱風化泥巖裂隙、卸荷巖體經可溶巖區向采空區、巷道及下游滲漏，左岸及河谷區可基本隔斷庫水通過可溶巖區向采空區、巷道及下游滲漏，防滲效果好，風險小，但需考慮河谷及左岸區域地下水對防滲底板的頂托作用[4]。

方案二：沿壩軸線方向，于左岸及谷底采用懸掛帷幕防滲，以物探測試巖溶異常區下邊界為底界，底界高程約864m；左岸進入相對隔水層龍潭組（P3l）內10m；防滲面積約37363m2。水庫區左岸分布有嚴家河煤礦進出巷道及風井，底部存在煤礦采空區及巷道，上部為長興組灰巖、燧石灰巖區，巖溶發育，局部巖體透水率高。采用該防滲方式，可基本隔斷庫水向下游滲漏，但庫首左岸及河谷可溶巖分布廣，受巖溶及采空區影響，蓄水后，存在庫水向采空區及巷道滲漏的風險。

綜合分析比較，推薦采用方式一防滲方案。根據方案一布置，左岸及河谷鋪蓋防滲區可基本隔斷庫水通過可溶巖區向采空區、巷道及下游滲漏，防滲效果好。壩基及左壩肩接水庫左岸區鋪蓋防滲后，可有效解決大壩左岸滲漏問題。右壩肩泥巖區，采用垂直懸掛帷幕防滲，可解決右岸庫水繞壩滲漏問題[5]。

5 結論

文章通過對該擬建水庫庫區地質條件分析，查明了水庫滲漏條件邊界，并對滲漏條件進行了系統分析，提出了兩種防滲治理方案。通過比選兩種防滲方案，推薦方案一，該方案防滲效果好、風險小。