道真縣富強水庫左岸巖溶發育特征及滲漏研究

陳亞林CHEN Ya-lin

（遵義市水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遵義 563000）

0 引言

在巖溶地區修壩建庫，巖溶滲漏是巖溶區最常見的庫水滲漏形式，很多學者開展了相關研究，總結了巖溶滲漏特點和防滲處理的方法，在實際工程實例中，針對水庫巖溶滲漏處理取得了較多的成功經驗[1-3]。

富強水庫位于道真縣上壩鄉新田壩村境內的玉溪河上游河段，壩址以上流域面積10.9km2，正常蓄水位987.00m，總庫容367萬m3。水庫大壩為堆石混凝土重力壩，壩頂高程990.50m，河床建基面高程942.50m，最大壩高48.0m，壩軸線長168.0m。富強水庫于2021 年10 月下閘試蓄水運行，下游標水巖溝出水點發現出水量較蓄水前有明顯的增加，且左岸發現明顯滲漏點，蓄水最高至967.0m 高程左右滲漏量達到1.5m3/s，無較大降雨時，庫水位便會持續下降，最低水位降至河床高程左右，無法正常蓄水。如不查明滲漏途徑，處理好滲漏問題，有效減小滲漏量，將造成重大經濟損失。

1 水庫基本地質概況

富強水庫地處黔北高原北部，中山－低中山過渡的斜坡地帶，主要處于山盆期剝夷面上，庫區巖層走向與河流流向近于一致，為縱向河谷結構。庫區河流明流與伏流發育，河流在大壩下游流經K9 進水溶洞后向深切河谷標水巖溝K7 出水溶洞或S1 泉點排泄，標水巖溝為左岸庫首低鄰谷；水庫左岸有上壩溝低鄰谷分布，上壩溝常年為干谷，兩溝谷之間河間地塊寬約0.6km，地表分水嶺高程在1020m～1040m，河間地塊向北東延伸受橫向深切的標水巖溝切割而中斷。

庫壩區基巖出露，巖層呈單斜狀產出，巖層產狀為N40～45°E/NW∠38～44°，傾左岸，地層巖性主要為三疊系下統飛仙關組（T1f）和三疊系下統嘉陵江組（T1j），巖性主要為灰巖泥巖互層，詳見表1。

表1 庫區地層表

庫區位于道真向斜南東冀，并靠近道真向斜南西側揚起端之核部，庫區未見大的斷裂構造發育，巖層產狀總體穩定，庫區主要發育有兩組裂隙：①N40～42°E/SE∠50～60°，平行岸坡發育，為張性裂隙，無充填或局部方解石充填；②N45～50°W/SW（E）∠75～85°或近于⊥，垂直于岸坡發育，為張性裂隙，無充填或少量粘土充填。

水庫區碎屑巖與可溶巖相間分布，水庫兩岸河間地塊發育的主要巖溶形態類型包括溶溝、溶槽、溶孔、溶隙、溶洞、巖溶泉、伏流、地下暗河等。與本次水庫滲漏相關的水文地質單元為T1f6-1、T1f6-2地層出露區域，位于玉溪河左岸斜坡帶，與北側T1f7泥巖層相對隔水層相隔，南部以T1f5泥巖層相對隔水層為底板，該層巖溶發育較強烈，區內以下游標水巖溝中部的K7（及S1）出水洞（巖溶泉）為最低排泄點，T1f6-1、T1f6-2地層中存在低于河床高程的地下水低槽帶，河谷巖溶水動力類型為排泄型。庫區地質平面圖見圖1。

圖1 庫區地質平面圖

2 水庫左岸滲漏分析

2.1 連通試驗

水庫試蓄水過程中在庫區左岸發現兩處較明顯滲漏點，①庫水位950.0m 左右，大壩左岸上游約80m 處河彎發現一滲漏進水口（LD1）；②庫水位965.3m 左右，在大壩上游約300m 庫區左岸見庫水向左岸山體里面灌入，并有較大流水聲。為查清左岸庫區-標水巖溝K7（S1）滲漏通道，在左壩肩及平硐內布置了大量鉆孔檢查，分別在庫區、ZK8、ZK39 投入胭脂紅、熒光素等染色劑做連通試驗（位置分布見圖1），結果如下：

①于2022 年10 月18 日庫區投入食用色素胭脂紅10kg 及ZK8 鉆孔中1kg，于11 月7 日共20 天，在標水巖出水點K7（S1）見到紅色色素流出；②于2022 年11 月1日在平洞孔ZK8 投入熒光素1kg，在12 月16 日確認從標水巖溝出水點K7（S1）出來，共用時近45 天；③在鉆孔ZK39 投入熒光素200g，歷時43 小時從標水巖溝出水點K7（S1）流出來。從滲漏進出口來看本水庫具有滲漏進口分散、出口集中的特點，并且從庫區向左岸平硐ZK39 離滲漏通道越來越近。

2.2 巖溶發育特征

為找到滲漏通道、圈定左岸滲漏范圍，通過大量的工程地質測繪、物探、鉆孔、孔內電視、水文地質試驗等手段，并利用已有資料，查明了左岸巖溶發育具有以下特征：

①受巖性控制：根據鉆孔及孔內攝像揭露的溶蝕裂隙、溶洞發育位置來看，強巖溶主要發育于T1f6-1與T1f6-2過渡帶，具有層內深巖溶特征，即沿強溶蝕性巖層與弱溶蝕性巖層界面發育的深部洞穴縫隙[4]。如鉆孔ZK8 在873.2m高程發育寬約1.5cm 的溶蝕裂隙；鉆孔ZK39 鉆進過程中T1f6-2層內遇溶洞有3 次掉鉆，841.9m-841.5m 高程出現掉鉆0.4m、在840.1m-839.4m 高程出現掉鉆0.7m、在838.0m-836.6m 高程出現掉鉆1.4m（圖2）；其它地方以小的溶孔、溶隙為主。從巖石純度來看T1f6-1巖性為泥灰巖夾極薄層鈣質泥巖，該層黏土質不溶成分含量較高，相對溶解性較低，而T1f6-2巖性為較純灰巖，溶解性好，巖溶強發育，故在T1f6-1與T1f6-2過渡帶形成巖溶強發育帶（圖3）。并且受到T1f5及T1f7泥巖層相對隔水層的阻隔，巖溶通道未向左岸低鄰谷上壩溝和右岸發育，主要發育于T1f6-2強巖溶層中。

圖2 ZK8、ZK39 中溶隙、溶洞

圖3 大壩左岸地質剖面示意圖

②受構造（層面、裂隙）控制：受道真向斜影響，庫區裂隙較發育，一組垂直于岸坡發育，產狀N45～50°W/SW（E）∠75～85°或近于⊥，為庫水下滲到深部巖溶管道提供了通道；另一組平行岸坡發育的反傾向裂隙，產狀N40～42°E/SE∠45～60°，與巖層走向近一致，傾向相反，根據連通試驗，滲漏通道總體順巖層走向方向發育（圖1），局部受到裂隙切割與層面交接處巖溶強發育，如ZK39 附近發育反傾向裂隙，裂隙面與層面交界處發育多個溶洞（圖3），成為庫區滲漏的主要通道。

③受排泄基準面控制：標水巖溝河谷深切根據庫區地表及地下水補排關系，標水巖溝出水點K7（S1）為庫區最低排泄基準面，而不是庫區所在的河流玉溪河。水庫滲漏勘察中，多個鉆孔（ZK10、ZK45、ZK39）底界深入到了排泄基準面825.0m 高程以下，其中ZK39 鉆孔鉆進過程中孔內水位隨著孔深加深而緩慢降低，但鉆進到850.0m 高程后孔口開始不返水，終孔水位穩定在848.5m 左右；通過逐漸加密鉆孔，圈定地下水低槽帶分布于樁號0+040～0+230，最低水位848.0m，與標水巖出水點S1（825.0m 高程）之間的水力坡降為1.15%。鉆孔發現的溶隙-溶洞通道位于樁號0+050～0+090，發育高程830.0m～850.0m，比最低排泄基準面（825.0m）高5.0m～25.0m；由此可見，地形深切的標水巖溝排泄基準面，控制了庫區左岸地下水的排泄，同時也控制了左岸巖溶的發育深度，見圖3。

2.3 滲漏途徑研究

經過滲漏勘察，從地表滲漏進、出口來看，滲漏進口多元而出口集中，連通試驗及鉆孔證實了T1f6-2強巖溶層中沿巖層走向方向發育有巖溶管道，庫水未向左岸上壩溝低鄰谷滲漏。滲漏路徑為庫水經層面及裂隙面下滲進入T1f6-2巖溶管道中，位于左壩肩的管道主要分布于樁號0+050～0+090，滲漏主通道發育高程位于830.0m～850.0m，再通過巖溶管道向標水巖溝出水點K7（S1）排泄，為溶隙-溶洞型滲漏類型。

3 滲漏處理與效果

3.1 滲漏處理措施

本水庫的巖溶滲漏勘察與處理隨著勘察結果揭露是動態調整的，根據滲漏勘察成果，富強水庫主要滲漏帶為低于河床的地下水低槽帶（樁號0+040～0+230），尤以T1f6-1與T1f6-2過渡帶形成的巖溶強發育帶滲漏突出，庫區左岸滲漏的主巖溶管道高程位于830.0m～850.0m，比河床高程950.0m 還低100m～120m，滲漏通道埋深較大，施工難度大，適用基巖帷幕灌漿的方式處理。

補強帷幕底界深入相對弱巖溶層（T1f6-1）以下2～3 段，邊界以原帷幕底界與地下水交點控制；設計補強帷幕孔與原設計主帷幕孔相間布置，設單排，孔距3m，孔深76m～181m，原帷幕以下部分灌漿處理，根據實際灌漿情況在耗灰異常大的地方再增設補強孔，補強灌漿防滲面積約1.04萬m2，見圖3。根據實際灌漿情況，耗灰量大的位置基本位于T1f6-1與T1f6-2過渡帶形成的巖溶強發育帶上，主通道ZK39 及附近遇溶洞的帷幕灌漿孔灌濃漿及砂漿超2000m3；強巖溶以外地方耗灰量大部分較小，一般單位耗灰量小于20kg/m，局部裂隙、溶隙切割部位單位耗灰量200～500kg/m，總的灌漿處理量是可控的。

3.2 治理效果

經過大量補強帷幕灌漿處理，ZK39 及附近遇溶洞孔封堵完成后，標水巖溝出水點K7 在庫水位959.00m 時的80L/s 流量直接斷流，S1 的流量也減少到5L/s；經一段時間的蓄水觀察，庫水位在持續上升，已超過前次蓄水的最高蓄水位967.0m 達到971.0m，且無降雨影響情況下，K7出水溶洞一直處于斷流狀態，只有泉點S1 流量保持在5L/s左右，流量不隨庫水位上升而變化，富強水庫左岸滲漏處理達到較好效果。

4 結語

①富強水庫左岸巖溶滲漏查處是一個勘察和治理交叉的動態調整過程，通過大量的連通試驗、鉆孔、水文地質試驗及鉆孔電視等手段，查明了庫區左岸巖溶發育規律，具有受巖性、構造（層面、裂隙面）、排泄基準面控制的特征，查清了左岸巖溶滲漏為溶隙-溶洞型滲漏類型，并查明了左岸巖溶滲漏范圍及深度。

②對滲漏范圍采取了基巖帷幕灌漿封堵處理，取得較好的效果，為巖溶地區巖溶水庫滲漏治理提供了一個典型案例。

③對于縱向河谷結構的巖溶水庫，下游存在低于水庫河床的排泄基準面，岸坡又存在明顯的地下水低槽，往往地下水低槽下發育順走向的巖溶管道，也是水庫滲漏的主要通道，對于巖溶水庫勘察、鉆孔要深入到最低排泄基準面以下，并查清巖溶發育底界與邊界，為巖溶滲漏處理提供可靠的地質資料。