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【摘要】本文對貴州某水庫壩址區工程地質條件進行了分析，通過壩型比選選取了地質條件適宜、技術可行、投資低的瀝青混凝土心墻壩，針對水工建筑物特點，對存在的工程地質問題進行了評價，為壩址區水工建筑物的設計、施工提供了依據。

【關鍵詞】工程地質條件；壩基；巖體

前言

貴州某水庫位于貴州省銅仁市的清渡河上，總庫容768.5萬m3，最大壩高58.5m，壩頂長139.10m。擬采用瀝青混凝土心墻壩，永久樞紐建筑物主要由大壩和溢洪道組成。本文根據壩址區工程地質條件，對壩型進行比選，針對水工建筑物特點，對存在的工程地質問題進行評價。

1工程地質條件

1.1地形地貌

壩址處河流流向約N7°E，兩岸山體雄厚，河谷狹窄，呈“V”型谷，河床寬約8m，屬低山峽谷地貌。壩址區左岸基巖裸露，735m高程以下坡度較緩，為12°~23°，735m~820m高程坡度陡峭，多為50°~75°，局部近直立，820m以上高程地形較緩；壩址區右岸多為第四系松散堆積物，地形一般為上緩下陡，坡度一般為30°~40°。壩址兩岸沖溝發育，基本與河床垂直。

1.2地層巖性

壩址區地層巖性簡單，可分為寒武系中統高臺組（）白云巖及第四系（Q4）松散堆積層。寒武系中統高臺組（）巖性主要為灰色厚層狀微粒白云質緬狀白云巖及砂質白云巖。壩址區巖體呈碎裂結構，鉆孔巖芯呈碎石狀，鉆孔RQD值為0~20%，平均7%。在部分層面間見有夾泥。壩址區出露巖體一般為弱風化，局部含有較薄的強風化層。巖層產狀為295°~305°∠30°~35°。第四系全新統（Q4）松散堆積層主要分布于河谷、支溝、兩岸山坡及山上，按成因可分為沖洪積堆積和坡殘積堆積物。第四系全新統沖洪積物（Q4al+pl）主要為砂土卵礫石層，主要分布于河谷、河流支溝溝口處，厚0.5m~3.0m，組成物為卵礫石及砂土。礫石含量約60%，卵礫石粒徑一般為3cm~20cm，最大粒徑50cm。第四系全新統坡、殘積物（Q4dl+el）分布于河流兩岸，厚度2m~6m，組成物為黃褐色粘土、壤土夾少量碎石，碎石含量約15%~40%，呈棱角狀，粒徑一般0.3cm~5cm。

1.3地質構造

壩址區地質構造較為復雜，斷層、節理較發育。壩址區發育和工程密切相關的斷層主要有2條，分別為F1斷層和F2斷層。F1斷層：為區域斷裂茶園坳斷裂的次生斷層，產狀為315°~325°∠75°~90°，沿走向從壩址區左岸至下壩址右岸穿過，延伸長度大于3000m，為一壓扭性斷層，斷層帶及影響帶寬約5m~10m，帶內物質主要為斷層角礫夾斷層泥等。該斷層位于壩址左岸，未穿過壩基巖體，對壩址影響不大。F2斷層：產狀為92°~100°∠80°~90°，發育于庫區右岸，向北穿過壩址右岸與F1斷層相交，延伸長度大于1000m，為一壓扭性斷層，斷層帶及影響帶寬約3m~5m，物質主要為斷層角礫夾斷層泥等。該斷層穿過壩基下部，由于該斷層為壓扭性斷層且斷層帶內物質斷層泥具有阻水作用，對壩基滲漏影響不大。

1.4水文地質條件

壩址區地下水類型主要為第四系松散堆積物孔隙水和碳酸鹽巖裂隙溶洞水兩種類型。第四系松散堆積物孔隙水主要埋藏在兩岸坡殘積物或河床覆蓋層中，受大氣降水或基巖裂隙水的補給，向低洼處或下游排泄，受季節影響大，且排泄較快，雨季可見地下水露頭；河床覆蓋層中的地下水主要受河水補給，向下游排泄，水量穩定。由于壩址區高臺組白云巖含碎屑巖夾層及泥質、硅質等不可溶物較多，其溶蝕程度及富水性較差，溶孔、溶隙不發育。碳酸鹽巖裂隙溶洞水主要以裂隙水為主，裂隙溶洞水進一步可分為淺層裂隙溶洞水和深層裂隙承壓水。淺層裂隙溶洞水主要接受降雨和地表水補給，向河谷或下游排泄；而深層裂隙承壓水主要與巖性組合特征有關，巖體內部有相對隔水層，在低洼處出露時具承壓性，主要由受大氣降水和相鄰含水層補給，向河谷或下游排泄。壩址區巖溶發育很弱。根據壩址區鉆孔壓（注）水試驗結果，巖體的透水性特征明顯，透水率隨深度增加而減弱，這與巖體風化卸荷及節理垂向發育規律一致。覆蓋層為強透水，弱風化弱卸荷帶上部為中等透水，一般厚9.0m~18.5m，其下為弱~微透水。根據《水利水電工程地質勘察規范》[1]環境水腐蝕性評價標準，河水和地下水對混凝土及混凝土中的鋼筋均無腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕。

1.5泥化夾層

根據鉆孔巖芯編錄及坑槽探揭露情況，壩址區巖體沿裂隙充填有次生夾泥，夾泥呈紫紅色，厚1cm~5cm，其類型為泥夾少量碎屑型。根據巖礦鑒定分析成果顯示：巖石中有少量黑色渾濁物質，可能為有機質或碳質，巖石裂隙中充填有泥質。可見巖體中的夾泥為次生夾泥，主要為沿層間裂隙充填的次生夾泥，其連通率隨深度的增加而降低，上部連通率在80%以上。

1.6巖石物理力學性質

壩址區弱風化弱卸荷帶內巖石的干密度2.66g/m3~2.83g/m3，平均2.79g/m3；飽和吸水率為0.20%~0.78%，平均0.37%；單軸飽和抗壓強度為23.7MPa~72.0MPa，平均41.8MPa；飽和靜彈模14.7×103MPa~64.9×103MPa，平均34.6×103MPa；飽和靜泊松比為0.08~0.38，平均為0.24；軟化系數為0.44~0.87，平均0.65。微風化~新鮮巖石干密度2.79g/m3~2.83g/m3，平均2.81g/m3；飽和吸水率為0.18%~0.36%，平均0.28%；單軸飽和抗壓強度為36.5MPa~91.2MPa，平均59.7MPa；飽和靜彈模7.8×103MPa~55.6×103MPa，平均42.2×103MPa；飽和靜泊松比為0.24~0.35，平均為0.28；軟化系數為0.86~0.92，平均0.88。

1.7壩基巖體分類

壩基巖體坐落在弱風化弱卸荷帶基巖上，弱風化弱卸荷帶巖石屬中硬巖。壩基巖體破碎，根據《水利水電工程地質勘察規范》規定，壩基巖體為碎裂結構。根據壩址區巖石室內試驗結果和鉆孔聲波測井成果，參照《工程巖體分級標準》[2]中的BQ法對壩址區巖體進行工程地質分類，壩址區弱風化卸荷帶巖體為Ⅳ類巖體，微風化~新鮮巖體為Ⅲ類巖體。

2壩型比選

根據壩址區地形地質條件，考慮到壩址區壩基巖體呈碎裂結構，裂隙分布有夾泥，夾泥類型為泥夾少量碎屑型，其力學性質很差，同時巖層產狀為295°~305°∠30°~35°，傾角較緩，相對于壩軸線緩傾向下游，因此建重力壩存在壩基抗滑穩定性問題，工程處理難度較大。而土石壩對壩基的要求不是很高，壩址區的地質條件滿足修建土石壩的要求，且當地有充足的天然建筑材料———白云巖、灰巖，因此壩址區較適合修建土石壩。土石壩選取混凝土面板堆石壩和瀝青混凝土心墻壩進行比選。面板壩由于左岸地形陡峻，造成趾板線的開挖量很大，并且形成高邊坡；右岸存在順坡向層面，指標較低，趾板開挖寬度較大，邊坡穩定較差。而瀝青混凝土心墻壩對基礎要求低，壩基巖體發育的泥化夾層對壩基穩定基本無影響，同時可利用壩基左岸陡峻地形，僅需沿地面坡度挖出心墻基座即可，可大大減少壩基開挖量，投資較小，故選取壩型為瀝青混凝土心墻壩。

3工程地質評價

水庫大壩為瀝青混凝土心墻壩，永久樞紐建筑物主要由大壩和溢洪道組成。各建筑物工程地質評價如下。

3.1大壩工程地質評價

（1）壩基穩定性問題壩址處河床分布沖洪積砂卵石，厚0.5m~1.0m，結構松散。壩基巖體破碎呈碎裂結構，且沿層間裂隙分布有夾泥。擬建大壩壩型為瀝青混凝土心墻壩，其對基礎要求較低，壩基基本不存在穩定性問題，而河床覆蓋層較薄（厚0.5m~1.0m），因此可直接清除覆蓋層后將基礎坐落在弱風化弱卸荷基巖上。（2）壩肩穩定性問題壩址兩岸山體雄厚，巖層傾向左岸偏下游，傾角為30°~35°。左壩肩岸坡陡峻，邊坡為斜逆向坡，邊坡整體穩定，但局部結構面不利組合可能形成不穩定塊體，對邊坡局部穩定不利，在邊坡開挖過程中應引起重視，應采取相應支護措施。右壩肩邊坡傾向左岸偏下游，為斜順向坡，邊坡坡度一般為28°~30°，邊坡巖層傾角略大于坡度，目前天然狀態下邊坡整體基本穩定。但考慮到巖體破碎，結構面很發育，尤其巖層含夾泥，結構面強度很低，一旦邊坡出現臨空面邊坡將不穩定。因此在施工過程時，應重視壩肩開挖的邊坡穩定性，在開挖過程中采取錨桿加固、噴混凝土等工程處理措施以確保邊坡穩定。（3）壩基及繞壩滲漏問題河床壩基巖體中等透水深約18m，壩基存在一定的壩基和繞壩滲漏問題，需采取防滲處理措施，可進行帷幕灌漿，灌漿深度應深入5Lu線下不少于3m。F2斷層從壩基下部穿過，由于其為壓扭性斷層，斷層帶內物質為斷層角礫夾斷層泥，有阻水作用，因此對壩基滲漏影響不大，可結合壩基巖體進行防滲處理。

3.2溢洪道工程地質評價

溢洪道布置于壩址右岸，地形較緩，地形坡度一般為12°~18°，局部稍陡為30°~37°。溢洪道最大邊坡高達55m，溢洪道軸線方向為N12.5°W，巖層產狀為295°~305°∠30°~35°，溢洪道邊坡為斜順向坡，巖層傾角比地形坡度稍陡一些，由于現狀條件下無臨空面的存在，自然邊坡處于穩定狀態。根據壩址區節理統計結果，第二組節理產狀為190°~210°∠80°，對邊坡穩定不利。同時巖體沿層面發育有夾泥，其連續性好，其物理力學性質很差。當溢洪道開挖后出現臨空面時，其邊坡易沿含夾泥的軟弱層面滑動。夾泥摩擦系數為0.25，其摩擦角為15°，小于邊坡坡角，邊坡不穩定。因此必須對邊坡采取必要的支護措施，考慮到巖體破碎，建議進行錨索加固支護，建議邊坡開挖坡比為1:0.75~1:1。

4結論

（1）壩址區有2條壓扭性斷層穿過，巖體沿層面發育有泥化夾層，壩基巖體破碎為碎裂結構，弱風化弱卸荷巖體為Ⅳ類巖體，工程地質條件復雜。（2）壩型的選擇首先應根據壩址工程地質條件進行選取，然后對適宜壩型在設計、施工、經濟等方面進行綜合比選。本工程選取的瀝青混凝土心墻壩，不僅對壩基要求低，可避開壩基發育的泥化夾層對壩基的影響，而且技術可行、施工方便、投資較低。（3）通過對壩址區的工程地質評價，壩址區最主要的工程地質問題為右岸的斜順向坡邊坡穩定問題，應引起足夠重視。不論是大壩右岸開挖，還是溢洪道邊坡開挖，由于巖體破碎，節理發育，層間發育有泥化夾層，均存在邊坡不穩定問題，須采取工程處理措施。

【參考文獻】

［1］中華人民共和國住房和城鄉建設部．水利水電工程地質勘察規范（GB50487-2008）[S]．北京：中國計劃出版社，2009．

［2］中華人民共和國住房和城鄉建設部．工程巖體分級標準（GB/T50218-2014）[S]．北京：中國計劃出版社，2014．

作者：黃偉 王磊 代常友 單位：黃河勘測規劃設計研究院有限公司