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        某水庫右岸巖溶滲漏與防滲處理優(yōu)化設(shè)計

        2011-12-20 03:49:24曹登剛
        城市建設(shè)理論研究 2011年23期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計

        曹登剛

        【摘要】 本文以某水庫右岸巖溶滲漏為背景,應(yīng)用巖溶水文地質(zhì)學(xué)理論,通過對庫岸巖溶水文地質(zhì)條件的認識和分析研究,總結(jié)了庫岸巖溶滲漏特點,探討了巖溶滲漏治理勘測設(shè)計工作的基本思路和方法。

        【關(guān)鍵詞】巖溶滲漏;防滲處理;優(yōu)化設(shè)計

        1.工程簡況

        某水庫位于珠江流域柳江水系上游河段,匯水面積4.2km2。水庫始建于1977年,1981年6月完工。具防洪、灌溉、發(fā)電等多種功能。大壩為均質(zhì)土壩,壩頂高程767.50m,壩高17.5m,正常蓄水位高程765.00m,設(shè)計總庫容248.7萬m3。水庫建成后,由于大壩及庫岸巖溶滲漏,地質(zhì)條件復(fù)雜,一直沒有進行處理,至今二十多年,水庫未能蓄水受益。

        2.水文地質(zhì)條件

        工程區(qū)位于云貴高原東南坡向廣西丘陵過渡地帶,屬巖溶峰叢洼地、中低山地貌。庫區(qū)位于一背斜核部的北東翼,單斜地層,地層走向近南北向展布,傾向東~東偏南,傾角38~51°。庫壩區(qū)以褶皺構(gòu)造為主,受褶皺擠壓應(yīng)力作用,走向92°和170°的兩組節(jié)理裂隙極發(fā)育。裂隙間多為方解石脈、碎石、鈣質(zhì)、泥質(zhì)充填或半充填,無斷裂構(gòu)造通過庫壩區(qū)。

        庫壩區(qū)出露地層大致以河床為界,河床左岸為石炭系下統(tǒng)大塘組(C1d),右岸為巖關(guān)組(C1y)地層。

        大塘組(C1d):深灰、灰黃至灰黑色薄至中厚層石英砂巖夾炭質(zhì)頁巖及劣質(zhì)煤,不等間距夾白云巖、灰?guī)r,向上漸變?yōu)檎惩另搸r與灰?guī)r互層。庫區(qū)以炭質(zhì)頁巖夾劣質(zhì)煤層為主,厚度約80m。視為相對隔水層。

        巖關(guān)組(C1y):深灰色中厚層灰?guī)r夾瘤狀灰?guī)r,偶夾泥質(zhì)灰?guī)r。間夾①~⑥層相對隔水層,其中:①為黃色粘土頁巖夾砂巖,層厚10.0m;②~⑥層以炭質(zhì)頁巖為主,局部為泥巖,厚0.3~5.6m。

        庫區(qū)兩岸山體雄厚,無低矮鄰谷,左岸和右岸350m以西均有地下水出露,地下水位高于水庫正常水位,因此,水庫不存在左岸和右岸350m以西的滲漏。

        受相對隔水層控制,右岸灰?guī)r出露部位豎向巖溶發(fā)育特征表現(xiàn)為溶洼、漏斗、石林、溶溝、溶槽等,水平巖溶發(fā)育特征表現(xiàn)為沿巖層走向分布的串珠狀漏斗及洼地。

        區(qū)內(nèi)地下水主要為裂隙溶洞水,其透水性受巖性及構(gòu)造控制,左岸大面積分布相對隔水層,透水性差。右岸以灰?guī)r為主,巖溶發(fā)育,透水性較好。地下水受大氣降水及河水的入滲補給,河水位以上以垂直滲透為主,河水位附近以水平滲透為主,并以泉水的形式或直接向河水排泄,徑流條件較好,地下水流向總體是由北向南流。

        右岸壩軸線上游共發(fā)育6個巖溶漏斗,其中T1~T3出露位置低于淹沒高程767.5m,T4~T6位置較高,位于壩軸線附近。壩下游右岸出露3個泉水點,其中1#為季節(jié)性泉,2#、3#受季節(jié)性影響較小。

        3.勘察方案優(yōu)化設(shè)計

        3.1.右岸滲漏分析

        由上文敘述可知:右岸滲漏主要是沿透水性較好的灰?guī)r順層向下游繞壩滲漏,不存在橫向鄰谷滲漏。從淹沒范圍及泉水出露標高認為:滲漏高程集中在右岸767.5m以下,滲漏的深度在750m標高附近。

        3.2.勘察方案布置

        根據(jù)上述分析,勘察方案以水文地質(zhì)測繪、連通試驗和物探方法進行,并以物探成果為指導(dǎo)布置帷幕防滲透先導(dǎo)鉆孔進行。其工作量集中于右岸壩軸線附近布置。其中,物探剖面兩條,采用高密度法勘探,點距5m,勘探深度60m。

        3.3.勘探成果及滲漏特點

        a、連通試驗成果表明:T3號漏斗與3#泉有直接水力聯(lián)系,滲透流速為47m/h。b、物探成果表明,右岸沿壩軸線330m以內(nèi),存在三個異常帶,其中I號異常帶位于①號隔水層的頂界面上,深度12~20m;Ⅱ號異常帶位于①號隔水層的底界面上,深度15~25m;Ⅲ號異常位于①號隔水層與二號隔水層之間的灰?guī)r中,深度25m。三個異常帶走向基本與巖層走向方向一致,其中I號及Ⅲ號異常小而集中,電阻率比降大。Ⅱ號異常帶,電阻率比降較小,范圍稍寬。c、先導(dǎo)鉆孔地下水位觀測表明:①層頂板水位較高,①~②層間地下水位降低,呈凹槽,12號先導(dǎo)孔觀測地下水位751.65m與施工期庫水位751.40m幾乎一致。至②層頂板時水位升至最高,超過了正常水位,②③④層間水位變?yōu)橄陆担堍茛迣娱g水位也為低槽區(qū),但高于河水位3.5m。d、先導(dǎo)孔壓水試驗成果表明:透水率大于50Lu的鉆孔X10~X12與物探成果的II號滲漏異常帶一致,小于5Lu的弱透水層的頂板高層一般為750m,II號異常區(qū)為739.8~746.70m。

        綜上所述,右岸滲透特點表現(xiàn)為,以順層的裂隙巖溶、管道集中滲漏為主,最大滲流通道水位與河水位標高幾乎一致,漏流方向與河流方向平行,滲漏的深度與河床侵蝕深度基本一致。其中①~②層間為主要滲漏區(qū),②~③、③~④層間為一般滲漏區(qū),④~⑤、⑤~⑥為次要滲漏區(qū)。

        4.防滲處理優(yōu)化設(shè)計

        隨著對地質(zhì)體認識程度的深入,防滲處理設(shè)計從方案設(shè)計的提出到施工圖設(shè)計經(jīng)歷了三個階段。從帷幕灌漿結(jié)合溶洞處理的方法,優(yōu)化為重點處理,分期實施,通過先導(dǎo)孔試驗資料進一步分析,最終確定了防滲處理設(shè)計的原則:即重點處理主要滲漏部位,選擇性一般滲漏部位,對次要滲漏區(qū)不作處理。重點處理區(qū)采用雙排孔,一般區(qū)采用單排孔,帷幕下限深度深入河床高程以下5~10m,防滲標準為5.0Lu,優(yōu)化后帷幕線長度為150m

        5.實施效果比較

        實施效果可通過灌漿成果、壓水試驗檢查、進出口漏水點觀測、試蓄水檢驗等進行綜合評定。

        (1)從灌漿成果看,灌漿施工基本上采用常規(guī)工藝,耗灰量最大的部位就是主要滲漏區(qū),且隨灌漿次序的增進單位耗灰量是降低的,符合灌漿的一般規(guī)律。

        (2)從檢查孔壓水試驗成果看,檢查孔全部合格,均滿足設(shè)計和規(guī)范要求。

        (3)從出口泉點觀測,施工期間有明顯的渾濁水現(xiàn)象,帷幕形成后泉水消失,,T3洞口開始冒水,地下水反向補給庫內(nèi),這是二十多年來沒有的現(xiàn)象,說明右岸的主要漏水通道已被堵住。

        6.結(jié)束語

        對客觀事物的處理是否經(jīng)濟合理,取決于對客觀事物的認識程度。本文針對某水庫的巖溶滲漏問題,認真分析研究了該巖溶滲漏的特點,提出了經(jīng)濟合理的勘察方法和處理設(shè)計方案,成功地對該水庫進行處理,達到了預(yù)期目的。

        參考文獻:

        孫釗,大壩基巖灌漿,中國水利水電出版社,2004。

        張景秀,壩基防滲與灌漿技術(shù)(第二版),中國水利水電出版社,2002。

        水利電力部水利水電規(guī)劃設(shè)計院主編,水利水電工程地質(zhì)手冊,水利電力出版社,1985?!?/p>

        注:文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。

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