王新強(qiáng)

（平遙縣惠柳嬰水管處，山西 平遙 031100）

1 水庫工程概況

五曲灣水庫地處平遙縣東泉鎮(zhèn)水磨頭村西南1km，位于黃河流域汾河水系一級(jí)支流惠濟(jì)河西支中游，是一座以防洪、灌溉為主的?。ㄒ唬┬退畮?。水庫控制流域面積92km2，主河道長16.2km，寬5.68km，河道縱坡36‰。

五曲灣水庫始建于1972年9月，1974年10月停建，原設(shè)計(jì)總庫容188萬m3，其中死庫容5.59萬m3，興利庫容48萬m3，防洪庫容134.41萬m3，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪輸水洞三部分組成。大壩為均質(zhì)碾壓土壩，最大壩高30m，壩頂長316m，壩頂寬6m。溢洪道位于大壩右端，全長150m，由進(jìn)口段、一級(jí)跌水、平流段、二級(jí)跌水組成。泄洪輸水洞建于大壩左側(cè)，原設(shè)計(jì)為漿砌石半圓拱形涵洞，后在涵洞中套入直徑1m的圓形鋼管。

2 壩址工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2.1 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1.1 地形地貌條件

水庫大壩壩軸線方向S70°W，壩址區(qū)河流呈“S”型，流向約為N75°E左右，河川寬150～230m。河谷為“U”型谷，谷底為卵石混合土，局部基巖裸露，河谷兩岸為基巖，基巖表面強(qiáng)風(fēng)化，谷頂高程1182～1127m，相對(duì)高差132～172m，屬侵蝕—?jiǎng)兾g中山區(qū)。

2.1.2 地層巖性條件

壩址區(qū)出露和揭露的地層為三疊系下統(tǒng)和尚溝組與第四系全新統(tǒng)。和尚溝組上部為淺灰黃色中厚層長石砂巖，中部為泥巖，下部為灰黃、灰紫色中細(xì)粒長石砂巖夾泥巖，厚約85m。第四系全新統(tǒng)洪沖積物主要為卵石混合土、級(jí)配不良礫，多分布于河床及Ⅰ級(jí)階地之上，厚約0～6m。

2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造條件

壩址區(qū)基巖呈緩傾的單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為N50°W/NE∠5°，巖層傾向右岸偏上游。

2.1.4 水文地質(zhì)條件

壩址區(qū)地下水類型主要有松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙水兩種類型。碎屑巖類裂隙水含水層為三疊系下統(tǒng)和尚溝組中的長石砂巖。泥巖、泥質(zhì)砂巖起到一定的隔水作用，其地下水具有隨機(jī)、無規(guī)律性。地下水位不統(tǒng)一，由兩岸向河床逐漸降低；基巖類裂隙水主要接受大氣降水和庫水滲漏補(bǔ)給，河床下接受河水及孔隙水補(bǔ)給。松散巖類孔隙水主要分布在壩下河川卵石混合土中，卵石混合土級(jí)配差，孔隙大，滲透系數(shù)較大，層厚小于6m，分布寬度小于250m。根據(jù)ZKb1號(hào)孔注水試驗(yàn)，滲透系數(shù)為19.6m/d，其準(zhǔn)確性比抽水試驗(yàn)差。

2.1.5 物理地質(zhì)現(xiàn)象

壩址區(qū)主要為基巖岸坡崩塌、蠕滑、巖體風(fēng)化。崩塌主要在大壩右岸溢洪道出口基巖陡岸段。由于巖體較硬、完整，構(gòu)造不發(fā)育，故崩塌不強(qiáng)烈，規(guī)模較小，無大的不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。在大壩左岸基巖岸坡，由于在筑壩時(shí)進(jìn)行過爆破，現(xiàn)岸坡基巖形成一順層臨空面，存在小規(guī)模的蠕動(dòng)滑坡變形，由于規(guī)模較小，可忽略大壩及導(dǎo)流輸水涵洞的影響。巖體的強(qiáng)風(fēng)化層厚度一般2～4m，強(qiáng)風(fēng)化巖體主要分布在河谷兩岸，局部風(fēng)化較嚴(yán)重，呈碎裂結(jié)構(gòu)。

2.2 工程地質(zhì)問題及評(píng)價(jià)

2.2.1 壩基地層及特性

河床高程1050m，河床中心覆蓋層主要為第四系洪沖積物，根據(jù)ZKb1揭露，層厚約6m，不均勻系數(shù)大于20，為極不均勻卵石混合土層，強(qiáng)滲透性，為壩基主要滲漏層。

兩岸及壩基基巖主要由三疊系下統(tǒng)和尚溝組灰紫色長石砂巖夾紫紅色泥巖構(gòu)成。壩基基巖埋深6m，呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀為N50°W/NE∠3°，新鮮砂巖較硬，多呈中層構(gòu)造，粉細(xì)結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，抗風(fēng)化能力較弱，泥巖巖性較軟，與水作用易軟化，抗風(fēng)化能力極弱。強(qiáng)風(fēng)化層厚2～4m，最厚可達(dá)10余米。

2.2.2 壩基滲漏分析與計(jì)算

壩基滲漏主要通過卵石混合土層滲漏。從水庫大壩質(zhì)量安全鑒定收集的資料看，筑壩時(shí)壩基覆蓋層砂礫石未完全清理，會(huì)導(dǎo)致壩基滲漏。建庫時(shí)壩基未進(jìn)行過任何防滲處理。目前從大壩下游坡腳處可以觀察到部分積水情況，說明壩基存在滲漏問題，尤其是在汛期庫水位較高時(shí)滲漏問題較為嚴(yán)重。壩基滲漏采用達(dá)西公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：

式中：Q滲——壩基滲漏量，m3/d；

K——卵石混合土滲透系數(shù)，取19.6m/d；

H——壩上下游水頭差，取21m；

2b——壩底寬度，取100m；

Tcp——滲透層平均厚度，取2.5m；

B——壩底長度，取110m。

計(jì)算得：Q滲=1104.3m3/d。

目前壩前淤積嚴(yán)重，多年平均淤積量1.27萬m3，計(jì)算所得壩基滲漏量40.3萬m3/a較實(shí)際滲漏量大。

壩基滲透穩(wěn)定分析：根據(jù)壩址區(qū)卵石混合土層分析，不均勻系數(shù)為35～126，均大于臨界值20，故判別五曲灣水庫地基為極不均勻卵石混合土層，滲流破壞形式是管涌。

臨界水力坡降的確定：本工程壩基卵石混合土滲透系數(shù)為19.6m/d，對(duì)應(yīng)臨界水力坡降為0.18。

允許水力坡降的確定：根據(jù)要求，采用上述方法確定的臨界水力坡降進(jìn)行滲流穩(wěn)定評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)考慮一定的安全系數(shù)，對(duì)于管涌破壞，其安全系數(shù)可取1～1.5。本次安全系數(shù)采用1.0，允許水力坡降為0.18。

實(shí)際水力坡降的確定：當(dāng)庫水位穩(wěn)定在正常水位時(shí)，壩后水位約為1054.5m，實(shí)際水力坡降等于壩上下游水頭差與壩底寬度之比，計(jì)算得0.21，大于允許水力坡降，故壩基存在滲流破壞，破壞形式是管涌。

2.3 壩肩工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

2.3.1 左壩肩

左壩肩為基巖岸坡，由三疊系下統(tǒng)和尚溝組長石砂巖及泥巖組成，巖層產(chǎn)狀為N50°W/NE∠4°。左壩肩主要發(fā)育2組節(jié)理裂隙，裂隙寬度0.5～2cm，其產(chǎn)狀分別為第 1 組 S55°～70°W/SE∠78°～83°，第 2 組 S50°～65°E/SW∠75°～83°，其中第 2 組節(jié)理裂隙與壩軸線斜交?；鶐r強(qiáng)風(fēng)化層厚度4.0m。由于岸坡基巖較厚，巖層傾角較緩，因此左壩肩基巖穩(wěn)定性較好。壩肩下游導(dǎo)流輸水洞處有滲漏現(xiàn)象。根據(jù)ZKb2孔壓水試驗(yàn)，其透水率為10.0Lu，為弱透水性，故暫不進(jìn)行繞壩滲漏計(jì)算。

2.3.2 右壩肩

右壩肩為基巖岸坡，由三疊系下統(tǒng)和尚溝組長石砂巖及泥巖組成，巖層產(chǎn)狀為N47°W/NE∠3°。左壩肩主要發(fā)育3組節(jié)理裂隙，其產(chǎn)狀為第1組N70°～80°E/SE∠80°～83°，第 2 組 S58°～65°E/SW∠75°～83°，第3 組 N10°～18°W/NE∠83°，其中第 2 組節(jié)理裂隙與壩軸線斜交。基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚度4.0m。岸坡基巖較厚，巖層傾角較緩且向上游傾斜，因此右壩肩基巖穩(wěn)定性較好。壩肩下游溢洪道處巖層層面在庫水位較高時(shí)有滲漏現(xiàn)象。根據(jù)ZKb2孔壓水試驗(yàn)，其透水率為11.5Lu，為弱透水性，故暫不進(jìn)行繞壩滲漏計(jì)算。

3 結(jié)論及建議

第一，由于壩基底部河床上原有砂礫石層未完全清理，同時(shí)壩基基巖未作任何防滲處理，壩基存在滲漏問題，且存在滲流破壞，破壞形式是管涌，建議對(duì)壩基進(jìn)行防滲處理。

第二，左、右壩肩存在滲水現(xiàn)象，建議對(duì)左、右壩肩進(jìn)行帷幕固結(jié)灌漿處理。