郭興軒 何艷華

（安徽省水利水電勘測設計院 蚌埠 233000）

白蓮崖水庫壩基工程地質條件分析

郭興軒 何艷華

（安徽省水利水電勘測設計院 蚌埠 233000）

本文就白蓮崖壩址區(qū)的地層巖性、地質構造、物理力學性質、水文地質條件等進行分析總結，為壩基開挖、加固提供建議。

工程地質 力學性質 巖體透水性 巖體質量

1 壩址區(qū)基本工程地質條件

1.1 地形地貌

白蓮崖水庫位于安徽省霍山縣境內，河流流向在壩線上游為N40°E，下游轉為N10°W左右，大壩置于河流的彎道入口處，兩岸呈左陡右緩不對稱的“U”型河谷。左岸山峰高程416.5m，右岸最高山峰高程551.2m，河床底高程約133m，原始河谷底寬80～90m，枯水期河水深1～2m；河床基巖裸露，局部覆蓋有0.5～1m厚的砂卵石層。

1.2 地層巖性

1.2.1 基巖

壩址區(qū)出露基巖巖性主要為前震旦系水竹河組角閃斜長片麻巖以及燕山期細?；◢弾r兩種，兩種巖石新鮮時單軸飽和抗壓強度均大于100MPa，為堅硬巖石。另外在花崗巖與片麻巖中尚分布有灰黃夾綠色蝕變巖石，大部分受構造影響，沿斷裂構造分布，在新鮮時強度較高，巖體完整，為中硬巖石。

壩基開挖范圍為細?；◢弾r。壩址所處花崗巖與片麻巖在壩下游地表出露線，從左壩頭條形山脊的北坡沿N60～80°E方向延伸，經河床至右岸下游，接觸界面產狀不規(guī)則，總體產狀為走向N40～60°E，SE∠30～65°，傾向上游，傾角上緩下陡。壩基花崗巖與上游片麻巖出露界線在壩軸線上游150m以上，界面產狀不規(guī)則。

兩種巖性接觸面在左岸壩基部位根據本次左岸171m高程排水平洞揭露，為混熔接觸，結合好；壩基下游根據前期勘探平洞及鉆孔揭露絕大部分亦為混熔接觸；但在壩基上游包括泄洪洞進口部位，兩種巖性接觸界線逐漸變成以裂隙式接觸為主。

1.2.2 第四系坡（堆）積層（Qd1）和沖洪積層（Qal+p1）

壩址兩岸基巖大部分出露較好，其中左岸壩基部位及其上游山坡和右岸壩基下游山坡基巖大部分裸露。坡積、堆積物分布較厚的部位在壩址左岸山體北坡地形稍緩的變質巖分布地帶，厚2～5m；另在右岸壩軸線附近坡腳沖溝口分布有厚約2～3m坡（堆）積物及沖洪積物。河床沖洪積物淺薄，成帶狀分布于壩線上游河床右側漫灘至下游左側漫灘，厚約0.5～1.0m。

1.3 斷裂構造

工程區(qū)位于英山溝復背斜的NE翼，在壩址上下游出露的前震旦系水竹河組古老的片麻巖，其片麻理總體產狀為 N50～60°W，NE∠45～70°。

1.3.1 斷層或擠壓（裂隙）破碎帶

壩址區(qū)斷裂構造按其性質和規(guī)模可分為斷層、擠壓破碎帶或裂隙破碎帶、大裂隙、裂隙密集帶等。其中規(guī)模較大的斷層主要分布在右岸，切割較深，走向為NEE向，陡傾角；而擠壓破碎帶等主要分布在左岸，其走向多為NE～NEE向，中陡傾角，多傾向SE，為順坡向，對左岸壩基以及邊坡穩(wěn)定不利。

1.3.2 大裂隙和裂隙密集帶

一般規(guī)模較小，延伸不長，主要分布于左岸，其走向多為NE～NEE向，中陡傾角，傾向NW（或SE），單條長10～20m，面一般較平直，地表張開，在左岸，傾向SE的順坡向大裂隙較發(fā)育，對邊坡穩(wěn)定不利；裂隙密集帶主要見于右岸下游，寬8～10m，帶內裂隙間距0.5～1.0m一條，局部間距僅0.2～0.3m，單條裂隙長3～5m，少數10～15m。

1.3.3 裂隙

壩址裂隙以中陡傾角裂隙（傾角大于40°）為主，根據地面測繪和勘探平洞中的統(tǒng)計和描述，壩址發(fā)育的裂隙可分為以下幾組：

①N40～70°E，NW∠50～80°，單條長 0.5～3m，間距一般0.5～1.0m，局部密集處間距0.1～0.3m，多閉合或為方解石脈、石英脈充填，少數裂面上見土黃色或灰白色泥膜，右岸有時可見裂面間夾1～3mm灰白色泥質。

②N35～70°E，SE∠40～55°（少數 60～80°），該組裂隙最為發(fā)育，局部延伸較長成為大裂隙，地表一般張開，夾泥，面多起伏光滑。

③N50～80°W，SW（或NE）∠60～85°（少數30～40°），一般延伸不長，面稍彎曲，粗糙，地表微開，深部大多閉合。

一般來說，片麻巖中裂隙發(fā)育程度明顯比花崗巖弱。根據平洞以及鉆孔內裂隙統(tǒng)計結果，裂隙線密度在花崗巖內為3～9條/m，而在片麻巖中僅1.5～2.5條/m。

1.3.4 緩傾角裂隙

勘察期間根據地面測繪、鉆孔、平洞所揭露，壩址兩岸緩傾角裂隙不發(fā)育，僅局部偶見，且一般短小閉合，少數夾泥緩傾角裂隙規(guī)模也很?。ㄑ由扉L小于5m），不會形成貫通性結構面而對壩基（肩）穩(wěn)定產生嚴重影響。

2 巖體風化特征

2.1 壩基巖體風化特征

壩址出露的角閃斜長片麻巖以及二長花崗巖抗風化能力有明顯的差異，一般來說，片麻巖抗風化能力相對較差，地表大多已全、強風化。而壩基所處的花崗巖抗風化能力較強，出露于岸坡地表的大部分為弱風化巖，而且往往形成懸崖峭壁，但花崗巖往往受斷裂構造所影響，呈帶狀或夾層狀風化。致使壩址兩岸巖體風化分帶在垂直剖面上局部出現(xiàn)重復或“夾層”狀復雜變化。

2.2 壩基附近巖體風化帶厚度（根據初設鉆孔資料統(tǒng)計結果）

左岸：地表強風化巖帶厚度不大，一般厚約1～2m，局部達4m；145m高程以上，弱風化巖帶下限埋深一般為6～11m（局部達15.89m），新鮮基巖面埋深為10～20m；145m高程以下至河邊，地表巖石僅為微風化，新鮮巖石面埋深約3～8m。

河床：表層基巖微風化，局部裂隙帶附近少量弱風化，新鮮巖面埋深一般僅2～4m，局部如右側河床26號、11號孔附近較深為6～7.5m。

右岸：壩基部位地表花崗巖大部分已強風化，一般厚1～4m；弱風化帶下限埋深一般為4～10m；新鮮巖面埋深在地表180m高程以上為16～20m，180m高程以下一般為6～13m。

3 水文地質條件

3.1 壩基巖體透水性

壩基部位左、右岸及河床、地表向下約25m以內一般為ω>0.1L/min.m.m（以下單位略）的中等透水層，25m以下新鮮巖帶內一般為ω<0.05弱透水層或ω<0.01的相對不透水層，根據壩基巖體透水性的一般規(guī)律，相對不透水層埋深在左岸40～45m，右岸40～50m，河床35m。

3.2 地下水位

壩址地下水類型為基巖裂隙水。兩岸地下水位特征如下：

3.2.1 左岸

非雨季穩(wěn)定地下水位埋深，在地面高程170m以上在23～27m左右，170m高程以下12m左右。山脊地下水位埋深45m左右。

3.2.2 右岸

枯水期水位埋深一般在5～15m，地下水位埋深較淺，變幅較小，這主要因右岸位于沖刷凹岸，山體雄厚，地下水補給充足。

3.3 水化學成分

對鉆孔及河水中4組水樣進行水化學分析，根據分析成果，壩址河水地下水類型屬于HCO3-Ca-Na（K）型，有溶出型弱腐蝕；地下水屬于HCO3-SO4-Ca-Na（K）型，有溶出型中等腐蝕、碳酸型弱腐蝕及一般酸性弱腐蝕。

4 巖石及巖體物理力學性質特征

壩基所處的細粒二長花崗巖，新鮮時巖石堅硬、致密、抗透水性強。新鮮完整的花崗巖為均質、各向同性體。分布在壩址左岸下游并插入左岸壩基深部的變質巖，巖性以中粗粒角閃斜長片麻巖為主，經區(qū)域變質作用及混合巖化和花崗巖化作用，原巖層面已模糊不清，新鮮巖體完整、致密、堅硬，抗透水性較強，巖體近似均質各向同性體，但當片麻理發(fā)育時，巖體略具各向異性。

5 壩基開挖與加固處理意見

5.1 壩基巖體質量評價

利用基巖面為微風化～新鮮花崗巖，多為Ⅱ類巖體，裂面多閉合，局部有水銹或含鐵錳質膜，透水性弱～中等，無連續(xù)軟弱面。其主要物理指標如下：巖體縱波波速3500～4500m/s；動彈模量 30～50GPa；變形模量 15～20GPa；巖石/巖石抗剪斷強度f'=1.1～1.3、c'=1.3～1.5MPa；混泥土/巖石抗剪斷強度f'=1.0～1.2、c'=1.0～1.2MPa。

5.2 壩基開挖及加固措施

主要針對部分建基面以下一定深度范圍內尚不能滿足水工要求的巖體進行固結灌漿。重點灌漿部位有：左岸部分Ⅲ類巖體，灌漿深度到Ⅱ類巖體上限即可；右岸的斷層影響帶也要進行固結灌漿。右岸165m高程以上的松動巖體要進行清除。

5.3 防滲處理

左岸：地面高程190m以上帷幕深度40～60m，190m以下帷幕深度25～40m。帷幕向山上延伸50～60m。

右岸：山體雄厚，帷幕從壩頭向上延伸50m左右即可。河床段：帷幕深度30～40m。

5.4 排水措施

壩址左右岸各設雙層或多層排水洞，排水平洞要結合斷裂構造特征及其產狀，可平行壩軸線方向布置。

6 結語

白蓮崖壩址區(qū)基巖多為堅固的花崗巖體，地質條件較好，建基面可選擇Ⅱ類巖體上限，微風化中下部，局部Ⅲ類巖體要進行灌漿補強，達到Ⅱ類巖體強度。由于左右岸水文地質條件不同，除壩址區(qū)的防滲帷幕除應進入相對不透水層（ω<0.01）外，左、右壩頭灌漿帷幕需向山上延伸50～60m，防止繞壩滲漏。地下水有腐蝕性，對建筑材料要進行防腐處理