吳世澤，李茂華，房艷國

(長江三峽勘測研究院有限公司(武漢)，湖北武漢 430074)

三峽工程蓄水后茅坪溪泄水洞水庫下壓段滲水及穩(wěn)定性分析

吳世澤，李茂華，房艷國

(長江三峽勘測研究院有限公司(武漢)，湖北武漢 430074)

自2003年三峽水庫蓄水以來，茅坪溪防護工程泄水洞水庫下壓段滲水問題、洞室穩(wěn)定性問題備受業(yè)主、勘測設計等單位的重視，經多次對茅坪溪防護工程泄水洞水庫下壓段滲水點進行觀測，通過動態(tài)預測分析，三峽水庫蓄水后，在不同的工況條件下運行，滲水點滲水量具有蓄水后不但沒有增大，反而隨著蓄水時間的推移，滲水量有逐漸減小的特征，驗證了前期勘測成果的正確性，也為結晶巖滲漏問題、洞室穩(wěn)定研究提供了翔實的資料。

滲水特征;茅坪溪泄水洞;水庫下壓段;三峽工程

1 工程概述

茅坪溪泄水洞橫穿長江與茅坪溪之間的河間地塊，將茅坪溪水引流到三峽大壩下游。泄水工程總長3 200 m;由進水口明渠、泄水洞、箱涵、出水口明渠(含消力池)四部分組成。其中，泄水洞全長1 481 m。水庫下壓段在大包山脊北坡中下部、松柏坪—大嶺山脊之間低洼地段下方通過，此段地表高程166～169 m，較三峽水庫正常水位175 m低6～9 m，全長235 m，洞底高程為90.0 ～87.7 m，洞頂高程101 ～98.7 m。

泄水建筑物于1994年竣工運行，至今已有18余年，在三峽水庫蓄水各個階段運行正常，特別是經歷了2008年特大洪水的檢驗。

2 基本地質條件

茅坪溪泄水洞隧洞水庫下壓段樁號0+417.5～0+652.5，全長235 m。水庫下壓段地表高程166～169 m，低于三峽水庫正常水位6～9 m，巖性以花崗巖為主(圖1)，局部有閃長巖，發(fā)育少量花崗巖和偉晶巖脈，一般與圍巖呈突變緊密接觸。裂隙性斷層較發(fā)育，與軸線呈大銳角相交，各斷層近平行展布，構造巖寬一般0.1 ～0.3 m，最寬為 f118，總寬2.2 m，性狀較好。巖體風化全強風化厚度一般10～14 m，弱風化帶上、下部巖體厚度分別為4～8 m、17～30 m，水庫下壓段以微風化巖體為主，洞頂微風化巖體頂板高程一般為130～135 m，高于隧洞頂板23～33 m，巖體結構以塊狀為主，大部分洞段微風化和新鮮巖體最小厚度＞20 m。

巖(土)體透水性不均一，人工填筑風化砂夾塊石抽水試驗 K 值為17.8 ～55.4 m/d［1］;基巖滲透性與巖體風化程度和結構面發(fā)育情況有關，本段勘探試驗成果表明:微風化巖體 ω＜0.01 L/min·m·m 為主，占76%，洞頂板以上ω ＜0.01 L/min·m·m，巖體厚度一般＞30 m，對減小庫水入滲十分有利。

3 前期勘測結論及施工處理措施

3.1 前期勘測結論

泄水隧洞水庫下壓段大多為Ⅰ、Ⅱ類圍巖，洞周滲透壓力水頭為1～17 m，按不作防滲處理計算，洞周滲透水頭增加約1～17 m，對圍巖穩(wěn)定影響不大。壓力水頭增加較大處一般為洞底，斷層分布部位滲水壓力水頭增加值大于非斷層部位增加值。

泄水隧洞水庫下壓段滲流量大小與斷層的滲透性以及洞周巖石松弛區(qū)的厚度及滲透性關系密切。在考慮洞內防滲處理時，如降低洞周圍巖的滲透性，計算滲流量可隨之成倍減小，但滲透壓力水頭增加較大，斷層在底板出露處，滲透壓力水頭最大可達58～67.5 m。采用垂直防滲方案，對減小庫水入滲流量效果相對較差。

泄水隧洞水庫下壓段不作防滲處理時，對泄水洞正常運行影響不大。為確保洞室圍巖穩(wěn)定，建議局部地段進行洞內灌漿處理，并增設隨機錨桿與排水措施。

圖1 泄水洞下壓段工程地質剖面圖Fig.1 Engineering geology section of underpart of Xieshuidong Reservoir

3.2 施工處理措施

泄水隧洞水庫下壓段地表低洼地段，已被三期工程開挖的棄碴和地下電站開挖的石碴填平，使原來茅坪溪防護大壩的副壩和泄水洞水庫下壓段變?yōu)橐黄降?，填筑體地面高程為186 m左右，洞軸線至現(xiàn)水庫岸邊寬350余米，即原水庫下壓段現(xiàn)已不存在了，全為人工填筑風化砂和塊石。

泄水隧洞水庫下壓段洞內與其它段一樣，左右兩側布有檢修便道，寬80 cm，枯水季節(jié)露出水面高30 cm左右，便道上部為高1.5 m、厚度25 cm左右的砼防沖墻，全洞段噴200#砼，厚度為8 cm，局部隨機砂漿錨桿加固，在洞頂斷層寬度＞1 m的周邊4 m范圍內，采用固結灌漿處理，巖體完整性好的部位隨機布設排水孔。

4 下壓段滲水特征

4.1 洞內滲水測量

泄水洞于1994年竣工并通水，至今已運行18年了，蓄水經歷了2003年圍堰擋水發(fā)電蓄水至135 m，2006年蓄水至156 m，2008年11月20日蓄水至172 m，直至2013年蓄水至175 m，長江三峽勘測研究院對洞內水庫下壓段滲水量進行多次觀測，其結果見圖2。

由圖2可以看出，洞內滲水在水位上升到172～175 m后，滲水流量不但沒有增加，反而比低水位135～156 m時呈下降趨勢;三峽水庫未蓄水時測得的流量為3.5 L/min，蓄水到 135 ～ 156 m 時，滲水量在3.5 ～ 3.0 L/min，2008年后滲水量減少較快，由原來3.5 L/min迅速降到3.08 L/min，到2011年三峽水庫水位172 m左右時，測得流量為2.4 L/min。洞內調查發(fā)現(xiàn):線狀滴水面積減小了許多，洞室總體滲水有所減少。原來普遍線狀滴水有4段，現(xiàn)在只有2處為零星滴水，原為零星滴水處，現(xiàn)在變?yōu)槎幢诓贿B續(xù)的濕潤狀。滲水量也相應減少了，用容積法基本上無流量可測(表1)。

水庫下壓段沒有發(fā)現(xiàn)新增加的大水量滲出點。洞頂和左右洞壁多數(shù)為長條狀濕潤，很少聽到原有的洞頂?shù)嗡暎?、右側防沖砼墻上鈣華已干涸，并有一定的強度;人行道上滴水形成的小圓坑，直徑3～5 cm，深2～3 cm，現(xiàn)在洞頂已有部分停止滴水，坑內填充有洪水期的砂和碎石。

表1 蓄水前后水庫下壓段洞內滲水特征統(tǒng)計對比表Table 1 The contrast of water seepage features inside holes of the underpart before and after the impoundment of the reservoir

由圖2和表1可知，洞內滲水與三峽水庫蓄水變化無明顯的關系，滲水量和滲水點減少對洞室圍巖的穩(wěn)定有利。經對全洞室進行詳細觀察、計算和分析，洞室穩(wěn)定性良好，無滲漏破壞、無塌方和局部掉塊的現(xiàn)象。

圖2 三峽水庫水位與茅坪溪泄水洞水庫下壓段觀測滲水流量變化曲線圖Fig.2 The curve showing the water level of the Three Gorges reservoir and change of water seepage flow of underpart of Xieshuidong Reservoir in Maopingxi

4.2 滲水量減少原因分析

對全洞室滲水點進行了詳細觀察和下壓段滲水量測量，每年測量滲水量的時間是枯水季節(jié)(11、12月)，正是三峽水庫水位上升、水頭增加的時期，觀測資料表明，原水庫下壓段的滲水量與水庫水位上升水頭增加沒有明顯的對應關系，而是隨時間的推移逐漸變小;總體情況是滲水點比原來少，滲水量也相應減小，分析其原因主要有如下幾點:①原水庫下壓段沒有直接埋于水庫之下，人工堆積的風化砂、塊石既寬又厚，在幾年的自重沉降后已有一定的密實度，庫水不能直接垂直入滲，側向滲入路徑延長;②原水庫下壓段洞頂微新巖體厚度達20余米，其巖體內發(fā)育的斷層規(guī)模較小，裂隙延伸長度、寬度有限，加之洞內沿斷層破碎帶進行了固結灌漿和隨機錨桿處理，阻止了入滲水流攜帶的細顆粒物質隨水流而帶走，為下滲水中攜帶的細顆粒在固結灌漿的上部形成鋪墊奠定了物質基礎［2］。

5 結論

經對全洞室滲水點、滲水量的調查，測量原水庫下壓段數(shù)據(jù)的分析，得出如下幾點認識:

(1)在11月份和12月份枯水季節(jié)觀測，泄水洞內滲水點總體趨勢是較原來有所減少，滲水量也相應減小，三峽水庫蓄水后，多次進洞調查未發(fā)現(xiàn)洞內有成片和大面積滲水現(xiàn)象，原下壓段滲水量與三峽水庫水位上升和下降關系不明顯，并有隨時間的推移而減小的趨勢。

(2)茅坪溪泄水洞原水庫下壓段，現(xiàn)在填筑風化砂形成的水庫岸坡距泄水洞軸線＞350 m，地表平地高程在186 m左右，即原水庫下壓段變?yōu)殛懙亓?，原垂直下滲的庫水現(xiàn)已不存在了。

(3)蓄水9年來，多次觀測三峽水庫蓄水至145 m、156 m、172 m、175 m原下壓段及附近洞段滲水情況，觀測資料表明，洞內滲水無增大現(xiàn)象，其滲水與三峽水庫蓄水壓力增大沒有明顯關系。

(4)茅坪溪泄水洞在三峽水庫蓄水135 m至2013年初175 m期間，宏觀觀察原水庫下壓段泄水洞運行正常，與勘測期間分析計算的結果一致。

［1］ 舒華波，等.三峽水庫蓄水運行期茅坪溪防護大壩滲漏分析［J］.水利技術監(jiān)督，2007(1):42－43.

［2］ 吳世澤.結晶巖防滲帷幕參數(shù)設計與實踐［J］.水利規(guī)劃與設計，2005(3):75－78.

(責任編輯:于繼紅)

Analysis on the Underpart Water Penetration and Stability of the Xieshuidong Reservoir in Maopingxi after Impoundment of the Three Gorges Project

WU Shize，LI Maohua，F(xiàn)ANG Yanguo
(Three Gorges Geotechnical Consultants Co.，Ltd，Wuhan，Hubei430074)

Since the Three Gorges reservoir impounding in 2003，the underpart water penetration and cavern stability problems of Xieshuidong Reservoir in Maopingxi have been paid much attention by owners，surveying and designing companies，so the leakage points of the underpart were observed many times.Through the dynamic prediction and analysis，it was found that the leakage quantity of points did not increase when the reservoir operated in different conditions after the impoundment of the Three Gorges reservoir，instead the quantity decrease gradually with the storage time.It is proved that early investigation results are correct，which provides informative data for the prevention of water penetration in crystalline rock and cavern stability.

seepage characteristics;Xieshuidong Reservoir of Maopingxi;the underpart of Xieshuidong Reservoir;Three Gorges Project

TV698.2+33

B

1671－1211(2013)06－0773－03

2013－06－19;改回日期:2013－06－25

吳世澤 (1957－)，男，高級工程師，巖土工程專業(yè)，從事水利水電工程地質勘測、地震地質、水庫誘發(fā)地震等工作。E－mail:532356733@qq.com