周 媛

(海城市水利水電工程移民局，遼寧 海城114200)

1 庫(kù)區(qū)地質(zhì)概況

葦子溝水庫(kù)位于海城市南部距市內(nèi)32 km之遠(yuǎn)的山區(qū)，英落鎮(zhèn)葦子溝村的前溝口，該水庫(kù)屬于大清河支流。

葦子溝水庫(kù)主要由攔河大壩、輸水洞、開(kāi)敞式溢洪道組成。水庫(kù)原有總庫(kù)108 萬(wàn)m3，防洪庫(kù)容為60.5 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容43.5 萬(wàn)m3。葦子溝水庫(kù)所在區(qū)屬于丘陵區(qū)，地形起伏不大，相對(duì)高差＜50 m，沖溝多開(kāi)闊，支溝一般延伸短。沖溝及主體分水嶺走向呈NNW 向，分水嶺寬闊平緩。

水庫(kù)位于海城市南部NE 向構(gòu)造帶邊緣，主構(gòu)造帶均呈NE 向分布，斷裂帶一般延伸較長(zhǎng)，多為壓性。

根據(jù)庫(kù)區(qū)地形特征及巖性分布情況分析，庫(kù)區(qū)及壩址可能存在NE 向的小規(guī)模斷層。但不影響庫(kù)區(qū)所在地塊的穩(wěn)定性。該區(qū)構(gòu)造斷裂比較發(fā)育，斷裂以NE 向?yàn)橹?，也有少量近EW 向和SN 向斷裂。

地下水以基巖裂隙水為主，局部存在斷裂構(gòu)造帶水，由于本區(qū)沖溝匯水面積小，一般不具有大規(guī)模富水帶。

水庫(kù)區(qū)基本以上游雨季山洪水蓄積而成，少部分為基巖裂隙水補(bǔ)給。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 主壩工程地質(zhì)條件

葦子溝水庫(kù)主壩呈近EW 向截?cái)鄾_溝，壩體最大高度約13.5 m，壩長(zhǎng)290 m，壩頂寬4 m，壩體結(jié)構(gòu)為黏土心墻砂殼壩。

壩址右岸巖性為灰綠色絹云母片巖，片理發(fā)育，層間分布石英條帶。地表出露巖體多為強(qiáng)風(fēng)化，巖石風(fēng)化嚴(yán)重。

壩址左岸巖性為白色石英巖，表層有紅色氧化膜。巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，屬于弱風(fēng)化。

通過(guò)鉆探揭露，主壩體黏土心墻均由含礫黏土組成，局部含有少量碎石。礫石多呈次棱角狀，一般＜3 cm，含量5% ～15%。

黏土心墻上部多呈硬塑狀，下部多為可塑狀，個(gè)別孔局部為軟塑狀。物探測(cè)試結(jié)果表明:壩體黏土心墻上部土體橫波速度為140 ～250 m/s，呈現(xiàn)軟硬相間的層狀;心墻下部土體橫波速度較高，達(dá)250 ～400 m/s，心墻土體均勻性略差，局部存在軟塑狀?yuàn)A層。

壩基基巖橫波速度＞400 m/s，屬于強(qiáng)風(fēng)化或全風(fēng)化。心墻底部與基巖面之間接觸緊密，本階段勘探孔未見(jiàn)礫砂等不良土層。壩基巖性與左右岸出露巖性基本一致。

根據(jù)鉆孔揭露情況分析，大致以輸水洞為界，輸水洞右側(cè)壩基巖性為絹云母片巖，左側(cè)為石英巖［1］。根據(jù)左右岸出露的巖體特征及鉆探揭露基巖情況，壩基絹云母片巖段多為強(qiáng)風(fēng)化，局部為全風(fēng)化，巖芯采取率一般很低，不到50%，強(qiáng)度相對(duì)較低。壩基左側(cè)石英巖段巖石抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，多為弱風(fēng)化，局部為強(qiáng)風(fēng)化，巖石強(qiáng)度較高。壩基巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，局部節(jié)理密集，其中在兩種巖性接觸帶可能存在順河向節(jié)理密集帶。

鉆孔壓水試驗(yàn)結(jié)果表明:壩基絹云母片巖段巖體透水性微弱，一般透水率＜10 Lu，而石英巖段透水率相對(duì)較大，局部存在中等透水性條帶，可達(dá)30 ～50 Lu。如ZK2 鉆孔基巖段巖體透水率為45 Lu，位于壩體與基巖接觸帶以下，深度在15 ～20 m。

左右壩肩土體均與基巖緊密接觸，接觸帶巖體均屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，多充填泥質(zhì)。通過(guò)探坑及下游壩坡鉆孔對(duì)壩殼質(zhì)量進(jìn)行了探查，基本查明壩殼料組成及結(jié)構(gòu)特征。

壩殼料基本由黏土混部分礫石組成，礫石呈次棱角狀，粒徑以1.5 ～3.5 cm為主，含量20% ～30%，整體結(jié)構(gòu)密實(shí)。

黏土多為硬塑狀，底部為可塑狀。壩殼料與黏土心墻之間接觸緊密，未見(jiàn)其它土料。

從下游壩坡鉆孔提示情況分析，壩殼下方連續(xù)分布一層0.35 ～1.2 m厚的礫砂，初步判定該層為壩殼下方鋪設(shè)的墊層(即反濾層)。墊層下方為碎石土，厚度2.5 ～5.0 m，左岸厚右岸薄，結(jié)構(gòu)密實(shí)。

據(jù)調(diào)查，上游干砌石護(hù)坡直接壓在壩殼土料上，之間沒(méi)有鋪設(shè)過(guò)渡層土料。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況看，上游干砌石護(hù)坡已多處出現(xiàn)塌陷變形［2］。

2.2 溢洪道工程地質(zhì)條件

溢洪道建于攔河壩左壩頭，為敞開(kāi)式自流溢洪道。溢洪道進(jìn)口引水段混凝土砌襯較短，陡槽段及消力池段砌襯底板大部分老化破損，兩側(cè)擋墻局部沿漿砌石縫開(kāi)裂變形。

根據(jù)本次溢洪道中部鉆孔揭露，溢洪道底板混凝土砌襯層厚度20 ～30 cm。底板下方為干砌石，厚度約0.5 m左右。

砌石下方為礫砂層，厚度0.8 ～1.2 m，稍密致中密狀，初步分析屬于人工墊層;礫砂層下方為磚紅色含礫黏土，厚度約3 ～4 m，呈硬塑至可塑狀，向溢洪道下游漸薄。

黏土層下方為灰白色及白色石英巖，巖石呈弱風(fēng)化狀，堅(jiān)硬，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育。據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)結(jié)果，溢洪道部位基巖透水性較弱，一般透水率＜10 Lu。

2.3 輸水洞工程地質(zhì)條件

輸水洞位于壩體下部，由鋼筋混凝土澆筑而成方形洞，洞徑為0.7 × 1.2 m，洞長(zhǎng)48 m，進(jìn)口高程13.8 m。

輸水洞進(jìn)出口處均設(shè)有平板閘門(mén)，據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模，輸水洞最大泄量為6.4 m3/s。目前存在的主要問(wèn)題是進(jìn)、出口平板閘門(mén)嚴(yán)重變形，局部破損。由于閘門(mén)封閉不嚴(yán)，輸水洞長(zhǎng)期漏水。

3 主要建筑物質(zhì)量評(píng)價(jià)及壩基滲漏原因分析

3.1 壩體質(zhì)量及水庫(kù)滲漏分析

從水庫(kù)建筑背景及幾十年的運(yùn)行情況，并結(jié)合本階段勘察結(jié)果分析，土壩整體質(zhì)量良好，黏土心墻性狀較好，未見(jiàn)大范圍軟塑狀態(tài)黏土層，黏土的塑性狀態(tài)沒(méi)有突變性分層情況，不排除局部存在小規(guī)模軟塑黏土夾層，但不影響心墻的防滲效果，仍具有良好的防滲性。

黏土心墻與壩基巖體結(jié)合部位比較緊密，以輸水洞為界，右側(cè)壩基巖性為絹云母片巖，夾有薄層石英巖，節(jié)理及片理發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化巖體中節(jié)理裂隙一般為張開(kāi)狀，由于巖石強(qiáng)度低，風(fēng)化后多形成泥質(zhì)充填于節(jié)理裂隙中，巖體透水性一般不大。輸水洞左側(cè)壩基為石英巖，巖石強(qiáng)度高，抗風(fēng)化能力強(qiáng)，發(fā)育的節(jié)理裂隙多張開(kāi)狀，巖體透水性相對(duì)較強(qiáng)。沿兩種地層接觸帶易形成破碎帶，并且容易形成滲流通道，導(dǎo)致庫(kù)水沿壩基滲漏。初步分析輸水洞出口附近形成的大片濕地與壩基滲漏有關(guān)。

上游干砌石護(hù)坡與壩殼之間沒(méi)有鋪設(shè)過(guò)渡層，兩層物質(zhì)顆粒大小相差懸殊，孔隙率相差極大，在庫(kù)水位變動(dòng)及波浪作用下，極易發(fā)生接觸沖刷破壞，進(jìn)而造成護(hù)坡塌陷變形或產(chǎn)生滑塌［3］。

綜合以上分析結(jié)果，葦子溝水庫(kù)下游出現(xiàn)的濕地現(xiàn)象主要因壩基巖體內(nèi)局部存在滲流通道導(dǎo)致庫(kù)水滲漏。

上游壩坡塌陷變形與護(hù)坡下部缺少反濾層及水位變動(dòng)沖蝕壩殼有關(guān)系，另外可能與當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的壩坡坡度大小及壩殼填筑質(zhì)量有關(guān)。壩體整體質(zhì)量較好，壩基局部滲漏不影響壩體整體穩(wěn)定性。

根據(jù)本工程勘察揭露的壩體實(shí)際地質(zhì)條件，結(jié)合類(lèi)似工程相關(guān)土體的地質(zhì)參數(shù)及經(jīng)驗(yàn)值，提出壩殼、黏土心墻和壩殼下方礫砂等土體的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值，以供設(shè)計(jì)參考使用，詳見(jiàn)表1。

3.2 溢洪道質(zhì)量與基礎(chǔ)條件分析

從溢洪道表面襯砌情況看，混凝土底板及兩邊擋墻已大部分老化破損，并露出大量骨料礫石，擋墻局部水泥勾縫開(kāi)裂，并伴有墻體變形，如遇大流量泄洪時(shí)，易沖蝕倒塌。

溢洪道底板下方的礫砂層為人工墊層，稍密至中密;墊層下方含礫黏土為硬塑至可塑狀。溢洪道陡坡段表在沿底板裂縫有多外地下水出溢點(diǎn)，下游消力池常年有積水。說(shuō)明沿溢洪道底板有滲流，長(zhǎng)期的滲流作用則會(huì)沖蝕底板以下礫砂層及黏土層，使溢洪道襯砌層下方地基土層出現(xiàn)孔洞，容易造成溢洪道底板塌陷和擋墻傾倒變形。

表1 壩體土體物理力學(xué)參數(shù)建議值表

根據(jù)本工程勘察揭露的溢洪道下方地基土情況及溢洪道沿線兩側(cè)分布地層情況分析，溢洪道左右兩側(cè)擋墻地基土應(yīng)為含礫黏土，左側(cè)擋墻堰頂段地基也可能是基巖，因無(wú)法進(jìn)行勘察，難以說(shuō)清。有關(guān)溢洪道及兩側(cè)擋墻地基土物理力學(xué)參數(shù)建議值見(jiàn)表2。

表2 溢洪道及兩側(cè)擋墻地基土物理力學(xué)參數(shù)建議值表

3.3 輸水洞質(zhì)量

輸水洞目前存在的主要問(wèn)題是進(jìn)、出口閘門(mén)變形破損，造成封閉不嚴(yán)而漏水。

4 結(jié)論及建議

結(jié)論及建議共有以下5個(gè)方面:

1)葦子溝水庫(kù)屬于小(2)型水庫(kù)，壩體結(jié)構(gòu)為黏土心墻壩，壩體整體質(zhì)量較好。心墻與壩殼之間沒(méi)有反濾層及過(guò)渡層，壩體上游護(hù)坡局部已出現(xiàn)塌陷變形，左壩體下游坡腳存在滲漏點(diǎn)。建議對(duì)上下游壩體變形部位進(jìn)行加固處理。

2)黏土心墻質(zhì)量較好，雖局部有軟塑狀黏土夾層，但仍具有較好的防滲功能。

3)右側(cè)壩基巖性為絹云母片巖，透水性微弱;左側(cè)壩基巖性為石英巖，局部透水率＞30 Lu，但不影響壩體整體穩(wěn)定性。

建議對(duì)輸水洞左側(cè)壩基進(jìn)行有效的防滲處理，防滲深度至壩基以下10 ～15 m。

4)溢洪道襯砌底板及擋墻已老化、變形，底板下方有連續(xù)分布的墊層(礫砂)及較厚的含礫黏土層，沿底板下方可能有滲流沖蝕形成的孔洞。

建議對(duì)溢洪道底板及擋墻變形和裂縫部位進(jìn)行維護(hù)加固或重建，同時(shí)建議對(duì)溢洪道下方基巖進(jìn)行防滲處理。

5)建議維修或重建輸水洞進(jìn)、出口平板閘，以恢復(fù)其功能。

［1］付長(zhǎng)明，于順山，王春江，孫莉萍. 天花板水電站壩址區(qū)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)［J］，水力發(fā)電，2011(06):41－42，69.

［2］王建華，王耿，張茂軍. 某水電站壩址區(qū)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)［J］，土工基礎(chǔ)，2011(03):98－101.

［3］孫付坤，喬新穎，陳艷朋. 輝縣市龍門(mén)水庫(kù)工程地質(zhì)問(wèn)題分析［J］，河南水利與南水北調(diào)，2011(14):51－52.