孟 曄

閃電河水庫運行多年，存在的主要工程地質(zhì)問題有壩基滲漏及壩后沼澤化、壩基土滲透變形、壩體迎水坡局部塌陷。壩基滲漏關(guān)系大壩安全，準確查明滲漏部位，判定土層滲透變形型式，確定允許水力比降，選定合理的處理措施，對水庫除險加固具有重要意義。

1. 工程概況

閃電河水庫位于張家口市沽源縣平定堡鎮(zhèn)黃土坑村東，海河流域灤河上游閃電河上，總庫容4260萬m3，是一座中型水庫，上游控制流域面積890km2。

水庫樞紐工程由大壩、輸水洞、溢洪道構(gòu)成，大壩為均質(zhì)土壩，最大壩高12.6m，壩頂長度約2836m，壩頂寬度4m。工程按百年一遇洪水設(shè)計，相應(yīng)洪峰流量467m3/s；千年一遇洪水校核，相應(yīng)洪峰流量904m3/s。

1.1 地形地貌

閃電河水庫地處內(nèi)蒙古高原東南部邊緣，海拔1350～1400m，南部多丘陵，北部較平坦。工程區(qū)總體地勢南高北低，平坦開闊。壩址區(qū)河漫灘發(fā)育，河床呈淺碟型，河道寬約2km，最低高程約95m（假設(shè)高程系，下同）。河兩側(cè)岸坡呈緩傾狀，山體呈北西～南東向分布。

1.2 地層巖性

一是侏羅系上統(tǒng)張家口組（J3z），由粗面巖及凝灰角礫巖組成，分布于壩址兩岸，灰紫色，致密堅硬，地表呈強～中等風化。

二是第四系下更新統(tǒng)（Ql1），湖積成因，由厚層壤土及砂壤土組成，棕色～棕灰色，飽和，可塑，勘探厚度大于18m。

三是第四系全新統(tǒng)（Q4al），沖積成因，頂面高程95～100m，總厚10～13m。壤土：灰色～灰黑色，飽和，軟塑～可塑，含有機質(zhì)；砂壤土：灰色～灰黑色，飽和，稍具塑性；細砂：灰色～灰黑色，飽和析水，上部疏松～稍密，下部密實；礫砂呈厚層狀分布于底部，密實。

四是第四系人工堆積物 （Q4S），為壩體填筑土，以壤土為主，其次為砂壤土。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震動參數(shù)

工程區(qū)位于大地構(gòu)造單元的中朝準地臺，內(nèi)蒙地軸，沽源陷斷束，大灘中斷凹的西部。

近場區(qū)發(fā)育的大斷裂主要有：北部康保～圍場深斷裂、西部沽源～張北大斷裂、東部上黃旗～烏龍溝深斷裂。這些斷裂不具活動性，且距離場區(qū)較遠，對工程無影響。

工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，相應(yīng)地震基本烈度Ⅵ度。

1.4 水文地質(zhì)條件

工程區(qū)屬典型的大陸性干旱氣候，多年平均降水量420mm。

閃電河常年徑流，但流量小。水庫水屬HCO3-Ca-Mg型水，礦化度0.279g/L，PH值7.7，對混凝土無腐蝕性。

場區(qū)地下水屬孔隙潛水，主要賦存于Q4al礫砂層，水位高程95.82～97.83m。地下水屬HCO3-Ca型水，礦化度0.39g/L，PH值7.6，對混凝土無腐蝕性。

表1 閃電河水庫地基土細砂、礫砂顆粒分析統(tǒng)計表

1.5 物理地質(zhì)現(xiàn)象及沼澤化

建筑物附近無沖溝、塌滑體、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。

壩后低洼處多有積水，逐漸形成了沼澤地。

2. 問題分析

經(jīng)現(xiàn)場檢查及勘探分析，閃電河水庫存在與地質(zhì)相關(guān)的主要問題有：壩基滲漏及壩后沼澤化，壩基土滲透變形，壩體迎水坡局部塌陷。

2.1 壩基滲漏及壩后沼澤化

水庫低水位期在壩后地勢低洼處多處出現(xiàn)積水，壩后成為沼澤地，當庫水位抬高時壩后則多處出現(xiàn)地表明流。壩基滲漏嚴重，對大壩安全運行構(gòu)成威脅。

勘探揭露壩基河床地表薄層壤土以下，分布有厚4～10m礫砂層，抽水試驗確定其滲透系數(shù)2.1×10-2～4.4×10-2cm/s，屬強透水層。庫水在庫區(qū)下滲后，沿砂層向下游徑流，穿過壩體下部，在壩后出露。礫砂層是庫區(qū)滲漏的主要通道，庫水沿礫砂層滲漏，是造成壩后沼澤化的直接原因。

2.2 壩基土滲透變形

大壩樁號2+420以右（包括右輸水洞），地基土表層細砂、礫砂在水庫高水位長時間運行時，易產(chǎn)生滲透變形造成破壞。顆粒組成見表1。

根據(jù) 《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50487—2008附錄G，判定細砂的滲透變形為流土型，允許水力比降可取0.26。礫砂的滲透變形為過渡型，允許水力比降可取0.23。

根據(jù)設(shè)計資料，細砂層承受最大水頭9m，砂層位置最短滲徑32m，實際最大水力比降0.28，細砂層存在滲透破壞可能。礫砂層承受最大水頭10m，砂層位置最短滲徑40m，實際最大水力比降0.25，礫砂層存在滲透破壞可能。

2.3 壩體迎水坡局部塌陷

據(jù)水庫運行資料，樁號2+360～2+440壩體迎水坡面高程98～101m范圍內(nèi)曾出現(xiàn)整體塌陷現(xiàn)象，后用碎石填平。

針對壩坡塌陷情況，進行了重點探查。該段壩體主要由砂壤土填筑，含砂粒較多，少含小礫石，較密實，平均含水率9.8%，平均干密度1.75g/m3，平均滲透系數(shù)1.9×10-4cm/s，屬中等透水。

根據(jù)勘探資料結(jié)合水庫運行情況綜合分析其形成原因：一是該高程段正處在冰融風浪沖刷掏蝕影響帶，又經(jīng)過雨水淋蝕，加速反濾層破壞。二是該段填筑土屬砂性土，抗沖刷能力差。

3. 處理建議

根據(jù)以上分析，結(jié)合實際情況，提出以下處理建議：一是為減少滲漏，避免砂層滲透破壞，消除壩后沼澤化，應(yīng)采取垂直防滲處理措施，截斷滲漏通道。二是對樁號2+360～2+440壩體迎水坡面塌陷段，重做反濾層及砌石護坡工程。