門立發(fā)

（撫順市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧撫順113008）

撫順縣大西溝水庫工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

門立發(fā)

（撫順市水利勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧撫順113008）

大西溝水庫位于撫順縣救兵鄉(xiāng)，大東洲村西北溝東洲河小支流上，壩址以上集水面積為1.9 km2。文章主要敘述了大西溝水庫在勘測過程中凸顯地形、地貌、地質(zhì)特征并加以分析，提出了工程設(shè)計(jì)參數(shù)以及適合該水庫采取的工程措施建議，總結(jié)了工程建設(shè)后水庫的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。

水庫；溢洪道；工程地質(zhì)；條件分析；評(píng)價(jià)

1 概 述

大西溝水庫位于撫順縣救兵鄉(xiāng)，大東洲村西北溝東洲河小支流上，壩址以上集水面積為1.9 km2。河長從分水嶺到壩址處為2 km，坡降為24.5‰。水庫原設(shè)計(jì)采用10 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)水位55.57 m，相應(yīng)庫容為21.20萬m3；校核采用200 a一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)水位56.94 m，相應(yīng)庫容為31.81萬m3；正常蓄水位為54.80 m，相應(yīng)庫容為16.25萬m3；防洪限制水位為54.80 m，相應(yīng)庫容為16.25萬m3；死水位49.50 m，相應(yīng)庫容為0.65萬m3。

2014年3月，受撫順縣水利局委托。撫順市水利勘測設(shè)計(jì)研究院接受初步設(shè)計(jì)階段的工程地質(zhì)勘察工作。經(jīng)踏勘，測繪，鉆探，查資料等，筆者針對(duì)本工程的地質(zhì)條件進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。

2 區(qū)域工程地質(zhì)條件分析

2.1 區(qū)域內(nèi)地形地貌

本區(qū)域?qū)龠|東中低山區(qū)，河谷呈寬闊的不對(duì)稱“U”字型，河流曲折，兩岸山體較陡，植被較發(fā)育。按地貌成因及形態(tài)可分為中低山區(qū)、山麓斜坡堆積、河流侵蝕堆積地貌。中低山區(qū)：分布河于谷兩側(cè)，多呈“U”字型，脊頂多為尖頂狀，水系呈樹枝狀，植被較發(fā)育。山麓斜坡堆積：呈不對(duì)稱帶狀分布于低山丘陵前緣，為剝蝕堆積，呈緩坡臺(tái)地式向河谷傾斜，前緣與漫灘相接，后緣為近代堆積物。

2.2 區(qū)域內(nèi)地層巖性

區(qū)域出露的地層主要為太古界鞍山群及第四系松散堆積層見圖1，由老至新分述如下：

太古代早期混合巖（m11）：斜長混合巖。太古界鞍山群通什村組（Arantm）：混合巖。太古界鞍山群通什村組紅透嶺段（Aranth）混合質(zhì)含石榴黑云變粒巖，夾黑云角閃變粒巖，磁鐵石英巖。太古界鞍山群通什村組北大嶺段（Arantb）混合質(zhì)含輝石黑云角閃變粒巖，斜長角閃巖，夾磁鐵石英巖。

第四系松散堆積層主要為全新統(tǒng)沖積層（Q4al）和坡殘積層（Q4el＋dl）。沖積層主要為粉質(zhì)黏土、細(xì)砂和砂礫石等，主要分布于河谷。坡殘積層巖性主要為碎石混合土，分布于坡麓處。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖（1∶20萬）

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

在構(gòu)造體系上，本區(qū)位于天山——陰山東西向復(fù)構(gòu)造帶的東段與新華夏系構(gòu)造體系第二巨型隆起帶千山山脈北端相交匯的部位。區(qū)內(nèi)表現(xiàn)明顯的構(gòu)造體系主要有新華夏構(gòu)造體系和旋扭構(gòu)造體系。新華夏構(gòu)造體系表現(xiàn)為N30°E展布的花崗巖侵入體，侵入體多沿?cái)鄬忧秩?，旋扭?gòu)造體系表現(xiàn)為N35°－40°W，太古界鞍山群地層走向及五龍口—碾盤斷裂。大西溝水庫位于東洲河小支流上，壩址位于太古界鞍山群地層上，無較大的斷裂構(gòu)造，但風(fēng)化層較深，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

據(jù)2001年國家地震局編制的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB18306—2001）1／400萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析

3.1 地形地貌

壩址區(qū)兩岸群山環(huán)抱，山峰重疊，至壩址處河谷驟然變窄，形成峽谷，山峰突起，懸崖峭壁，孤峰聳立，形成局部陡峻地形。本區(qū)域?yàn)樯蚣嘏_(tái)，又為鐵嶺地臺(tái)之南翼，經(jīng)過造山運(yùn)動(dòng)，將原有平坦的丘陵地帶變?yōu)樯綆X，峰高多在500～700 m。河流湍急。

壩址區(qū)河谷呈寬闊的不對(duì)稱“U”字型，右岸較陡，左岸相對(duì)較緩，河流自南西流向北東。沿河兩岸分布有漫灘和一級(jí)階地，階面微向河床傾斜。

3.2 地層巖性

壩址區(qū)基巖為太古界鞍山群混合巖及第四系松散堆積層。

花崗混合巖：黃褐色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分為石英、長石，云母等，巖石較堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙較發(fā)育。第四系沖積層廣泛分布于河道兩側(cè)、河漫灘、超河漫灘、一級(jí)、二級(jí)侵蝕階地之上，巖性自上而下為粉質(zhì)黏土、黃褐色黏土、砂卵石、礫石和風(fēng)化砂［1］。

3.3 水文地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)植被覆蓋較好，只有溢洪道左邊墻巖石裸露，淺部強(qiáng)風(fēng)化帶張性節(jié)理裂隙發(fā)育，從收集到的大壩資料了解到，壩基開挖時(shí)未發(fā)現(xiàn)斷層。地下水按其埋藏條件，可分為第四系松散堆積層中的孔隙潛水和基巖裂隙水兩種類型，前者埋藏于坡殘積、沖積層中，后者埋藏于基巖裂隙中，兩者均接受大氣降水的補(bǔ)給，向河床排泄。河水的水化學(xué)類型為重碳酸鈣鉀鈉型水（HCO3－Ca·K＋Na）；地下水的水化學(xué)類型為重碳酸硫化物鉀鈉鈣型水（HCO3·SO4－K＋Na·Ca），兩者對(duì)混凝土無腐蝕性。

3.4 壩體工程地質(zhì)條件

大壩為黏土芯墻壩，壩高10.17 m，壩頂高程57.17 m，壩頂寬4.0 m，上游壩坡為1∶2.5。下游壩坡為1∶2.0。心墻頂高程57.02 m。大壩全長190 m，上游采用塊石護(hù)坡，下游為土質(zhì)坡。

勘察時(shí)在壩軸線上布置了3個(gè)鉆孔，并在不同部位進(jìn)行取樣，查明了壩體填筑料的物質(zhì)組成及大壩基礎(chǔ)的工程地質(zhì)情況。根據(jù)鉆探揭地層描述如下：

1）素填土：

黃褐色，松散狀態(tài)，濕，主要由黏性土組成，含砂，表層生長少量雜草，凍層0.9 m。層厚0.4 m，層底標(biāo)高57.23～57.25 m。

2）黏土芯墻：

黃褐色，軟塑－可塑狀態(tài)，濕－飽和，主要由黏性土組成，團(tuán)聚結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，切面稍有光澤，干強(qiáng)度韌性中等。層厚8.5～11.4 m，層底埋深8.9～11.8 m，層底標(biāo)高45.85～48.73 m。

3）花崗混合巖：

有兩種狀態(tài)①為灰黑色，強(qiáng)風(fēng)化，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分為石英、長石、云母等，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯破碎，呈碎塊狀，干鉆可鉆進(jìn)。揭露深度1.4～3.7 m，層頂埋深8.9～11.8 m，層頂標(biāo)高45.85～48.73 m；②同樣為花崗混合巖，灰黑色，強(qiáng)風(fēng)化，中粗粒變晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分為石英、長石、云母等，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯較完整，呈短柱狀，但干鉆不易鉆進(jìn)。揭露深度0.8 m，層頂埋深15.2 m，層頂標(biāo)高42.43 m。

4 水庫工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1 庫區(qū)地質(zhì)評(píng)價(jià)

庫區(qū)為河谷帶狀交匯地貌，壩址處最窄，東西兩側(cè)為中低山，山脊山頂呈尖頂狀和長梁狀，在山坡麓處倒石堆、沖積扇發(fā)育。水庫區(qū)為太古界鞍山群地層，攔河大壩筑于混合巖之上。山體坡麓處為第四紀(jì)坡殘積層，兩岸谷地為第四紀(jì)為沖積層。

庫區(qū)分水嶺較寬厚、連續(xù)，庫區(qū)四周山地及庫盆均為堅(jiān)硬的不透水巖體，無可溶性巖石存在，既無單薄分水嶺和低矮的埡口地形，又無通向庫外的較大規(guī)模的斷裂構(gòu)造，庫區(qū)不存在滲漏問題［2］。

庫區(qū)岸坡均為第四紀(jì)以來侵蝕自然斜坡，邊坡穩(wěn)定性較好，未見有不利于邊坡穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面。斜坡上植被發(fā)育，水土保持良好，流砂等固體徑流來源極少，水土流失輕。

4.2 壩體工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

大壩為黏土芯墻壩，上游采用塊石護(hù)坡，坡比為1∶2.5；下游為土質(zhì)坡，坡比1∶2.0。結(jié)合《大西溝水庫修改設(shè)計(jì)書、報(bào)告》（1994年10月），壩體黏土芯墻的物質(zhì)組成及其物理力學(xué)性質(zhì)均為粉質(zhì)黏土。

大壩防滲墻為粉質(zhì)黏土，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。水庫經(jīng)多年運(yùn)行，未發(fā)現(xiàn)壩體滲漏問題。壩殼料為砂礫石，顆粒組成滿足設(shè)計(jì)要求。大壩上游護(hù)坡塊石風(fēng)化嚴(yán)重且存在不均勻沉陷現(xiàn)象。下游壩面無防護(hù)，需鋪設(shè)碎石護(hù)坡。

關(guān)于壩基，根據(jù)資料大西溝水庫在施工過程中，豎井以北約100 m長基礎(chǔ)只挖到2 m深，沒有挖到基巖層，心墻邊施工，下游10 m處就漏水。后經(jīng)勘查發(fā)現(xiàn)壩基有30多米長漏水嚴(yán)重。1992年對(duì)大壩進(jìn)行的開挖，重新打心墻，徹底處理。此后運(yùn)行至今。從本次勘察結(jié)果顯示，壩體黏土芯墻與壩基接觸較好，雖然接觸處巖體較破碎，但大壩基礎(chǔ)未發(fā)現(xiàn)較大滲漏問題。

大壩左壩肩（溢洪道左邊墻）巖石裸露，為開挖的山體，巖性為混合巖，巖石呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，壩體與壩肩接觸較好，水庫運(yùn)行多年后沒有發(fā)現(xiàn)繞壩滲漏問題。但壩體與溢洪道邊墻接觸底部部位發(fā)現(xiàn)漏水現(xiàn)象，需進(jìn)行處理。大壩右壩肩與道路相連接，壩體與壩肩接觸較好，水庫運(yùn)行多年后沒有發(fā)現(xiàn)繞壩滲漏問題。綜上所述，左岸壩肩與山體相連接，右岸壩肩地形完整，岸坡穩(wěn)定性好。兩岸壩肩不存在繞壩滲漏問題。

4.3 溢洪道工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

溢洪道位于大壩左壩端，為開敞式側(cè)槽溢洪道，堰頂高程為54.8 m，堰體凈寬15 m。從溢洪道開挖斷面看，溢洪道部位出露的巖性為太古界鞍山群混合巖。溢洪道左邊墻為開挖的山體，巖石呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，溢洪道右邊墻與壩體相連接，庫水位高時(shí)，溢洪道右邊墻底有漏水現(xiàn)象；溢流堰加高的混凝土與原溢流堰接縫處存在漏水現(xiàn)象。綜上所述，溢洪道右邊墻與壩體連接處邊墻底部、溢流堰加高的混凝土與原溢流堰接縫處、溢洪道底板存在漏水現(xiàn)象。

5 結(jié) 論

據(jù)2001年國家地震局編制的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB18306—2001）1／400萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》，工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10 g，相應(yīng)地震基本烈度Ⅶ度。

第四紀(jì)以來，本區(qū)處于整體抬升時(shí)期，屬于相對(duì)穩(wěn)定區(qū)。本區(qū)最大凍深達(dá)1.5 m。河水化學(xué)類型為重碳酸鈣鉀鈉型水；地下水化學(xué)類型為重碳酸硫化物鉀鈉鈣型水，兩者對(duì)混凝土無腐蝕性。

大壩材料，防滲墻為粉質(zhì)黏土，物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。壩殼料為砂礫石，顆粒組成滿足設(shè)計(jì)要求。上游壩坡為塊石護(hù)坡，由于水位變動(dòng)及風(fēng)浪淘刷，塊石護(hù)坡凸凹不平，風(fēng)化嚴(yán)重。且右壩上游側(cè)坡已種地，迎水側(cè)部分塊石護(hù)坡已脫落。大壩上游護(hù)坡塊石風(fēng)化嚴(yán)重且存在不均勻沉陷現(xiàn)象，局部已無護(hù)坡，需更換部分塊石，重新鋪筑。下游壩坡無護(hù)坡，造成壩坡石沖刷產(chǎn)生水土流失。下游壩坡經(jīng)多年使用和雨水沖刷，坡面凸凹不平。下游壩面無防護(hù)，需鋪設(shè)碎石護(hù)坡。大壩基礎(chǔ)承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

溢洪道基礎(chǔ)為開挖的巖石，物理力學(xué)指標(biāo)均能滿足溢洪道基礎(chǔ)要求。溢洪道右邊墻與壩體連接處邊墻底部、溢流堰加高的混凝土與原溢流堰接縫處、溢洪道底板存在漏水現(xiàn)象，溢洪道邊墻與大壩心墻連接處有漏水現(xiàn)象。庫水位高時(shí)，溢洪道邊墻底有漏水現(xiàn)象；溢洪道底板存在3處漏水點(diǎn)。溢洪道陡槽左邊墻為開挖的山體。山體坡面很陡，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，且無防護(hù)。需采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，如帷灌漿。

輸水洞為壩下埋管形式，基礎(chǔ)承載力滿足設(shè)計(jì)要求，由現(xiàn)場檢查和運(yùn)行情況分析，輸水洞工程運(yùn)行情況良好，不需要處理。

［1］朱建業(yè)，等.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范［M］.北京：中國計(jì)劃出版社，1999：22－26.

［2］于學(xué)馥，等.地下工程圍巖穩(wěn)定性分析［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，1983：12－15.

TV221.2

B

1007－7596（2015）05－0109－03

2014－10－31

門立發(fā)（1963－），男，遼寧撫順人，工程師，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)。