高　明

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

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曹四家子水庫壩基滲透穩(wěn)定評價

高明

(遼寧省葫蘆島水文局，遼寧 葫蘆島 125000)

由于大壩迎水坡護坡石為黃褐色強風化巖，塊石取自溢洪道左側山體，護坡石厚僅為20cm，無碎石、砂墊層。塊石因多年風化，質脆易碎。下游坡無排水體，無護坡，故大壩滲漏嚴重，針對這種情況，文章對曹四家子水庫對壩體及壩基工程地質條件及壩基滲透穩(wěn)定進行了評價。

壩基滲漏；壩體；穩(wěn)定；評價；曹四家子水庫

1　概　況

曹四家子水庫位于法庫縣和平鄉(xiāng)曹四家子村，座落在崔家溝河上，流域重心為E123°30′，N42°38′，流域面積為6.5 km2，總河長3km，比降為6.7‰。流域范圍內平坦,上部覆蓋第四系粉質黏土，下部為粗砂、粉土及花崗巖。曹四家子水庫樞紐工程由主壩、溢洪道、輸水洞組成。

曹四家子水庫的河谷地段為第四系地層，外表上看非常平坦，是不整合的沉積於基巖之上。庫區(qū)出露的地層巖性主要為第四系砂類土和黏性土；下伏花崗巖，分布較廣。壩址表層分布有薄層砂土混合物。地下水類型主要是第四系砂層中孔隙潛水和基巖裂隙水,主要賦存在下部砂類土中,本次勘探地下水初見水位為：10.0m；初見水位高程: 50.1m；穩(wěn)定水位9.5m； 穩(wěn)定水位高程為:50.6m,地下水主要接受大氣降水、地下逕流補給，以地下逕流、蒸發(fā)和人工開采的方式排泄。根據對地下水采取水樣一組,進行水質分析可知:此地下水對混凝土無腐蝕性,對鋼結構中的鋼有弱腐蝕性。

2　壩體及壩基工程地質條件

2.1壩身質量檢查與評價

2.1.1壩身巖性

曹四家子水庫壩頂寬約3.0m,上覆砂土混合物，下系均質土壩。根據本次勘探鉆孔揭露可知：壩頂0～0.4為砂混土,以下為黃褐色、灰褐色或灰黑色粉質黏土, 可塑～硬塑，局部含有粗砂顆粒及少量礫石，局部有風化碎石夾層,具有殘積土的成份，下部為殘積土，為稍密狀態(tài)，稍濕。從鉆探成果來看，壩身土無明顯成層規(guī)律，狀態(tài)變化較大，土樣含砂，局部含有少量碎石。從土樣顆粒分析成果來看，土粒組成中粉粒含量最大平均達58.2%, 其次為黏粒,平均含量為21.0%, 砂粒平均含量為18.5%。礫粒平均含量為9.8%。

2.1.2 筑壩土體質量評價

填筑土塑性指數(shù)為10.8～12.0,平均為11.3,多為粉質黏土。天然干密度一般為1.68～1.71g/cm3,平均為1.69g/cm3。滲透系數(shù)為4.9×10-5～6.5×10-5cm/s,平均為5.7×10-5cm/s,弱透水性。天然含水量為17.9%～23.2%,平均為19.7%,稍濕-濕?？紫侗?.576～0.611,平均為0.593。液性指數(shù)一般為0.08～0.41，多呈硬塑狀態(tài)。上述指標說明，筑壩土體土質較堅硬,但不均勻,質量總體看來是較好的。

2.2壩基工程地質條件與評價

2.2.1地層結構

在本次勘察范圍內,據鉆探揭露,地層巖性自上而下分述如下:

第①層粗砂:黃褐色,飽和，稍密，含有礫石顆粒，石英、長石質,含有大量粉質黏土薄層,由北向南尖滅,層厚2.4m。

第②層粉土:黑灰色,含黏性土,含少量鐵錳結核及粉砂,稍濕,鉆探揭露厚度為1.0m。

第③層花崗巖全風化: 黃褐色,主要成分為石英、長石,組織結構基本破壞,已風化成砂土混合物狀態(tài),稍濕,中密,分布連續(xù),層厚1.0-1.1 m。

第④層花崗巖強風化: 褐黃色,中粗粒結構,塊狀構造,礦物成分石英長石及暗色礦物黑云母,節(jié)理裂隙很發(fā)育。

第⑤層花崗巖弱風化:褐黃色,塊狀構造,巖芯呈短柱狀,礦物成分石英長石及暗色礦物黑云母,節(jié)理裂隙較發(fā)育。

2.2.2壩基土承載力

各土層均作了原位測試及室內試驗,根據綜合指標統(tǒng)計及《建筑地基基礎技術規(guī)范》DB21/907—2005(遼寧省地方標準)，各土層承載力特征值見表1。

表1　土層承載力特征值

3　壩基滲透穩(wěn)定評價

3.1壩基巖土滲透性

本次勘察對粗砂取樣進行了室內滲透試驗以獲得其滲透系數(shù)；并在野外同時進行了孔內分層注水試驗透系數(shù)，經計算整理后綜合分析，提出壩基各土層的滲透性見表2。

表2　壩基各土層滲透性表

3.2壩基滲漏

壩基基本上坐落在粗砂層上,粗砂為強透水性,當水庫水位抬高時，地下水上涌加上庫水的側向沖刷，壩體就會產生滲透破壞，此時地下水與庫水就形成了直接的水利關系，尤其在汛期，庫水補給地下水，以地下逕流方式經壩基向庫外排泄，這是庫水滲漏的主要通道，因此汛期庫水沿壩基滲流，在一定的水頭作用下溢出地表，形成管涌。當庫水水位抬高時，在壩后低洼處會有水溢出，分析這主要是由于壩身直接坐落在透水性好的砂層上,和壩基接觸部位形成了一定的滲透通道,在此處這是庫水滲漏的主要通道。因此汛期庫水沿此處滲漏，在一定的水頭作用下溢出地表，形成沼澤帶，甚至形成小的溪流。

4　結論與建議

1)筑壩土體主要由粉質黏土組成,含碎石和砂,呈硬塑狀態(tài), 天然干密度一般為-68～1.71g/cm3,平均為1.69g/cm3。標貫擊數(shù)N=7.0-33.0擊,壩身整體性一般,整體強度較高,弱滲透性,均勻性較差,總體看壩身質量還是較好的。

2)壩基土具有一定的承載力，壩基在主河道部位直接坐落于第①層粗砂之上。

3)壩身為粉質黏土,土質較不均勻，弱滲透性，壩基為粗砂,強滲透性,當水庫水位抬高時,會在壩后形成沼澤帶,建議采取適當?shù)姆罎B措施處理，如采取高壓注漿防滲、靜壓注漿防滲帷幕和深層攪拌防滲帷幕等施工處理方法。

4)本區(qū)地下水類型為孔隙潛水和基巖裂隙水。補給來源為大氣降水和地下逕流，以地下逕流、蒸發(fā)和人工開采方式排泄。地下水枯水期和豐水期水位變幅為1～2m。

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2016-04-22

高明(1986-)，男，遼寧綏中人，工程師，從事水文測驗、整編及水資源評價等工作。

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