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        碾盤(pán)山水庫(kù)地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

        2016-10-17 01:51:19郭凈芳葛仁濤陳平貨汝陽(yáng)縣水利局河道管理所河南省水利勘測(cè)有限公司
        河南水利與南水北調(diào) 2016年8期
        關(guān)鍵詞:第四系粉質(zhì)粘土

        □郭凈芳 □葛仁濤 □陳平貨(汝陽(yáng)縣水利局河道管理所;河南省水利勘測(cè)有限公司)

        碾盤(pán)山水庫(kù)地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

        □郭凈芳1□葛仁濤2□陳平貨2(1汝陽(yáng)縣水利局河道管理所;2河南省水利勘測(cè)有限公司)

        碾盤(pán)山水庫(kù)淮河支流潢河下游右岸,是一座防洪、灌溉等綜合利用的小型水庫(kù),為均質(zhì)土壩,壩體填筑土料主要為粉質(zhì)粘土。壩址區(qū)清基處理不徹底,壩體填土質(zhì)量差。文章針對(duì)壩體與壩基接觸帶滲漏、壩基滲漏等工程地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行分析、評(píng)價(jià),對(duì)類(lèi)似工程的建設(shè)管理具有借鑒作用。

        水庫(kù);地質(zhì)問(wèn)題;評(píng)價(jià)

        1 工程概況

        碾盤(pán)山水庫(kù)位于潢川縣談店鄉(xiāng)老店村,處在淮河支流潢河下游右岸處,水庫(kù)建成于1972年,控制流域面積1.44 km2,總庫(kù)容137.20萬(wàn)m3。是一座以防洪、灌溉為主,結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖、人畜飲水等綜合利用的?。?)型水庫(kù)。主要建筑物有大壩、溢洪道、輸水洞等。

        2 壩址區(qū)工程水文地質(zhì)條件

        2.1地形地貌

        發(fā)育壩址區(qū)位于小潢河右岸,沖溝內(nèi),溝寬200~400m,壩址處溝底最低高程33.20m。該處小潢河河谷呈“U”型,河床寬約400m,河底高程30~32m左右。

        2.2不良地質(zhì)現(xiàn)象

        主壩左壩肩下游樁號(hào)0+200~0+240、高程43.44~46.18m之間存在滑塌現(xiàn)象,滑塌體約500m3。

        2.3地層巖性及其結(jié)構(gòu)特征

        據(jù)地質(zhì)測(cè)繪及鉆孔揭露,壩址區(qū)地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖、坡積(alplQ3)粉質(zhì)粘土、第四系全新統(tǒng)沖洪積(alplQ4)粉質(zhì)粘土。根據(jù)時(shí)代、成因、巖性及其物理力學(xué)性特征,現(xiàn)由老到新分述如下:

        2.3.1第四系上更新統(tǒng)(alplQ3)

        粉質(zhì)粘土:在庫(kù)岸坡頂呈棕黑色,硬塑狀,在庫(kù)岸坡腳、兩岸壩肩和部分壩基,呈棕黃色、棕紅色,局部褐黃色,可塑~堅(jiān)硬狀,含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核,粒徑一般2~3mm,裂隙面可見(jiàn)黑色鐵錳質(zhì)薄膜,土質(zhì)較均勻;主要分布于水庫(kù)庫(kù)岸、兩岸壩肩和主、副壩壩基,最大揭示厚度為16.50m(未揭穿)。

        2.3.2第四系全新統(tǒng)(alplQ4)

        粉質(zhì)粘土:灰色,可塑狀,含灰色磚碎塊及紅瓦片,土質(zhì)不均勻;分布于主壩河床,揭示最大厚度為6m左右。

        2.4地質(zhì)構(gòu)造

        工程區(qū)位于秦嶺-大別山隆起區(qū)東北部,由于厚層第四系沉積物的覆蓋,庫(kù)址區(qū)及其附近地表無(wú)地質(zhì)構(gòu)造形跡出露。2.5土體物理力學(xué)性質(zhì)

        勘察取原狀土樣作了室內(nèi)物理、力學(xué)性試驗(yàn),經(jīng)綜合分析整理,各土體單元物理和力學(xué)性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)成果列于表1、表2。依據(jù)試驗(yàn)成果,各土體單元物理力學(xué)特征評(píng)價(jià)如下:第①層粉質(zhì)粘土(alplQ4):天然含水量w平均值為28.5%,天然干密度平均值1.50g/cm3;液性指數(shù)范圍值-0.10~0.29,平均值0.20,為硬~可塑狀;壓縮系數(shù)平均值0.22MPa-1,具中等壓縮性。第②層粉質(zhì)粘土(aldlQ3):天然含水量w平均值為24.00%,天然干密度范圍值1.46~1.71g/cm3,平均值1.58g/cm3;液性指數(shù)范圍-0.10~0.24,平均值0.05,主要呈硬塑~堅(jiān)硬狀,局部呈可塑狀;壓縮系數(shù)范圍值0.11~0.38MPa-1,平均值0.22MPa-1,具中等壓縮性。

        2.6水文地質(zhì)條件

        壩址區(qū)地下水類(lèi)型為第四系孔隙潛水,主要賦存于第四系孔隙中;枯水期地下水補(bǔ)給河水,汛期地下水受河水、大氣降水補(bǔ)給,向下游排泄。

        對(duì)工程區(qū)各土層取原狀土作室內(nèi)滲透性試驗(yàn),并對(duì)壩體作3組鉆孔的注水試驗(yàn),各土體單元的滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)成果見(jiàn)表1。

        由表1可知,第①層粉質(zhì)粘土(alplQ4)滲透系數(shù)3.60×10-5cm/s,具弱透水性;第②層粉質(zhì)粘土(Q3),滲透系數(shù)范圍值1.30×10-6~8.80×10-6cm/s,具微透水性。

        3 壩基工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

        主、副壩壩基由第四系全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土組成,第①層粉質(zhì)粘土(alplQ4)滲透系數(shù)范圍值3.6×10-5cm/s,具弱透水性;第②層粉質(zhì)粘土(aldlQ3)滲透系數(shù)1.30×10-6~8.80×10-6cm/s,具微透水性,不存在壩基滲漏問(wèn)題。壩基各土層均為可塑~硬塑狀、中等壓縮性,不存在軟土層,工程地質(zhì)條件較好。左岸下游岸坡靠壩肩處長(zhǎng)50m左右坡度較陡,坍塌嚴(yán)重,建議對(duì)壩肩附近岸坡進(jìn)行整治防護(hù)。

        施工時(shí)雖然進(jìn)行了清基,但清基不徹底,在鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn),左壩肩N4孔在4m左右漏水,出現(xiàn)不回水現(xiàn)象,漏水量約120 L/m,漏水部位在壩體于壩肩的結(jié)合部位,在其下游壩坡于壩肩的結(jié)合部位亦出現(xiàn)散浸現(xiàn)象,并在壩腳部位形成沼澤化;在右壩肩下游壩坡于壩肩結(jié)合處亦有滲水現(xiàn)象,說(shuō)明在壩肩與壩基接觸帶存在滲漏問(wèn)題。

        表1 各土體單元滲透試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)成果表

        4 壩體填土質(zhì)量評(píng)價(jià)

        4.1壩體填筑材料

        壩體填筑土料主要為粉質(zhì)粘土,黃色~棕黃色,據(jù)壩體填筑施工人員回憶,當(dāng)時(shí)調(diào)集當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力修筑大壩,土料含水量滑有檢測(cè)就上壩。土塊塊徑大的有20~30 cm,填土厚度不一,施工質(zhì)量差??辈炱陂g,發(fā)現(xiàn)壩體有開(kāi)裂現(xiàn)象,裂隙寬約0.10~1.00 cm,長(zhǎng)約5m,呈鋸齒狀分布,見(jiàn)圖1;壩前混凝土開(kāi)裂、脫落,見(jiàn)圖2。

        圖1 壩體裂縫圖

        圖2 壩前混凝土開(kāi)裂、脫落圖

        4.2壩體填土干密度指標(biāo)

        為了評(píng)價(jià)壩體填土質(zhì)量,作了3組擊實(shí)試驗(yàn),擊實(shí)試驗(yàn)成果表明,壩體土的最優(yōu)含水量19.40%,最大干密度平均值為1.67 g/cm3。根據(jù)《小型水利水電工程碾壓式土石壩設(shè)計(jì)導(dǎo)則》,粘性土壓實(shí)度可取0.95~0.97,因此本次壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)采用壓實(shí)度0.96、干密度1.60g/cm3進(jìn)行壩體填筑質(zhì)量評(píng)價(jià)。

        4.2.1主壩

        天然干密度試驗(yàn)組數(shù)23組,范圍值1.43~1.68 g/cm3,平均值1.58 g/cm3;其中>1.60 g/cm3的為11組,占47.8%,合格率僅47.80%;大壩填土由于碾壓不均,填筑質(zhì)量差異較大,整體填筑質(zhì)量較差。

        4.2.2副壩

        天然干密度試驗(yàn)組數(shù)3組,范圍值1.51~1.57 g/cm3,均<1.60g/cm3,均不合格,填筑質(zhì)量很差。

        4.3壩體滲透性

        大壩填土滲透系數(shù)范圍值6.60×10-6~3.30×10-4cm/s,平均2.10×10-4cm/s,具微~中等透水性,但鉆孔注水試驗(yàn)所得滲透系數(shù)較大,原因是填土質(zhì)量不均或填土存在較大空隙在取土樣品中沒(méi)有反映出來(lái);在鉆進(jìn)中發(fā)現(xiàn),N5孔在8.00m處漏水,出現(xiàn)不回水現(xiàn)象,鉆孔漏水量大于泥漿泵流量(漿泵流量為120 L/min),通過(guò)鉆孔注水試驗(yàn)知該部位滲透系數(shù)達(dá)3.30×10-4cm/s,鉆孔水位高程(41.80m)與漏水部分基本吻合,說(shuō)明在壩體鉆孔水位以上壩體具有較大的浸水性。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察,壩下游坡發(fā)現(xiàn)大壩樁號(hào)0+050~0+150、41.70m高程以下壩段有滲漏和散浸現(xiàn)象。說(shuō)明主壩下游出現(xiàn)較多的散浸點(diǎn)與此浸水有關(guān)。

        4.4壩體質(zhì)量評(píng)價(jià)

        從壩體填筑材料、壩體壓實(shí)程度及壩體滲透性等綜合分析來(lái)看,壩體填筑材料不符合要求,壓實(shí)不均勻,透水性較強(qiáng),壩體填筑質(zhì)量較差,造成大壩沉降變形、壩體滲漏、散浸。各土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值見(jiàn)表2。

        表2 土體單元物理力學(xué)性指標(biāo)建議值表

        5 結(jié)論與建議

        碾盤(pán)山水庫(kù)位于潢川縣談店鄉(xiāng)老店村,壩址區(qū)地層巖性主要為第四系上更新統(tǒng)沖、坡積成因的粉質(zhì)粘土,僅在河底見(jiàn)第四系全新統(tǒng)沖、洪積成因的粉質(zhì)粘土。施工時(shí)清基不徹底,左右兩壩肩壩體與岸坡結(jié)合部位有滲水現(xiàn)象,在左岸下游壩腳部位形成沼澤化,存在接觸帶滲漏問(wèn)題。

        (責(zé)任編輯:劉長(zhǎng)垠韋詩(shī)佳)

        TU 221

        B

        1673-8853(2016)08-0119-02

        2016-05-19

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