寧曉立

（晉城市防汛抗旱指揮部辦公室，山西 晉城 048000）

1 工程概況

云首水庫(kù)位于晉城市沁水縣固縣鄉(xiāng)云首村村北，屬黃河流域沁河水系端氏河支流十里河。擬建大壩壩型為堆石混凝土重力壩，設(shè)計(jì)最大壩高37m，壩頂高程794.00m，總庫(kù)容178萬(wàn)m3。

工程區(qū)地處沁水向斜地帶，四周環(huán)山，東南低、西北西南高，最高點(diǎn)為西南部中條山主峰舜王坪，最低點(diǎn)為東南部尉遲沁河口。工程區(qū)地貌單元為晉東中南部侵蝕山地與高原地區(qū)中的沁河、丹河流域侵蝕中山區(qū)，可劃分為中山區(qū)、低山丘陵區(qū)、河谷平川區(qū)三種類型。工程區(qū)涉及的地層主要有古生界寒武、奧陶、石炭、二疊系、中生界三疊系、新生界第四系。本區(qū)的設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度值為0.10 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，地震基本烈度為Ⅶ度。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

壩址右岸為侵蝕岸，相對(duì)高程186.0m處為第四系上更新統(tǒng)沖洪積臺(tái)地，最寬約27.0m，壩址處寬約19.5m。左岸為堆積岸，岸坡呈梯田分布，卵石（塊石）混合土、低液限黏土大面積覆蓋。

壩址區(qū)河床寬度30～80m，高程772.0～774.0m。河漫灘主要分布于河床左側(cè)，寬度40～70m，高出河床1.0～2.0m。堆積物由卵石混合土、漂石混合土、粉土質(zhì)砂、低液限粉土組成。

2.2 地層巖性

壩址區(qū)出露地層由老到新依次為中生界三疊系下統(tǒng)劉家溝組、新生界第四系地層。第四系地層按成因類型可劃分為以下幾種：

上更新統(tǒng)洪沖積：分布于左右壩肩，相對(duì)高程174.0～189.0m，巖性為低液限黏土和塊石混合土。

全新統(tǒng)洪沖積：分布于河床、河漫灘，相對(duì)高程172.0～174.0m，覆蓋層物質(zhì)組成以卵石混合土為主，漂石混合土次之，局部夾級(jí)配不良或良好礫及粉土質(zhì)砂，骨架顆粒為卵石，排列不規(guī)則，顆粒間以礫粒、砂粒、低液限黏土填充。

中生界三疊系下統(tǒng)劉家溝組：巖性以細(xì)砂巖為主，夾薄層砂質(zhì)泥巖，厚度3.0～20.0 cm，呈透鏡體分布。分布在左右壩肩及壩基，弱風(fēng)化，紫紅色，灰白色，塊狀層理構(gòu)造，中細(xì)粒砂狀結(jié)構(gòu)，顆粒大小較均勻，分選好，圓度中等，主要成分為長(zhǎng)石、石英，結(jié)構(gòu)致密，巖性較堅(jiān)硬。

本次勘察共采取巖樣7組，其中壩基4組，左右壩肩3組。據(jù)試驗(yàn)成果可知：壩基及左右壩肩巖石堅(jiān)硬程度按單軸飽和抗壓強(qiáng)度定性劃分，屬較硬巖；巖體完整程度從鉆孔R(shí)QD及地質(zhì)調(diào)查分析，屬較破碎巖體，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ～Ⅳ級(jí)。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

本次勘察未發(fā)現(xiàn)有斷層痕跡，根據(jù)地表測(cè)繪可以看出，壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造形跡主要是節(jié)理裂隙。

左壩肩節(jié)理裂隙主要發(fā)育4組：第1組產(chǎn)狀N40°～60°E/SE∠75°，第 2 組產(chǎn)狀 N10°～20°E/SE∠48°，第 3 組產(chǎn)狀 N20°～30°W/NE∠77°，第 4 組產(chǎn)狀N70°～80°W/NE∠3°～7°，節(jié)理面一般平直光滑，隙寬1～20 mm，多為泥質(zhì)充填，延伸長(zhǎng)。巖性不同，裂隙發(fā)育程度不同，砂巖中節(jié)理裂隙較發(fā)育，延伸較遠(yuǎn)，節(jié)理裂隙較寬，泥巖中節(jié)理裂隙不發(fā)育，大多閉合，延伸短。

右壩肩節(jié)理裂隙主要發(fā)育4組：第1組產(chǎn)狀N15°E/NW∠71°，第 2 組產(chǎn)狀 N77°W/NE∠80°，第3組產(chǎn)狀 N70°E/NW∠79°，第 4組產(chǎn)狀 N5°E/NW∠1°，節(jié)理面一般平直光滑，隙寬1～5 mm，多為泥質(zhì)充填，延伸長(zhǎng)。

2.4 水文地質(zhì)

壩址區(qū)地下水類型為碎屑巖類裂隙水和第四系松散巖類孔隙水。一般情況下，兩岸碎屑巖類裂隙水補(bǔ)給河床松散巖類孔隙水，局部地段存在松散巖類孔隙水補(bǔ)給碎屑巖類裂隙水?；鶐r中砂巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，構(gòu)成賦水空間，而分布不穩(wěn)定的泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖巖性軟，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育，構(gòu)成相對(duì)隔水層，在特定地質(zhì)條件下形成層間水。

壩址區(qū)河段地下水主要為松散巖類孔隙水，主床河地下水與河水水力聯(lián)系緊密，水位保持一致。

本次勘察在ZK2中采取水樣1組，對(duì)其進(jìn)行水化學(xué)分析，結(jié)果顯示，環(huán)境水對(duì)混凝土腐蝕性為弱腐蝕；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕性為弱腐蝕；對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性為弱腐蝕。

3 工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

3.1 建基面

壩基基巖以中生界三疊系下統(tǒng)劉家溝組細(xì)砂巖為主，巖性較堅(jiān)硬，強(qiáng)風(fēng)化—弱風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化層厚度為1.0～2.0m，弱風(fēng)化層厚度為 7.6～17.7m。

按《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壩基礎(chǔ)應(yīng)選擇在弱風(fēng)化中上部，故建議大壩壩基應(yīng)將強(qiáng)風(fēng)化全部清除，并進(jìn)入弱風(fēng)化基巖1.5～2.5m。

3.2 壩基穩(wěn)定性分析

壩基巖性主要為細(xì)砂巖，強(qiáng)風(fēng)化—弱風(fēng)化，巖石較堅(jiān)硬，產(chǎn)狀為 N10°～30°E/SE∠2°～5°，略傾向下游，在巖層產(chǎn)狀上不利于抗滑穩(wěn)定，本次勘探鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中未發(fā)現(xiàn)有泥化夾層軟弱結(jié)構(gòu)面，壩基ZK2基巖采取率60%～99%，平均86.3%，ROD為27.6%～89.7%，平均值為67.9%；ZK3基巖采取率70%～94%，平均85.6%，ROD為54.3%～87.0%，平均值為73.1%，壩基巖體按巖石的質(zhì)量指標(biāo)分類為較差，故建議對(duì)壩基做固結(jié)灌漿處理，處理深度為建基面以下3.0～5.0m。

3.3 壩基滲漏

壩基覆蓋層主要為第四系全新統(tǒng)卵石混合土，覆蓋層厚度13.4m，寬度80m。壩基第四系覆蓋層平均滲透系數(shù)按10m/d考慮，計(jì)算得壩基覆蓋層滲漏量為5016m3/d，相當(dāng)于0.058m3/s。由于該層工程地質(zhì)條件差，易形成滲漏通道，故建議對(duì)其進(jìn)行清除。

壩基的主要滲漏通道為基巖節(jié)理裂隙，經(jīng)對(duì)壩基鉆孔壓水試驗(yàn)分析，ZK2中17.0m以上基巖透水率為16.67～33.33 Lu，屬中等透水；17.0m以下基巖透水率為2.96～5.37 Lu，屬弱透水；ZK3中基巖透水率為3.92～7.47 Lu，屬弱透水；ZK5中16.0m以上基巖透水率為23.64～30.63 Lu，屬中等透水；16.0m以下基巖透水率為2.95～7.48 Lu，屬弱透水；ZK7中25.1m以上基巖透水率為6.67～32.7 Lu，屬中等透水；25.1m以下基巖透水率為6.67～8.08 Lu，屬弱透水。建議對(duì)壩址基巖進(jìn)行防滲灌漿處理。

3.4 左右壩肩穩(wěn)定性分析

左右壩肩岸坡巖質(zhì)坡度較陡，巖體強(qiáng)度較高，大多數(shù)節(jié)理裂隙面傾向與臨空面相反或大角度相交，節(jié)理面傾角一般大于臨空面傾角，對(duì)穩(wěn)定影響不大，故左右壩肩整體穩(wěn)定性較好。

3.5 繞壩滲漏

本次勘察野外鉆機(jī)施工時(shí)采用套管護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，施工過(guò)程發(fā)生塌孔現(xiàn)象，說(shuō)明左右壩肩覆蓋層滲透性大，結(jié)構(gòu)松散，工程地質(zhì)條件差，且位于壩頂高程以下，易形成滲漏通道，建議清除。

左右壩肩基巖為中生界三疊系劉家溝組細(xì)砂巖，壓水試驗(yàn)情況如下：左壩肩ZK1鉆孔9.00～11.70m做壓水試驗(yàn)時(shí)，壓力0.1 MPa，透水率148.15 Lu，屬?gòu)?qiáng)透水；11.7～25.0m基巖透水率為3.06～6.06 Lu，屬弱透水；25.0～30.0m 基巖透水率為 15.0～22.06 Lu，屬中等透水。右壩肩ZK8中30.0m以上基巖透水率為12.73～37.63 Lu，屬中等透水；ZK6中15.0m以上透水率為 34.81～88.24 Lu，屬中等透水；15.0～30.3m 基巖透水率為3.33～4.55 Lu，屬弱透水。

綜上所述：兩壩肩存在繞壩滲漏問(wèn)題，左壩肩尤為嚴(yán)重，且對(duì)云首村可能造成浸沒(méi)影響，故建議對(duì)兩壩肩覆蓋層進(jìn)行清除，并對(duì)基巖進(jìn)行防滲灌漿處理，切斷水平及垂直滲漏通道。

3.6 壩后沖刷

本工程壩型為堆石混凝土重力壩，溢流方式為壩頂溢流，下游為第四系全新統(tǒng)沖洪積物，巖性以卵石混合土為主，漂石混合土次之，局部夾級(jí)配不良或良好礫及粉土質(zhì)砂，存在基坑沖刷問(wèn)題，建議采取抗沖刷措施。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)云首水庫(kù)地質(zhì)條件分析，本壩址具備修建重力壩的條件，但需將壩基、壩肩覆蓋層全部清除，基礎(chǔ)建于弱風(fēng)化中上部，需進(jìn)行防滲及固結(jié)灌漿處理，切斷水平及垂直滲漏通道，壩后采取抗沖刷措施。