鄧 楊

(黑龍江省牡丹江市干溝子灌溉管理站，黑龍江 牡丹江 157000)

1 概 述

東南溝水庫(kù)位于牡丹江市西安區(qū)濕春鎮(zhèn)東和村東南溝屯，為牡丹江右岸二級(jí)支流，河流全長(zhǎng)7.19km。向西距溫春鎮(zhèn)15km，向北距牡丹江市23km，水庫(kù)有村村通、縣道和國(guó)道與市、鎮(zhèn)相連，交通便利。

項(xiàng)目區(qū)屬大陸性中溫帶季風(fēng)氣候，氣候溫和，冬季嚴(yán)寒漫長(zhǎng)，春季多風(fēng)，夏季炎熱短暫多雨，秋季降溫急聚，年平均氣溫4.9℃，多年平均降水量560mm，壩址處多年平均徑流量1455×104m3，無霜期152d。

東南溝水庫(kù)始建于1995年，1996年土壩填筑完成，由于水庫(kù)建設(shè)不配套，2000年后，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行續(xù)建，修建壩頂混凝土路面及進(jìn)庫(kù)混凝土道路，修建消力池后的混凝土板襯砌尾水渠。東南溝水庫(kù)是以防洪減災(zāi)、農(nóng)田灌溉為主的小(2)型水庫(kù)[1]。

2 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

東南溝水庫(kù)地處地貌單元為低山丘陵區(qū)，所處河流為三道溝河，位于張廣財(cái)嶺東南翼，分布有侵蝕構(gòu)造和侵蝕剝蝕地貌，切割深度<200m，坡度<30°，區(qū)內(nèi)低山縱橫，溝壑眾多，植被一般—較好，林木為人工林和次生林，緩坡處大部分已開懇為耕地。

2.2 地層巖性

地層分區(qū)：晚太古代—早侏羅世時(shí)期分區(qū)屬于興凱湖—布列亞山地層區(qū)(Ⅱ)，張廣財(cái)嶺—太平嶺分區(qū)(Ⅱ1)、海林小區(qū)(Ⅱ11)，在庫(kù)區(qū)分布有上元古界張廣財(cái)嶺群正溝組(Pt32z)片理化變質(zhì)流紋巖；早侏羅世—白堊世時(shí)期分區(qū)為佳木斯—完達(dá)山分區(qū)，巖性為白堊系海浪組泥質(zhì)砂巖或砂質(zhì)泥巖，在工作區(qū)內(nèi)西南10km大面積分布；第三紀(jì)—第四札時(shí)期分區(qū)屬于大青山—太平嶺分區(qū)，該期地層工作區(qū)內(nèi)廣泛出露，為松散覆蓋層，大面積分布于現(xiàn)代河流河床及兩岸[2]。

在工作區(qū)侵入巖有局部出露，西部分布有張廣財(cái)嶺期二長(zhǎng)花崗巖(ηγ23(2))，西部島狀分布有印支期堿性花崗巖(kγ51)和二長(zhǎng)花崗巖(ηγ51)。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

區(qū)內(nèi)構(gòu)造斷裂較為發(fā)育，對(duì)工作區(qū)有較大影響的巖石圈斷裂主要有二條：一是牡丹江巖石圈斷裂，為俯沖斷裂，位于工作區(qū)東側(cè)，相距約5-10km；二是敦化——密山斷裂，為逆地塹式斷裂，位于工作區(qū)東南部，相距約25km左右。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2001)，工作區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震基本烈度值Ⅵ度，特征周期0.35s。

2.4 區(qū)域水文地質(zhì)條件

按含水層性質(zhì)和地下水類型，可將本區(qū)地下水劃分為兩大類，即：第四紀(jì)松散巖類孔隙潛水和碎屑巖類孔隙、裂隙潛水—微承壓水，區(qū)內(nèi)潛水以大氣降水和側(cè)向逕流補(bǔ)給為主，側(cè)向排泄于地表水。地下水基本類型為補(bǔ)給——逕流型。本區(qū)屬于濕潤(rùn)—豐濕潤(rùn)地區(qū)，地下水化學(xué)類型比較單一，地下水類型主要為HCO3—Ca,Mg，pH值7.2左右。

3 大壩工程地質(zhì)條件

3.1 壩體工程地質(zhì)條件

從勘察情況來看，東南溝水庫(kù)大壩土料主要由含砂低液限黏土組成，局部有粉土質(zhì)砂，以?shī)A薄層或透鏡體狀分布。

從鉆探進(jìn)尺現(xiàn)場(chǎng)來看：鉆孔ZK1、鉆孔ZK2和鉆孔ZK03揭露的壩體土料較均一，變化不大，中部局部(厚度<0.5m)含砂量稍多，狀態(tài)由于壩體內(nèi)水的作用，上部(凍層除外)為可硬可塑，下部為軟可塑。鉆孔ZK2鉆進(jìn)(沖擊)過程中，上部進(jìn)尺速度正常，下部縮孔明顯，進(jìn)尺困難，土的黏性增大?？傊?，東南溝水庫(kù)原壩體土料較均一，由含砂低液限黏土組成。

根據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》(SL251—2000)關(guān)于“天然建筑材料質(zhì)量技術(shù)要求”，壩體土料土工試驗(yàn)成果見表1，壩體填筑土料質(zhì)量評(píng)價(jià)成果，見表2。均質(zhì)壩的土料質(zhì)量指標(biāo)中可以看出，壩體物理性質(zhì)指標(biāo)基本滿足“質(zhì)量技術(shù)要求”，壩體質(zhì)量基本合格。

表1 壩體土料土工試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

表2 壩體填筑土料質(zhì)量評(píng)價(jià)表

3.2 壩基工程地質(zhì)條件

3.2.1 壩基工程地質(zhì)條件

壩址所處地貌單元為低山丘陵，地形為對(duì)稱“U”形山間溝谷，兩岸為低山丘陵區(qū)，鄰壩山坡為陡坡或斜坡，山體或丘陵為渾園狀，植被良好，兩岸地勢(shì)傾向河谷，東南溝河大致自南向北流經(jīng)壩址；地面高程350-400m，相對(duì)切割深度<50m。

通過對(duì)兩岸巖體露頭現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪來看，壩址區(qū)巖體層理以緩傾狀為主，傾角<15°，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育—較不發(fā)育，多為陡傾狀。初步分析，壩址處不良地質(zhì)現(xiàn)象不甚發(fā)育。

本次勘察揭露的壩基地層巖性自上面下依次為：

1)第四系全新統(tǒng)洪積、沖積堆積物(pl+alQ3)

(1)含砂低液限黏土①：主要分布于河谷底部表層，灰色、灰黑色，濕—飽水，可塑，含砂30%-40%，厚度1.0-2.0m，中間厚、兩側(cè)薄。

(2)含細(xì)粒土砂②：黃色，黃灰色，中密，飽水，含少量礫最大粒徑25mm，礫粒多為次園、次棱角狀，巖性以花崗巖、安山巖、玄武巖為主，弱風(fēng)化。

2)第四系全新統(tǒng)大陸停滯水堆積物(flQ4)

有機(jī)質(zhì)土③：根據(jù)鉆孔ZK02和鉆孔ZK03揭露情況，為黑色、灰黑色，有腐臭味，濕—飽水，厚度0.3-0.8m，該層上段以泥炭土為主，分布有大量下段未完全腐爛的植物根系、皮莖明顯減少或無，主要為泥炭質(zhì)土或淤泥。

3)中生界白堊系猴石溝組沉積巖(K1-2h)

⑴泥質(zhì)礫巖、泥質(zhì)砂巖④：下伏于第四系全新統(tǒng)地層?；疑⒒野咨?、黃色，基底式和接觸式泥質(zhì)膠結(jié)，層狀構(gòu)造，強(qiáng)度中等，較完整—較破碎，水理穩(wěn)定性中等，遇水遠(yuǎn)易軟化，砂粒礦物成分以長(zhǎng)石和石英為主，磨園度一般。

3.2.2 壩基巖(土)體特征

3.2.2.1 土的物理力學(xué)指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)和簡(jiǎn)易試驗(yàn)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，其物理力學(xué)指標(biāo)建議取值如下：

1)含砂低液限黏土①(經(jīng)驗(yàn)值)：天然重度γ=1.86kN/m3、含水量ω=24%、比重Gs=2.72；滲透系數(shù)k=5.0×10-6cm/s ，允許承載力[R]=130 kPa,抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值水上c=26kPa，φ=8°、水下c=22kPa，φ=6°。建議J允許=0.35。

2)含細(xì)粒土砂(經(jīng)驗(yàn)值)②：天然重度γ=1.96kN/m3、含水量ω=17.5%、比重Gs=2.68；滲透系數(shù)k=2.3×10-2cm/s ，允許承載力[R]=200 kPa,抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值水上c=25kPa、水下c=21kPa。

3)有機(jī)質(zhì)土(經(jīng)驗(yàn)值)③：天然重度γ=1.65kN/m3、含水量ω=80%、比重Gs=2.68；滲透系數(shù)k=2.0×10-6cm/s ，允許承載力[R]=100 kPa，抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值水上c=15kPa，φ=2°、水下c=10、kPa，φ=0°。

3.2.2.2 巖體的物理力學(xué)性質(zhì)

1)壩基巖體風(fēng)化特征：

a)全風(fēng)化帶：

全風(fēng)化帶垂直厚度<1m，主要分布?jí)味嗽铰葱逼?，原河谷處缺失。巖體結(jié)構(gòu)為散體結(jié)構(gòu)，土狀，含礫、砂，最大可見8cm，按土的顆粒組成似粉土質(zhì)礫或粉土質(zhì)砂。細(xì)粒土為可塑—硬塑狀，黃色。

b)強(qiáng)風(fēng)化帶：

強(qiáng)風(fēng)化帶垂直厚度1.1-1.5m，巖體為碎裂結(jié)構(gòu)—散體結(jié)構(gòu)，黃色、灰白色，巖塊強(qiáng)度中等，用力可擊碎。巖芯呈碎塊狀，偶有短柱狀。

經(jīng)驗(yàn)類比分析，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)建議取值：水下φ=23°、c=7kPa，天然重度(飽水)rsat=20.5kN/m3、比重Gs=2.68。

c)弱風(fēng)化帶：

弱風(fēng)化帶巖體本次沒有揭穿，從鉆探巖芯和邊坡露頭來看，巖體結(jié)構(gòu)主要為塊狀結(jié)構(gòu)，裂隙中等發(fā)育，巖芯為短柱狀，長(zhǎng)柱狀少，RQD值<40%。裂隙間具有較多的次生泥化或充填的夾泥層。完成一個(gè)階段的壓水試驗(yàn)二孔(ZK1、ZK2)二段，q1=10.5Lu、q2=3.1Lu，平均透水率q=6.8Lu，為弱透水性。

3.3 泄洪洞工程地質(zhì)條件

泄洪洞位于大壩右側(cè)，為鋼筋混凝土5m×5m方型豎井結(jié)構(gòu)，洞身為壩下埋2孔方涵型式，結(jié)構(gòu)型式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土。涵洞內(nèi)高2.0m、寬1.5m，洞身長(zhǎng)42m，后設(shè)坎式混凝土消力池，接混凝土襯砌尾水渠。通過調(diào)查，泄洪洞沿線無構(gòu)造破碎和活斷層，不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。

從鉆探資料來看，東南溝水庫(kù)泄洪洞底板座于中生界白堊系上—下統(tǒng)猴石溝組砂巖、礫巖弱風(fēng)化帶上，巖體完整性較好，巖塊強(qiáng)度較高，變形模量較高，為弱透水性，工程地質(zhì)條件良好。

3.4 壩肩工程地質(zhì)條件

左壩肩和右壩肩地貌單元為低山丘陵，近壩山坡為斜坡和緩坡，植被一般，邊坡為巖質(zhì)邊坡，邊坡上部有少量殘積、坡積松散層，厚度<1.5m 。壩肩巖體為中生界白堊系猴石溝組砂巖、礫巖，巖體風(fēng)化程度較高，巖體破碎，全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化巖體為散體結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)，厚度3-6m，邊坡破壞以剝落、流動(dòng)為主，發(fā)生較大規(guī)模的滑坡、泥石流的可能性不大，近壩岸坡不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，邊坡穩(wěn)定性較好。

4 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

4.1 庫(kù)區(qū)工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

東南溝水庫(kù)為山區(qū)水庫(kù)，通過調(diào)查，水庫(kù)兩岸不具備滲漏地形、地質(zhì)、構(gòu)造和地層條件，東南溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)不存在永久性滲漏病害。

庫(kù)區(qū)兩岸為巖土混合邊坡，表部大多是砂土，少量為粉土和低液限黏土，厚度<1-10m，坡度一般<10°-30°，局部40°；下部是基巖，新鮮巖石為堅(jiān)硬巖，抗沖、抗風(fēng)化性能較強(qiáng)，經(jīng)驗(yàn)分析判定，東南溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)塌岸輕微，目前庫(kù)區(qū)岸坡已趨穩(wěn)定。東南溝水庫(kù)庫(kù)區(qū)沒有嚴(yán)重的塌岸病害。

水庫(kù)上游沒有房屋，不存在房屋浸沒問題;水庫(kù)上游兩岸分布有大量耕地，為緩坡或斜坡，侵蝕類型為面蝕，發(fā)育有沖溝，面蝕程度中等，水庫(kù)存在少量淤積問題。耕地地面高程>400m，最低處高出興利水位2-4m，興利水位的情況下不存在浸沒問題。

東南溝水庫(kù)位于東南溝中上游，庫(kù)區(qū)周邊為低山丘陵，河谷為“U”型山谷，兩側(cè)庫(kù)岸穩(wěn)定性較好。庫(kù)區(qū)兩岸山坡以斜坡為主，局部為陡坡，坡腰、坡頂為林地，植被一般，耕地較多，耕地面積10hm2左右，沖溝較發(fā)育，沖溝密度1-2條/km，深<2m，寬2-5m，長(zhǎng)度<1km，水土流失以面蝕為主，面蝕強(qiáng)度分級(jí)為輕度，水庫(kù)產(chǎn)生少量淤積。

庫(kù)區(qū)構(gòu)造穩(wěn)定，地震動(dòng)峰值加速度0.05g，地震設(shè)防烈度為Ⅵ，特征周期0.35s。

4.2 壩體、壩基工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)繪，東南溝水庫(kù)壩體有漏水現(xiàn)象，勘測(cè)期間發(fā)現(xiàn)壩體集中滲漏一處，位于壩體下游樁號(hào)0+125、距壩腳35m左右處，表現(xiàn)為面積約100m2濕地，生長(zhǎng)有喜水植物，此處有兩個(gè)集中滲漏點(diǎn)，形成水流，現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)易量測(cè)，兩處滲漏流量<0.0005m3/s左右，，估算年滲漏量為Q=1.27×104m3/a。占興利庫(kù)容的5.9%。

根據(jù)勘探和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，初步分析,壩基滲漏是由于建庫(kù)時(shí)壩基截水槽較淺，截水效果不好所致，滲漏層位是沒有完全清除的砂礫石層和沒有進(jìn)行處理的基巖表部強(qiáng)風(fēng)化帶上部松散土層。

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50287—99)，對(duì)臨界水力比降計(jì)算值取安全系數(shù)1.5，并參照無黏性土允許水力比降經(jīng)驗(yàn)值表M，建議允許水力比降取值：J允=0.15。

4.3 壩體質(zhì)量及泄洪洞工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

壩休土料主要為低液限黏土、含砂低液限黏土，粉土質(zhì)砂和有機(jī)土，壩體土料粒均勻，土料質(zhì)量較好，壩體質(zhì)量中等—較好，無明顯質(zhì)量問題。

泄洪洞底板座于砂巖、礫巖弱風(fēng)化帶上，地基工程地質(zhì)條件良好。

5 結(jié) 論

1)壩體、壩基滲漏問題，根據(jù)用水分析和穩(wěn)定評(píng)價(jià)結(jié)果確定防滲措施。

2)對(duì)壩肩邊坡進(jìn)行處置，清除危巖等，防止汛期邊坡變形，堵塞溢洪道。

3)溢洪道泄洪洞出口抗沖能力偏低，建議加固。

[1]牡丹江市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司.黑龍江省牡丹江市東南溝水庫(kù)除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].牡丹江：牡丹江市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，2017.

[2]牡丹江市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省牡丹江市東南溝水庫(kù)大壩安全簡(jiǎn)鑒定報(bào)告[R].牡丹江：牡丹江市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2012.