暢秀俊

(華北有色工程勘察院有限公司，石家莊 050021)

1 場(chǎng)地概況

該壩址區(qū)屬中高山河谷地貌，相對(duì)高差600～800 m。壩址段溝谷形態(tài)呈“U”字型，溝谷寬200～600 m，自上游向下游逐漸窄，溝床縱坡2%～3%，現(xiàn)代河床寬10～20 m，發(fā)育寬5～10 m河漫灘，兩岸發(fā)育Ⅰ級(jí)階地；兩岸谷坡呈陡峭之勢(shì)，坡度一般20°～80°；右岸谷坡坡腳以上段因基巖出露良好，基本為大于40°的長(zhǎng)陡坡，局部呈陡崖(圖1)。

圖1 場(chǎng)區(qū)地貌(壩軸線南，鏡向東南)

2 地層構(gòu)成及工程特性

(1) 第四系全新統(tǒng)沖洪積(Q4al+pl)

本層主要揭露有卵石土層。

①-0卵石：灰白色-灰黃色，稍密-中密，主要有花崗巖、砂巖、少量碎屑巖等，卵石粒徑多為2～30 cm，局部夾有漂石，最大粒徑可達(dá)180 cm，卵石約占50%～80%，充填物主要為砂類土，表部含有大量的植物根系，該層厚度為3.80 m～17.0 m，平均厚度為11.06 m。該層孔隙率大，為強(qiáng)透水層，富水性好，透水且含水。

(2) 第四系全新統(tǒng)殘坡積(Q4el+dl)

本層主要揭露有碎石土層。

②-0碎石：灰色、灰黃色，稍密-中密，主要由山體原巖風(fēng)化、崩塌滑落而形成，受山體原巖的影響，組份較為簡(jiǎn)單，主要有灰?guī)r、泥巖、砂巖、花崗巖，碎石粒徑多為2～35 cm，局部夾有塊石，最大粒徑約210 cm，碎石約占52%～74%，充填物主要為黏性土和砂類土。該層厚度為1.10～17.6 m，平均厚度為7.23 m。該層孔隙率大，為強(qiáng)透水層，富水性好，透水且在溝谷地段含水。

(3) 三疊系上統(tǒng)甲丕拉組(T3j)

③層三疊系上統(tǒng)甲丕拉組(T3j)灰?guī)r:

③-1層中風(fēng)化灰?guī)r：中風(fēng)化，青灰色為主，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，礦物成分以方解石為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖體完整性呈破碎狀，巖芯多呈塊狀-短柱狀，錘擊聲脆，巖芯采取率約為65%。該層在全壩址區(qū)均有揭露，與砂巖及泥質(zhì)粉砂巖互夾。厚度為1.20～44.5 m，平均厚度為11.58 m。該層裂隙較為發(fā)育，局部發(fā)育巖溶，為中等透水地層，為場(chǎng)地的主要含水層。

③-2層中風(fēng)化灰?guī)r：中風(fēng)化，青灰色為主，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，礦物成分以方解石為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，局部有輕微的變質(zhì)現(xiàn)象，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖體完整性呈較完整-完整狀，巖芯多呈柱狀，錘擊聲脆，巖質(zhì)新鮮，巖芯采取率約為72%。該層在全壩址區(qū)均有揭露，與砂巖及泥質(zhì)粉砂巖互夾。厚度為1.65～57.8 m，平均厚度為15.69 m。該層裂隙一般發(fā)育，局部發(fā)育巖溶，為弱透水地層，為場(chǎng)地的主要含水層。

④層三疊系上統(tǒng)甲丕拉組(T3j)泥質(zhì)粉砂巖:

④-0中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：中風(fēng)化，棕紅色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖芯多呈柱狀，錘擊聲不清脆，巖體較完整，巖芯采取率約為75%，該層在全壩址區(qū)均有揭露，有輕微變質(zhì)現(xiàn)象，與砂巖及泥質(zhì)粉砂巖互夾。厚度為1.80～36.50 m，平均厚度為10.11 m。該層裂隙一般發(fā)育，為中等透水地層。

⑤層三疊系上統(tǒng)甲丕拉組(T3j)砂巖:

⑤-1中風(fēng)化砂巖：中風(fēng)化，灰白色-白色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造，主要組成成分為石英、長(zhǎng)石，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖芯多呈塊狀-短柱狀，錘擊聲啞，巖體破碎-較完整，巖芯采取率約為65%。該層在全壩址區(qū)均有揭露，有輕微變質(zhì)現(xiàn)象，與砂巖及泥質(zhì)粉砂巖互夾。厚度為2.30～23.90 m，平均厚度為8.93 m。該層裂隙發(fā)育，為強(qiáng)透水地層。

⑤-2中風(fēng)化砂巖：中風(fēng)化，灰白色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層理構(gòu)造，主要組成成分為石英、長(zhǎng)石，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，巖芯多呈柱狀，巖體較完整，巖芯采取率約為80%。該層在全壩址區(qū)均有揭露，有輕微變質(zhì)現(xiàn)象，與砂巖及泥質(zhì)粉砂巖互夾。厚度為1.10～33.3 m，平均厚度為11.30 m。該層裂隙較為發(fā)育，為中等透水地層。

3 水文地質(zhì)參數(shù)

各地層水文的滲透系數(shù)根據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)和試坑滲水試驗(yàn)進(jìn)行綜合取值。

(1) 巖土層滲透性分級(jí)

按照《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》將巖土層滲透性統(tǒng)一劃分為6級(jí)，分級(jí)指標(biāo)見表1。

表1 巖土滲透性分級(jí)

(2) 含水層水文地質(zhì)參數(shù)

(3) 相對(duì)隔水層水文地質(zhì)參數(shù)

三疊系甲丕拉組(T3j)中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：滲透系數(shù)K為1.27×10-7～1.86×10-6cm/s，平均為6.60×10-6cm/s，滲透性屬極微透水。

三疊系甲丕拉組(T3j)中風(fēng)化灰?guī)r：滲透率為7.18～56.72 Lu，平均為22.27 Lu，滲透性弱-中等。

三疊系甲丕拉組(T3j)中風(fēng)化砂巖：滲透率為0.83～27.49 Lu，平均為17.36 Lu，滲透性微-中等。

4 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

4.1 壩基地基承載力評(píng)價(jià)

根據(jù)室內(nèi)外試驗(yàn)成果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)綜合分析，提供各地基巖土層承載力建議值如下，見表2。

表2 地基土主要巖土物理力學(xué)參數(shù)推薦值表

4.2 壩基滲漏及滲漏穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.2.1 壩基滲漏評(píng)價(jià)

根據(jù)勘察資料，壩基滲漏主要受壩基下伏第四系松散堆積層和強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化砂巖、灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖影響，由透水性中等-強(qiáng)的第四系松散堆積層和強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化砂巖、灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖為壩基發(fā)生滲漏主要巖土層。據(jù)此，依據(jù)公式(1)和公式(2)估算壩基滲漏量。

q=K×T×(H/(2b+T)

(1)

Q=qB

(2)

式中,Q為壩基滲流量(m3/d);q為壩基單寬剖面滲漏量(m3/d·m)；K為透水層滲透系數(shù)(取大值)(m/d)，取1.8；H為壩上下游水位差(m)，取90；T為透水層厚度(m)，取90；2b為壩底寬(m)，取380；B為壩軸方向滲漏帶長(zhǎng)度(m)，取554.6。

初期壩長(zhǎng)約為554.6 m，壩底寬度取值為380 m，透水層厚度計(jì)算到中等風(fēng)化基巖層面，上下游水位差取值為90 m(按滿水位標(biāo)高4 465 m計(jì)算)，卵石為強(qiáng)透水層，中風(fēng)化基巖為弱透水層。因初期壩橫垮中部河谷谷底和兩側(cè)斜坡，剖面巖性和含水層變化大，計(jì)算過程中對(duì)兩側(cè)斜坡和谷底分段計(jì)算滲漏量。計(jì)算結(jié)果如下：

q1=31.32(m3/d·m)，Q3=17 370(m3/d)

由計(jì)算結(jié)果可以看出，在上下游水位差不同時(shí)，壩基每日滲漏量為17 370 m3，尾礦庫(kù)在正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，壩基滲漏量較大，對(duì)尾礦庫(kù)產(chǎn)生危害，亦不能滿足工程特性對(duì)滲漏的要求，故需要對(duì)壩基巖土層進(jìn)行防滲漏處理。

4.2.2 壩基滲透穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

(1) 滲透變形類型的判定

根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50487-2008)附錄G的的規(guī)定，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)第四系各單元層地基土滲透變形的類型判斷見表3。

表3 各單元層地層的滲透類型一覽表

(2) 臨界水力比降

河床中部的表土，厚度較小，平面分布不均勻，且承載力較低，不能滿足設(shè)計(jì)要求，筑壩時(shí)需清除處理。壩基下經(jīng)過清基后的地層地質(zhì)年代均為第四系中更新統(tǒng)以前的地層，以碎石土為主，土層中粉粒、粘粒含量一般為3%～5%，砂的含量為10%～20%，土層的固結(jié)程度較好，結(jié)合同類土層的地區(qū)經(jīng)

驗(yàn)綜合分析后建議“允許綜合水力比降值為J允許=0.18”。

5 壩基滲漏處理方案

根據(jù)勘察資料分析，在上下游水位差不同時(shí)，壩基每日滲漏量為17 370m3，尾礦庫(kù)在正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，壩基滲漏量較大，對(duì)尾礦庫(kù)壩基將產(chǎn)生滲漏危害。另外亦不能滿足工程特性對(duì)滲漏的要求，故需要對(duì)壩基巖土層進(jìn)行防滲漏處理。綜合考慮勘探資料及設(shè)計(jì)條件，結(jié)合壩基滲漏對(duì)建筑物本身安全及下游環(huán)境的影響要求，建議對(duì)壩基下第四系土層采用防滲墻進(jìn)行防滲處理，對(duì)各中風(fēng)化基巖層采用帷幕灌漿的方法進(jìn)行防滲處理，灌漿處理深度控制為滲透率不小于1個(gè)Lu。具體防滲方法由設(shè)計(jì)單位根據(jù)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件結(jié)合工程特性確定。

防滲墻施工設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1) 防滲墻和滲漏層灌漿在施工前應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)方案，結(jié)合現(xiàn)行的相應(yīng)規(guī)范、規(guī)程編制施工組織方案，經(jīng)過論證批準(zhǔn)后方可實(shí)施。

(2) 防滲墻和滲漏層灌漿施工設(shè)計(jì)方案中的相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證后確定。

(3) 施工前設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)防滲墻進(jìn)行滲透穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)安全的計(jì)算。

(4) 防滲墻和滲漏層灌漿竣工后，須經(jīng)質(zhì)量檢查驗(yàn)收合格后方可投入使用。

(5) 防滲墻竣工后要對(duì)其進(jìn)行長(zhǎng)期的變形觀測(cè)。根據(jù)變形要求和相應(yīng)規(guī)范，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)進(jìn)行應(yīng)急處理。

[1] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50487-2008)[S].2008..

[2] 肖耀華,黃傳勝.大型尾礦庫(kù)穩(wěn)定性勘察施工——江西德興銅礦Ⅱ號(hào)尾礦庫(kù)勘察實(shí)錄[J].有色金屬礦產(chǎn)與勘查，1997，6(4):254-256.

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