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        魯谼山水庫壩址工程地質(zhì)條件的研究及比選

        2019-08-20 02:23:22翟啟明
        治淮 2019年8期
        關(guān)鍵詞:片麻巖壩址河床

        翟啟明

        一、工程概況

        魯谼山水庫位于菜子湖流域孔城河支流—魯王河的上游,是一座以供水、灌溉為主的中型水利樞紐工程。壩址位于桐城市呂亭鎮(zhèn)魯谼村境內(nèi),距離桐城市約13km,距離呂亭鎮(zhèn)約7km,有村村通公路與壩址相通,交通較為便利。魯谼山水庫選擇上、下兩個壩址進(jìn)行比選,初選下壩址位于魯谼村倪灣組,距離下游魯谼村村部約400m,下壩址又可分為上游A線及下游B線(以下簡稱為A線及B線)。上壩址位于大擺村下游河流彎道處,上下壩址順河道相距1.3km。

        二、壩址工程地質(zhì)比選

        1.上壩址工程地質(zhì)條件

        (1)上壩址位于大擺村下游河流彎道處,壩軸線與河道近正交,河床較寬約90m。左、右岸地形不對稱,壩址左岸山頂高程較高,山坡較陡,山體較厚實,壩線下游分布一條切割較深的沖溝;壩址右岸為一NE方向山梁,山梁前端145m高程以下山坡略陡,沿山梁145m高程以上地形平緩,分布有一高程較低的平緩埡口,地形較單薄。

        (2)上壩址兩岸山坡坡積層厚度較薄,約為0.5~2.0m,河床覆蓋層厚度約為2.0~4.5m。壩基巖性主要為二長片麻巖及角閃斜長片麻巖。左岸壩基下部及河床左側(cè)為角閃斜長片麻巖,較完整,其余均為二長片麻巖。兩種巖性一般呈混熔接觸,片麻理僅局部較明顯。

        (3)河床段覆蓋層以下即為弱~微風(fēng)化巖石,弱風(fēng)化巖體厚度較薄。左岸127m高程以下山坡地表直接為弱風(fēng)化巖體,風(fēng)化較淺,127m高程以上巖體裂隙發(fā)育,強(qiáng)~弱風(fēng)化巖石厚度較大;右岸巖體裂隙發(fā)育強(qiáng)~弱風(fēng)化巖體厚度較大。

        (4)上壩址揭露F2、F3斷層以及f1、f2、f3小斷層,斷層多為陡傾角,距離壩軸線較遠(yuǎn),對壩基無影響。河床段下伏基巖裂隙較發(fā)育~不發(fā)育,左、右岸強(qiáng)~弱風(fēng)化帶巖體裂隙發(fā)育,共五組陡傾角裂隙,以 NE向陡傾角裂隙最發(fā)育。緩傾角裂隙由于山坡地表大部分為第四系土層所覆蓋,在地表揭露甚少。

        (5)河床段巖體較完整,滲透性較弱,相對不透水層埋深較淺,而左、右岸巖體裂隙發(fā)育,強(qiáng)~弱風(fēng)化帶厚度較大,相對不透水層及地下水位埋深較大,低于水庫正常蓄水位,存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。

        綜上所述,上壩址左、右岸地形不對稱,河床較寬,左陡右緩,右岸分布有一個低矮埡口;河床段巖體裂隙較發(fā)育~不發(fā)育,風(fēng)化輕微,巖體較完整,相對不透水層埋深較淺;而左、右岸巖體裂隙發(fā)育,強(qiáng)~弱風(fēng)化帶巖體厚度較大,相對不透水層及地下水位埋深較大,低于水庫正常蓄水位,存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。依據(jù)以上地形地質(zhì)條件,不宜修建拱壩,可修建重力壩。

        2.下壩址工程地質(zhì)條件

        下壩址區(qū)布置了兩條壩線,分別為上游A線及下游B線,兩壩線左岸相距較遠(yuǎn),直線距離310m,分別屬于兩個不同山體。而右岸同屬一個山體,相距甚近,地質(zhì)條件相近。兩壩線河床地質(zhì)條件相近,A線河床寬度略大于B線河床,但壩頂長度較短;兩壩線左岸地形地質(zhì)條件差異較大。 下壩址A、B線工程地質(zhì)剖面圖見圖1、圖2。

        (1)A線地形較對稱,左、右岸山坡坡度較陡,平均坡度約為37°,但左岸山體單薄,右岸山體由于開采石料形成上、下游宕口,地形不完整,河道寬度為140m;B線地形不對稱,左岸山頂相對較高,山體較厚實,山坡較陡,右岸在125m高程以下山坡較陡,125m高程以上地形平緩,壩線經(jīng)過一個寬緩山溝,山體較單薄,壩線上游為一個采石宕口,地形不完整,河道寬度約125m。

        (2)下壩址兩岸山坡坡積層厚度較薄,約為0.5~1.5m,局部山坡腳較厚約為3.45m,河床覆蓋層厚度約為3.6~6.29m。壩基巖性主要為二長片麻巖及角閃斜長片麻巖,局部穿插有正長斑巖脈,三種巖性新鮮時飽和單軸抗壓強(qiáng)度均大于100MPa,屬堅硬巖石。A線左岸山坡基巖巖性為二長片麻巖,左壩頭分布有正長斑巖,右岸106m高程以上二長片麻巖為主,局部夾角閃斜長片麻巖,106m高程以下為角閃斜長片麻巖,河床以角閃斜長片麻巖為主;B線左岸山坡及河床基巖為角閃斜長片麻巖,右岸山坡以二長片麻巖為主,局部夾有角閃斜長片麻巖。角閃斜長片麻巖與二長片麻巖一般呈混熔接觸,片麻理僅局部較明顯,而正長斑巖巖脈與圍巖多呈裂隙式接觸。

        (3)河床段在覆蓋層以下多為微風(fēng)化巖體,裂隙不發(fā)育,巖體較完整~完整。

        (4)下壩址斷層不甚發(fā)育,河床段下伏基巖裂隙不發(fā)育,而左、右岸巖體強(qiáng)~弱風(fēng)化帶裂隙發(fā)育,主要發(fā)育六組裂隙,以NE向陡傾角裂隙最發(fā)育,次為NNW及NEE向陡傾角裂隙;據(jù)測繪及鉆孔錄像編錄成果,河床壩基及B線左岸緩傾角裂隙不發(fā)育,且多呈閉合狀;右岸及下壩址A線左岸緩傾角裂隙較發(fā)育,緩傾角裂隙大部分呈張開狀,部分(如右岸宕口)緩傾角裂隙延伸較長,張開夾泥或巖屑,潮濕滴水,形成大裂隙。由于緩傾角裂隙局部延伸較長,且張開夾泥,則對壩基穩(wěn)定不利。

        (5)根據(jù)壓水試驗統(tǒng)計成果,下壩址河床及B線左岸巖體較完整,滲透性微弱,相對不透水層埋深淺,而下壩址A、B線右岸及A線左岸巖體裂隙發(fā)育,強(qiáng)~弱風(fēng)化帶厚度較大,相對不透水層及地下水位埋深較大,低于水庫正常蓄水位,存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。

        綜上所述,下壩址左、右岸山頂高程較低,近壩庫岸分布有較低矮的埡口,河床較寬,右岸地形不完整,A線地形較對稱,而B線地形不對稱。河床第四系覆蓋層較淺,下伏巖體裂隙不發(fā)育,風(fēng)化較淺,巖體較完整,巖體透水性微弱;B線左岸巖體較完整,滲透性微弱,相對不透水層埋深較淺,而下壩址右岸及A線左岸巖體裂隙發(fā)育,緩傾角裂隙較發(fā)育,強(qiáng)~弱風(fēng)化帶厚度較大,相對不透水層及地下水位埋深較大,低于水庫正常蓄水位,存在壩基滲漏及繞壩滲漏問題。從以上地形地質(zhì)考慮,不宜修建拱壩,可考慮修建重力壩或面板堆石壩。

        3.上、下壩址工程地質(zhì)條件比選

        兩個壩址主要不同點(diǎn)包括:①在地形方面,下壩址河床較寬,上壩址河床較窄,下壩址A線地形較對稱,下壩址B線與上壩址地形均不對稱,左陡右緩。②在巖體風(fēng)化方面,下壩址B線左岸風(fēng)化較淺,右岸風(fēng)化較深,下壩址A線與上壩址左、右岸風(fēng)化均較深。③在壩基防滲方面:下壩址B線左岸壩基滲漏較輕微,而右岸壩基滲漏較嚴(yán)重;下壩址A線與上壩址左、右岸壩基滲漏較嚴(yán)重。④在庫區(qū)滲漏方面,下壩址A線近壩區(qū)左、右岸均存在庫區(qū)滲漏問題,下壩址B線以及上壩址僅近壩右岸存在庫區(qū)滲漏問題。⑤在壩基開挖、填筑等工程量方面,如上下壩址均按同一種壩型考慮,上壩址雖然河床較窄,但右岸壩基地形十分平緩,壩線較長,巖體風(fēng)化較深,則上壩址工程量略大于下壩址。⑥在水庫庫容、匯水面積等方面,主要不同點(diǎn)在于,采用上壩址,匯水面積較小,庫容較小。

        圖1 下壩址A線工程地質(zhì)剖面圖

        圖2 下壩址B線工程地質(zhì)剖面圖

        綜上,從地形地質(zhì)方面考慮,下壩址A線與上壩址地質(zhì)條件相差不大,而下壩址B線地質(zhì)條件優(yōu)于上壩址。所以從工程地質(zhì)條件來看,推薦選定下壩址B線。

        三、壩基工程地質(zhì)處理措施

        (1)由于壩基分布巖石為角閃斜長片麻巖和二長片麻巖互層,這兩種巖石可能存在局部帶狀風(fēng)化和裂隙發(fā)育帶,可通過局部加大開挖深度回填混凝土及加密固結(jié)灌漿等措施來進(jìn)行巖體加固。壩基部分為弱風(fēng)化巖體,考慮到該段壩基裂隙發(fā)育完整性差,應(yīng)進(jìn)行加固處理以提高其整體性。壩基開挖后,建基面上可能揭露一些工程性質(zhì)較差的斷層或裂隙密集帶,應(yīng)對這些在壩基范圍出露的斷層進(jìn)行挖除或部分挖除,然后回填砂漿處理,以提高壩基的承載及抗變形能力。

        (2)壩基防滲帷幕深度自現(xiàn)狀地面以下:左岸,10~15m;河床,基巖面以下5~10m;右岸,20~45m。左岸壩基巖體透水性較弱,相對不透水線埋藏甚淺,地下水位較高,基本不存在繞壩滲漏問題;而右壩基透水性較強(qiáng),地下水位和相對不透水線均埋藏較深,右壩頭存在繞壩滲漏問題,應(yīng)將右壩頭帷幕沿庫區(qū)向上游延伸與庫區(qū)帷幕相連接。

        (3)混凝土重力壩利用壩身進(jìn)行泄洪,泄洪水流沖刷坑位于壩腳下游50~80m的河道中部,在泄洪高速水流作用下,沖坑上部沖洪積層及右岸山坡全~強(qiáng)風(fēng)化層將會被水流沖走,河床下伏基巖為弱~微風(fēng)化角閃斜長片麻巖,建議對沖坑、及下游一定長度的左、右岸岸坡進(jìn)行防護(hù)■

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