戴江力

(新疆水利水電項(xiàng)目管理有限公司，新疆烏魯木齊832100)

1 工程概況

某水利樞紐工程承擔(dān)防洪、灌溉、發(fā)電等綜合利用任務(wù)，總庫容22.51億m3，屬大(一)型Ⅰ等工程。樞紐工程由攔河壩、1#、2#表孔溢洪洞、中孔泄洪洞、深孔泄洪洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、電站廠房、生態(tài)基流引水洞及其廠房等主要建筑物組成。測區(qū)總地貌可分為高山區(qū)，中山區(qū)和低山區(qū)。庫壩區(qū)地層復(fù)雜，除寒武系、二迭系、三迭系的地層缺失外，侏羅系、志留系、泥盆系、石炭系、白堊系以及新生界中第三系、第四系等各時(shí)代的地層均有出露。區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，工程區(qū)位于新構(gòu)造分區(qū)界線附近，同時(shí)也是新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈的地區(qū)，米亞斷裂和ARTS斷裂發(fā)育。壩址區(qū)在壩址右岸下游溝壁有季節(jié)性泉水出露，出露高程1710 m左右，表部泛白色鹽堿，植物相對茂盛，位于該泉點(diǎn)下游的PD16平硐(高程1696.2 m)54 m深處有滲水點(diǎn)；孔隙潛水分布于河床及沖溝底第四系堆積物內(nèi)。根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查，該處基巖裂隙水主要受3#沖溝上游潛水的補(bǔ)給，水量隨季節(jié)變化，雨季水量相對較大，約10 L/min；枯水期呈滲水、滴水狀。本文需進(jìn)一步對基巖裂隙水評價(jià)分析，并作出相應(yīng)的工程措施，來防止基巖裂隙水對工程的危害。

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

2.1 壩址基本地質(zhì)條件

壩址區(qū)位于中山峽谷區(qū)，左岸發(fā)育有2#沖溝，右岸發(fā)育有1#、3#和5#沖溝，沖溝延伸長2 km～4.5 km，溝底寬50 m～170 m，頂寬500 m～1600 m，最大切割深度80 m～500 m。壩址區(qū)葉爾羌河自西向東流，河谷走向NWW，3#沖溝口以下流向轉(zhuǎn)為NNE，壩址區(qū)河谷呈“U”型，相對高差400 m～600 m，現(xiàn)代河床寬260 m～450 m。壩址兩壩肩在平面上呈“八”字形的長條形基巖山體(見圖1)。

圖1 壩址區(qū)平面地質(zhì)簡圖

壩址區(qū)發(fā)育有Ⅰ～Ⅳ級階地，其中Ⅰ級階地為堆積階地，在2#沖溝口上游分布較連續(xù)，河拔高1.5 m～2.0 m，階面寬200 m～220 m，表部為沖洪積物覆蓋；Ⅱ級階地為基座階地，在壩址左岸分布連續(xù)，基座高程1680 m～1684 m，河拔高17 m～20 m，階面多為洪積、坡積物覆蓋，砂卵礫石層厚4 m～7 m；Ⅲ、Ⅳ級階地零星分布于2#沖溝口上、下游，階地面覆蓋洪積和坡積層，Ⅲ級階地砂礫石具微～弱膠結(jié)，Ⅳ級階地砂礫石層膠結(jié)較好。壩址區(qū)階地主要特征見表1。

表1 壩址區(qū)階地特征表

壩址區(qū)河谷呈不對稱寬“U”型(見圖2)，兩岸基巖裸露，壩址長約2.0 km 的河段為橫向谷，河谷底寬260 m～450 m，正常蓄水位1820 m 時(shí)谷寬695 m，兩岸地形不對稱，右岸邊坡高陡，自然坡度55°～80°，局部近直立，最大坡高610 m，坡頂高程2280 m；左岸自然坡度35°～40°，最大坡高426 m，坡頂高程2095 m，由于巖層走向與現(xiàn)代河谷正交，坡面順層方向小沖溝較發(fā)育，沖溝切深一般5 m～20 m不等，個(gè)別切深達(dá)43 m，使坡面地形較凌亂。左岸發(fā)育有河拔高17 m～20 m，階面寬約134 m的Ⅱ級基座地階。壩址區(qū)主要出露地層有石炭系及第四系，其中石炭系又分下石炭統(tǒng)和什拉甫組、中石炭統(tǒng)卡拉烏依組和阿孜干組和上石炭統(tǒng)塔合奇組。

圖2 壩址河谷呈不對稱寬“U”型

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

巖層產(chǎn)狀在F9斷層以下為340°～355°SW∠58°，以上為300°～330°SW∠44°～51°。右岸坡巖層傾向上游偏坡里，為橫向逆向坡。

①斷層

右岸坡分布規(guī)模較大的F9斷層，斷層斜切右岸邊坡，出露長度約650 m，兩盤巖層主要為灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r，斷層產(chǎn)狀310°SW∠30°～35°，傾向岸內(nèi)，破碎帶寬2.0 m～8.0 m，影響帶寬40 m左右，斷層帶主要由碎裂巖夾糜棱巖和斷層泥組成，其中，糜棱巖厚度1.0 m～2.5 m。

②邊坡巖體結(jié)構(gòu)面

右岸邊坡主要發(fā)育3 組結(jié)構(gòu)面(見表2)：①傾向NW的卸荷裂隙，傾角均值為68°；②傾向SW的巖層層面，傾角均值為42°；③與岸坡大角度相交的傾向E/SE的結(jié)構(gòu)面，傾角均值為66°。

表2 壩體右岸高邊坡結(jié)構(gòu)面分組匯總表

2.3 水文地質(zhì)條件

壩址地下水主要有二類：一類為孔隙潛水，主要分布于河床及沖溝底第四系堆積物內(nèi)，河床覆蓋層內(nèi)孔隙潛水豐富，水位受河水位影響，沖溝底部覆蓋層內(nèi)孔隙潛水水位主要受大氣降水補(bǔ)給，水位高于河水位；另一類為基巖裂隙水，主要賦存于基巖裂隙及斷層帶內(nèi)，沿裂隙網(wǎng)絡(luò)及斷層帶運(yùn)移，無統(tǒng)一的水面。壩址區(qū)右岸下游與3#沖溝交匯處坡腳有泉點(diǎn)出露，水量微小并隨季節(jié)或降水變化，表部泛白色鹽殼，并有植物分布，該泉點(diǎn)北側(cè)PD16平硐54 m深處，硐底部有滲水點(diǎn)，水量隨季節(jié)或降水變化。

據(jù)鉆孔揭露，右岸基巖裂隙水水位略高于河水位；左岸基巖裂隙水水位與河水位接近，主要原因是兩岸壩肩上、下游均受沖溝切割呈相對獨(dú)立的基巖山梁，不利于基巖裂隙水補(bǔ)給。

右岸高邊坡基巖裸露，地下水主要為基巖裂隙水，賦存于基巖裂隙及斷層帶內(nèi)，沿裂隙網(wǎng)絡(luò)及斷層帶運(yùn)移，無統(tǒng)一的水面。右岸高邊坡臨河岸坡未見泉水分布；在下游與3#沖溝交匯處坡腳有泉點(diǎn)出露，高程1696 m，略高于河水位，水量微小并隨季節(jié)或降水變化，基巖裂隙水主要受大氣降水的補(bǔ)給，總體向河谷排泄。

3 壩體右岸裂隙水評價(jià)分析

3.1 壩址及右岸裂隙水評價(jià)分析

壩址右岸基巖裂隙水水位略高于河水位,據(jù)水質(zhì)分析成果，依據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB 50487-2008)附錄L環(huán)境水腐蝕性評價(jià)中，表L.0.2、L.0.3、L.0.4 標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)[3]。

①壩址區(qū)河水對混凝土、混凝土中鋼結(jié)構(gòu)無腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性；壩址區(qū)河床潛水，對混凝土一般無腐蝕性，對混凝土中鋼結(jié)構(gòu)多具弱腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)多具弱腐蝕性，在右岸壩后，河床潛水受右岸基巖裂隙水補(bǔ)給，局部對混凝土具中等～強(qiáng)腐蝕性，對混凝土中鋼結(jié)構(gòu)具弱～中等腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。

②右岸基巖裂隙水對鋼結(jié)構(gòu)具弱～中等腐蝕性,對混凝土一般無腐蝕性，右壩肩下游與3#沖溝交匯部位的PD16平硐滲水點(diǎn)水樣中 SO42-離子含量達(dá)5413.0 mg/L，對普通水泥具結(jié)晶類硫酸鹽型強(qiáng)腐蝕，CL-含量達(dá)3790.45 mg/L，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性；3#沖溝口的ZK87鉆孔水樣 SO42-離子含量達(dá)1529.3 mg/L，對普通水泥具結(jié)晶類硫酸鹽型強(qiáng)腐蝕：CL-含量達(dá)735.43 mg/L，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具中等腐蝕性。

根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查分析，右岸裂隙水 SO42-離子含量較高的主要原因?yàn)橛野秹沃废掠畏植嫉闹惺拷y(tǒng)卡拉烏依組(C2k)巖層內(nèi)局部含黃鐵礦晶體。

右壩肩下游與 3#沖溝交匯部位分布的地層為下石炭和什拉甫組(C1h)灰?guī)r、石英砂巖夾泥質(zhì)巖，巖層面內(nèi)局部含脈狀及團(tuán)塊狀分布的黃鐵礦(見圖3)，基巖裂隙水對黃鐵礦的溶解是造成該段地下水中 SO42-離子含量高的主要原因。

圖3 下石炭和什拉甫組灰?guī)r巖層面局部分布的脈狀黃鐵礦

受地質(zhì)構(gòu)造影響，壩址基巖微裂隙發(fā)育，巖體透水性較強(qiáng)，透水率往深部變小的趨勢不明顯，且規(guī)律性較差，常出現(xiàn)連續(xù)三段壓水試驗(yàn)小于5 Lu或3 Lu后，下部壓水試驗(yàn)又大于5 Lu或3 Lu的現(xiàn)象。壩址基巖為層狀結(jié)構(gòu)，順層結(jié)構(gòu)面發(fā)育，且多夾泥，巖體透水率具各向異性，順層方向巖體透水率大于垂直層面方向。

據(jù)鉆孔壓水試驗(yàn)成果，壩址基巖透水率q≤10 Lu的界線在兩岸埋深為基巖面以下 14 m～90 m，在河床段一般為18 m～58 m；透水率q≤5 Lu的界線埋深在兩岸為基巖面以下17 m～105 m，局部達(dá)120.0 m(左岸ZK4)在河床段埋深一般為基巖面以下7.0 m～70 m；基巖透水率q≤3 Lu的界線一般在基巖面以下40 m～120 m；據(jù)ZK46鉆孔壓水試驗(yàn)，F(xiàn)9斷層帶透水率為10 Lu～20 Lu。

3.2 壩址基巖裂隙水腐蝕性問題及處理建議

壩址區(qū)基巖裂隙水貧泛，僅在壩址右岸下游溝壁有季節(jié)性泉水出露(見圖4)，出露高程1710 m左右，表部泛白色鹽堿，植物相對茂盛；位于該泉點(diǎn)下游的PD16平硐(高程1696.2 m)54 m深處有滲水點(diǎn)，孔隙潛水分布于河床及沖溝底第四系堆積物內(nèi)。

圖4 壩址右岸下游溝壁有季節(jié)性泉水出露點(diǎn)

根據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查，該處基巖裂隙水主要受3#沖溝上游潛水的補(bǔ)給，水量隨季節(jié)變化，雨季水量相對較大，約10 L/min；枯水期呈滲水、滴水狀。據(jù)此分析，壩址右岸深孔泄洪洞、生態(tài)基流發(fā)電引水系統(tǒng)等建筑物及引水發(fā)電系統(tǒng)通過下石炭和什拉甫組(C1h)地層段，位于地下水位以下的建筑物均存在地下水對混凝土、混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題，須采取防腐處理措施。

右岸建筑物地下水防腐處理建議見表3。

表3 壩址右岸建筑物基巖裂隙水腐蝕性評價(jià)及處理建議表

4 結(jié)論及建議

工程區(qū)地下水主要為孔隙潛水和孔隙裂隙含水層，接受大氣降水補(bǔ)給，向溝谷和河床排泄，水量不豐富，徑流緩慢。在壩體右岸白堊系砂巖和石炭系含煤地層中含有石膏，局部地下水中 SO42-含量較高，對普通硅酸鹽水泥、鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具有中等腐蝕性，采取高抗硫水泥摻粉煤灰防護(hù)措施是必要的。