賈曉華

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

紅豆峽水庫工程位于壺關(guān)縣郊溝河的支流洪底河上，是一座小（Ⅰ）型水庫，設(shè)計總庫容119萬m3，最大壩高56.5m，附屬建筑物為導(dǎo)流泄洪洞。本文根據(jù)壩址工程地質(zhì)條件，對上、下壩址和擬選壩型建壩條件和適宜性進行了分析比較，提出了較優(yōu)壩址和適宜壩型的地質(zhì)建議。

1 地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

紅豆峽水庫壩址位于洪底河中下游，壩址區(qū)洪底河流向由N18°W轉(zhuǎn)向 N60°E再轉(zhuǎn)向 N30°W，河谷呈反“S”型。本段河谷底寬55～100m，主河槽靠左岸，谷底高程926～945m，河道縱坡降較大。

壩址兩岸坡上部（高程1050～1100m以上）直立，中部相對較緩，底部岸坡較陡，且右岸相對左岸較陡。其中左岸高程990～1000m以下岸坡坡度40～60°，右岸高程960～1000m以下岸坡直立，局部倒懸。兩岸山頂高程在1400m以上，相對高差約500m，為溶蝕侵蝕中山區(qū)。本段河谷較上游河谷突然變寬，河谷斷面呈“U”型，為峽谷型地貌。

1.2 地層巖性

壩址區(qū)出露地層為寒武系下統(tǒng)毛莊組（∈1mz）、中統(tǒng)徐莊組（∈2x）地層和第四系全新統(tǒng)松散堆積物。各地層巖性組成由老至新分述如下：

1）寒武系下統(tǒng)毛莊組（∈1mz），巖性上部為淺灰色中厚層白云質(zhì)鮞狀灰?guī)r、淺灰色薄層灰?guī)r。鉆探揭露厚度17m。分布于壩址河谷下伏基巖下部。

2）寒武系中統(tǒng)徐莊組（∈2x），本組地層為壩址區(qū)主要涉及的基巖地層，巖性底部為紫紅、暗紫色頁巖與紫灰色薄-中厚層灰?guī)r互層。厚度5～12m，分布于壩址河谷谷底及覆蓋層以下。中下部以紫紅、暗紫色頁巖為主，夾薄-中厚層結(jié)晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r及透鏡狀細砂巖。厚度65～80m，分布于兩岸岸坡。上部為淺灰色薄-中厚層鮞狀灰?guī)r夾灰綠、黃綠色泥、頁巖互層。厚度8～23m，分布于兩岸上部岸坡。

5）全新統(tǒng)坡積（ Qd4l），巖性主要為碎塊石、碎石混合土等，厚度0～16m。分布于兩岸緩坡地帶。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，整體呈緩傾單斜巖層，局部發(fā)育小褶曲。巖層產(chǎn)狀為N27～39°W/SW∠4～7°，巖層總體傾向上游偏左岸。壩址兩岸巖體節(jié)理發(fā)育，主要發(fā)育兩組節(jié)理：①N18～28°E/SE或 SW∠78～89°；②N65～85°W/SW 或 NW∠80～86°。第①組節(jié)理走向近順河向，第②組節(jié)理走向近垂直于河谷，兩組節(jié)理近垂直，為“X”型節(jié)理。節(jié)理面近于直立，切割深，延伸遠。靠近岸坡處受風(fēng)化卸荷作用，節(jié)理有不同程度張開，一般寬3～15mm，裂隙壁平直，無充填或充填少量巖屑，向巖體內(nèi)部裂隙逐漸閉合。

2 上、下壩址比較

紅豆峽水庫工程上壩址位于壩址區(qū)反“S”型河谷上游彎道段，下壩址位于反“S”型河谷下游彎道段以下，上、下壩址相距約0.5km。由于壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，巖層緩傾，兩壩址地質(zhì)構(gòu)造和基巖地層巖性基本相同，上、下壩址壩基及兩岸基巖風(fēng)化層厚度、透水性差異不大。主要差異在于地形地貌、壩基覆蓋層厚度及分布情況，以及導(dǎo)流泄洪建筑物布置條件等?，F(xiàn)分述比較如下：

1）地形地貌

上壩址處于本段河流彎道段，谷底高程940～945m，河谷底寬80～100m，壩頂高程981.5m處河谷寬度約150m。左岸坡坡度一般35～45°，底部岸坡陡立。右岸岸坡直立，部分倒懸。

下壩址河谷較順直，主河槽靠右側(cè)，左岸為內(nèi)疊式堆積階地，階面寬60～80m，順河向延伸較長，階面高程958～960m，高出河谷32～35m。河谷主河槽寬約55m，谷底高程926.5～928.0m。高程970m處河谷寬度約200m。左岸階地上堆積全新統(tǒng)早期洪沖積與崩坡積松散堆積物，厚度約36m。右岸為基巖岸坡，岸坡直立，部分倒懸。

2）壩基覆蓋層

上壩址河谷基巖面高程在928～935m?；鶐r覆蓋層為全新統(tǒng)晚期混合土卵（漂）石、卵石混合土層等，上部粗、巨粒含量較多。厚度7～12m。

下壩址河谷基巖面高程在922m左右。河谷左岸階地處堆積全新統(tǒng)早期洪沖積與崩坡積松散堆積物，厚度在36m左右。主河槽處全新統(tǒng)晚期混合土卵（漂）石、卵石混合土層等，厚度4m左右。

3）壩基基巖

上、下壩址基巖均為徐莊組中下部地層，巖性均以頁巖、砂質(zhì)頁巖為主，壩基風(fēng)化情況及透水性差異不大。

綜上可知，上壩址河谷總體較窄，壩基覆蓋層相對較薄，兩岸主要為基巖岸坡。且右岸有利于導(dǎo)流泄洪建筑物布置。而下壩址河谷較寬，左岸堆積階地較寬，覆蓋層較厚且工程地質(zhì)性質(zhì)較差，工程處理難度大。且下壩址右岸近壩庫岸存在岸坡穩(wěn)定問題，該處岸坡高陡，防護處理難度大，壩肩開挖后易形成高邊坡，開挖邊坡的穩(wěn)定問題較為突出。且下壩址不利于導(dǎo)流泄洪建筑物布置。經(jīng)綜合比較，上壩址地質(zhì)條件優(yōu)于下壩址，故推薦上壩址。

3 上壩址（推薦壩址）壩線比較

勘察時，在上壩址選取兩條壩線進行了地質(zhì)勘探工作，上、下兩條壩線相距120m。兩壩線的工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題基本相同。主要差別比較如下：

1）上壩線左岸基巖多裸露，左岸表層覆蓋層相對下壩線處較薄，而下壩線左岸基巖局部裸露。

2）上壩線河谷底寬約100m，壩基覆蓋層厚度7～16m。下壩線河谷底寬約90m，壩基覆蓋層厚度7～12m。下壩線河谷相對略窄，壩基覆蓋層較薄。

3）相同水位條件下，上壩線庫容較小，且導(dǎo)流泄洪洞較下壩線長。

綜合分析比較，上壩址上、下壩線的工程地質(zhì)條件及工程地質(zhì)問題基本相近。但下壩線壩基覆蓋層較薄，相同水位條件下庫容較大，且導(dǎo)流泄洪洞較短。故推薦下壩線。

4 壩型比較

紅豆峽水庫工程擬選混凝土面板堆石壩型和混凝土重力壩型進行比選。

上壩址河谷覆蓋層為全新統(tǒng)混合土卵（漂）石、卵石混合土層等，上部粗、巨粒含量較多，厚度7～12m。下伏基巖為徐莊組中下部地層，巖性以厚層頁巖、砂質(zhì)頁巖夾薄層狀泥灰?guī)r、灰?guī)r為主，其巖性較軟弱，遇水易軟化。強風(fēng)化巖層一般厚度3～5m，弱風(fēng)化巖層一般厚度10～15m。壩基巖體總體質(zhì)量差，根據(jù)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》其工程地質(zhì)分類為Ⅳ類，屬BⅣ1類。巖體抗滑、抗變形性能差，一般不宜作為高混凝土壩地基。

1）重力壩壩型：該壩型對地基的要求比較高，須挖除全部覆蓋層和強風(fēng)化巖層，以及部分弱風(fēng)化巖層，壩基和壩肩開挖工程量大、難度大。相同庫容條件下，地面以下壩高比面板堆石壩型要高。而且壩基頁巖地層抗滑、抗變形性能差，需加強壩基巖體加固處理措施，并加大壩基處理范圍。

2）面板堆石壩壩型：該壩型對地基的要求相對較低，壩基覆蓋層大部分可保留，壩基和兩壩肩開挖工程量較小。另外，當?shù)厝狈M足質(zhì)量要求的混凝土粗、細骨料，但堆石料很豐富，開采運輸條件十分便利。

5 結(jié)語

綜上分析比較，混凝土重力壩型，開挖量大，壩基抗滑、抗變形性能差，存在兩壩肩開挖高陡邊坡和深基坑工程地質(zhì)問題，并且混凝土用粗、細料缺乏。面板堆石壩型，壩基砂卵礫石層可利用，開挖量小，且近壩區(qū)堆石料豐富。故從地質(zhì)條件角度建議采用混凝土面板堆石壩型。設(shè)計方案采納了地質(zhì)建議，壩型設(shè)計為混凝土面板堆石壩型。