◎牛志強 王軍義 中國水電顧問集團貴陽勘測設(shè)計研究院巖土工程有限公司

中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司

我國西南地區(qū)是典型的喀斯特地貌發(fā)育區(qū)，很多水利水電工程，特別是較大的樞紐工程，都會遇到各種復(fù)雜的巖溶滲漏問題。查明擬建工程區(qū)巖溶發(fā)育情況及巖溶滲漏通道，提供可行的處理方案是決定水庫能否成庫的關(guān)鍵前提條件。吳凱通過壓（注）水試驗對三壩水庫的滲漏問題進行了分析評價。費英烈對巖溶地區(qū)水庫滲漏的地質(zhì)規(guī)律進行了歸納總結(jié)。邵明星就各種地質(zhì)條件分析了慶安水庫滲漏的可能性。

本文以西懸水庫為實列，通過詳細的現(xiàn)場調(diào)查、鉆探以及連通試驗研究，分析庫區(qū)的工程地質(zhì)條件以及水庫滲漏問題，綜合性的分析評價西懸水庫的成庫條件。

圖1 庫區(qū)地形地貌（上游下視）

1.工程概況

擬建西懸水庫地處黔西北腹地織金縣西南部雞場鄉(xiāng)境內(nèi)，水庫的開發(fā)目的是為了解決周邊村寨的人畜用水和灌溉需求。工程等別為IV等，工程規(guī)模為小（1）型，推薦壩型為常態(tài)混凝土重力壩，壩頂高程1641m，壩高59m。水庫正常蓄水位1638m，相應(yīng)庫容為311.3萬m3。

2.庫區(qū)地質(zhì)概況

2.1 地形地貌

庫區(qū)地表表現(xiàn)為巖溶山地景觀，為溶蝕、侵蝕淺中切中山地貌。庫區(qū)巖層走向與河谷延伸方向呈30～40°相交，整體為“V”型谷，且谷底河床多較狹窄，漫灘及階地不發(fā)育。庫岸周圍山頂高程多為1695～1800 m，河床高程1595～1640m，。庫盆河床及兩岸多為第四系覆蓋，基巖出露較少，植被一般發(fā)育。1650m高程以上岸坡陡直，為近直立的絕壁。

2.2 地層巖性

庫區(qū)出露地層主要為三疊系系夜郎組玉龍山段（T1y2）的淺灰、灰色薄至中厚層微晶質(zhì)灰?guī)r；三疊系夜郎組九級灘段（T1y3）的紫紅色泥巖；三疊系永寧鎮(zhèn)組第一段（T1yn1）的土灰色薄至中厚層泥灰?guī)r和灰至灰白色中厚層灰?guī)r及鮞狀灰?guī)r；以及第四系覆蓋層。巖層產(chǎn)狀N15～20°E/NW∠9～12°。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料及現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水庫內(nèi)未見區(qū)域性斷裂構(gòu)造與庫外相通，總體地質(zhì)構(gòu)造簡單。庫區(qū)及庫區(qū)周圍存在4條斷層，分別為f1、f2小規(guī)模斷層及F1、F2區(qū)域性斷層，見圖2所示。

圖2 水庫及周圍地質(zhì)構(gòu)造圖

2.4 巖溶、水文地質(zhì)條件

（1）巖溶發(fā)育特征。庫區(qū)內(nèi)主要發(fā)育溶洞、泉點和溶蝕沖溝，溶洞主要分布在庫首和庫尾河道及河道附近，形狀以近似圓形居多。溶洞R1和R2洞壁濕潤，洞內(nèi)可見水流流經(jīng)，而溶洞R3和R4洞內(nèi)多有鈣化，洞壁干燥無水，尖滅位置未見水流。泉水出露點在左岸及庫首河道附近共有8個泉點分布（S1～S8）。庫區(qū)兩岸發(fā)育兩條主沖溝和多條次級沖溝，次級沖溝部分最終匯集于主沖溝。庫區(qū)巖溶發(fā)育位置見圖3。

圖3 庫區(qū)巖溶發(fā)育位置圖

（2）地下水類型及其補給、徑流、排泄條件。根據(jù)地下水賦存條件及含水層性質(zhì)的不同，庫區(qū)地下水可分為孔隙水、裂隙水及巖溶水。庫區(qū)地下水的補給主要靠大氣降雨，地下水的排泄方式主要為泉水及巖溶管道，且在地下水富集運移過程中，徑流方向由地勢較高處往低處運動，潛水面與地形起伏、風(fēng)化深度相適應(yīng)。

3.庫區(qū)主要地質(zhì)問題分析評價

3.1 水庫滲漏分析

（1）水庫巖溶管道連通試驗。為了分析庫區(qū)內(nèi)發(fā)育的溶洞和泉水出露點是否會對水庫正常蓄水造成影響，開展現(xiàn)場巖溶管道連通試驗。于溶洞R1、R2處60分鐘內(nèi)投放1噸食鹽，投放結(jié)束1.5小時后，于投放點下游右岸泉水出露點（S1、S2）處監(jiān)測泉水電導(dǎo)率變化，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 連通試驗電導(dǎo)率變化趨勢圖

同時，對伏流進出口水流量進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示入口處水流總量約為217.375l/s，庫首區(qū)附近出口處水流總量約為238.009l/s。以上試驗的結(jié)果表明，溶洞R1、R2與泉水出露點S1、S2之間形成了地下水流通道。

（2）鉆孔壓水試驗分析。為了了解壩址區(qū)及左岸分水嶺巖體透水性能，在庫區(qū)及周邊布置了6個鉆孔（圖5），選取其中的ZK 1、ZK 2、ZK3、ZK5、ZK6等5個鉆孔來進行壓水試驗，壓水試驗結(jié)果見圖6。

圖5 庫區(qū)鉆孔位置分布圖

圖6 壓水試驗結(jié)果圖

壓水試驗結(jié)果表明，壩址區(qū)河段巖體透水率較小，在1～4 Lu之間，據(jù)《中小型水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（SL 55-2005）附錄D，壩址河段巖體強風(fēng)化帶多為強透水巖體，弱風(fēng)化上帶為弱透水中帶至下帶巖體，弱風(fēng)化下帶以下為若透水下帶至微透水巖體。

（3）鄰谷滲漏分析。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，在距離庫區(qū)約4.0km有一在建的小壩田水庫，通過連通實驗，連續(xù)取其取水溝渠集中泉水出水口處水樣14天，其電導(dǎo)率均介于299～302μs/cm之間，并無明顯異常。此外，小壩田水庫與西懸水庫之間發(fā)育的麻地窩背斜，其核部出露三疊系下統(tǒng)夜郎組沙堡灣段（T1y1）頁巖，厚度大于100m，具有良好的隔水效果，且兩者之間無區(qū)域斷裂連通。根據(jù)以上分析可推斷沿小壩田方向滲徑未貫通，左岸不存在滲漏通道。

庫區(qū)右岸地勢陡峻，山體厚大，山頂普遍高程多在1700m以上，無低矮鄰谷分布，下部有厚度達70m左右的夜郎組九級灘段（T1y3）紫紅色泥巖作為隔水防滲依托，且?guī)靺^(qū)右岸內(nèi)無斷裂構(gòu)造通過，因此水庫蓄水后不存在向右岸滲漏的可能。綜上所述，西懸水庫不存在向鄰谷滲漏的問題。

（4）庫首滲漏分析。位于庫首左岸張家寨附近沖溝內(nèi)發(fā)育一溶洞R05,溶洞常年有水。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，溶洞附近出露夜郎組玉龍山段（T1y2）灰?guī)r地層，表現(xiàn)為溝谷右側(cè)斜坡地帶出現(xiàn)一片約6.8萬m2的灰?guī)r“天窗”區(qū)(圖3)，“天窗”外圍出露地層為夜郎組九級灘段（T1y3）紫紅色泥巖。通過連通試驗，于溶洞R05投放食鹽，連續(xù)取10天的水樣，測試其電導(dǎo)率均處于309～312μs/cm之間，無明顯異常，推測溶洞R05與庫區(qū)未形成貫通的導(dǎo)水通道。為進一步分析庫首與天窗區(qū)域是否滲漏存在的可能，在左岸地表分水嶺埡口布置勘探鉆孔ZK6作為水位長觀鉆孔，通過一個水文年的水位觀測，其地下水位均介于1603.44～1603.50m之間，測量值變幅小，屬正常范圍，但低于水庫正常蓄水位約35m。根據(jù)ZK06鉆孔壓水試驗及巖芯RQD值計算結(jié)果，玉龍山段（T1y2）灰?guī)r（71.9～100.1 m）透水率小于2.0Lu，RQD值多為60%～85%，巖體完整性較好，透水率較小。但是水庫蓄水后，庫水位抬升，靜水壓力增大，庫區(qū)與左岸低矮埡口至“天窗”一線的滲漏可能性不能排除，因此建議采用防滲帷幕對此可能滲漏帶進行攔截封堵。

3.2 庫岸穩(wěn)定性分析

庫區(qū)河谷兩岸表層主要以第四系殘坡積物為主，基巖多出露于兩岸陡坡及近河床河水漲落水位變動的沖刷地帶，地層巖性以薄至中厚層灰?guī)r為主。除庫首段右岸發(fā)育局部危巖體，方量較小，庫區(qū)其他地方未發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)體。雖然庫區(qū)左岸發(fā)育小規(guī)模斷層f1，但對庫岸穩(wěn)定無明顯影響。由于庫區(qū)發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，近乎正交，受裂隙切割的影響，局部基巖裸露段可能會出現(xiàn)掉塊或垮塌現(xiàn)象，但規(guī)模較小。通過以上分析，水庫蓄水后庫岸整體穩(wěn)定性較好。

4.結(jié)論

西懸水庫庫區(qū)周圍發(fā)育褶皺、小規(guī)模斷層等，無區(qū)域性斷裂通過，水庫蓄水后不存在沿斷裂構(gòu)造滲漏、向鄰谷滲漏的可能，但庫首左岸存在一定成程度的滲漏問題，建議一定范圍內(nèi)采取帷幕防滲處理措施，經(jīng)帷幕防滲措施處理后，西懸水庫具備成庫條件。