古縣麥溝河水庫(kù)壩址地質(zhì)條件分析研究

李 萍

(古縣水務(wù)局，山西 古縣 042400)

古縣麥溝河水庫(kù)壩址地質(zhì)條件分析研究

李 萍

(古縣水務(wù)局，山西 古縣 042400)

從地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、物理地質(zhì)現(xiàn)象等方面出發(fā)，對(duì)古縣麥溝河水庫(kù)壩址的地質(zhì)條件進(jìn)行了分析，并探討了壩址區(qū)地下水賦存條件、巖體的滲透性、地下水等特征，提出了壩址區(qū)巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值。

壩址，工程地質(zhì)，巖性，地下水，力學(xué)特性

麥溝河水庫(kù)在麥溝河河段選擇了2個(gè)壩址，上壩址位于圣王坡河段相對(duì)狹窄處，下壩址位于左村上游約1.2 km的河道拐彎處，兩壩址相距約540 m。

1 上壩址工程地質(zhì)條件

上壩址位于圣王坡河段相對(duì)狹窄處。本段河流比較順直，流向?yàn)镾W126°。壩址為兩岸不對(duì)稱的“U”形河谷，谷底地形平緩，河谷谷底高程770 m。左岸地形相對(duì)平緩，地形坡度為8°～20°，在壩址下游發(fā)育一沖溝；右岸發(fā)育一臺(tái)地，臺(tái)面高程為784 m～794 m，坡度為8°～10°，臺(tái)地前緣地形較陡，坡度為40°～60°，在壩址上游發(fā)育一條沖溝，切割較深。河水季節(jié)性強(qiáng)，雨后水位上漲較快，河面較寬；平水期水深約0.2 m，河面寬約2 m～3 m。在正常蓄水位時(shí)河谷寬約260 m。壩址區(qū)主要出露第四系地層，其中左岸主要為崩坡積層和洪積層，崩坡積層厚度約1 m～3 m，洪坡積層厚度約3 m～5 m；右岸主要為洪坡積層，厚度約20 m～25 m?；鶐r出露較小，只在兩岸岸坡局部有出露。壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層，裂隙不發(fā)育。裂隙主要發(fā)育三組，以NW向裂隙最為發(fā)育，NWW向次之，裂隙以陡傾角為主，緩傾角次之，中等傾角不發(fā)育。壩址區(qū)地下水類型主要為第四系松散堆積層中孔隙水及基巖裂隙水兩種，地下水主要接受大氣降水的補(bǔ)給，向河谷排泄。第四系孔隙水賦存于松散堆積層中，不發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水，多沿裂隙相對(duì)較發(fā)育區(qū)和風(fēng)化囊集中分布，完整巖體地段地下水不發(fā)育。 壩址區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為風(fēng)化與卸荷。全、強(qiáng)風(fēng)化一般分布在緩坡地段，垂直深度一般10 m～15 m；弱風(fēng)化深度一般河床較淺，垂直深度25 m～30 m，兩岸稍深，一般垂直深度30 m～40 m不等。

2 下壩址工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

壩址位于左村上游約1.2 km，圣王坡下游約540 m處。河段河流呈“S”形，總體呈SW155°。下壩址為兩岸不對(duì)稱的“U”形河谷，谷底地形平緩，河谷谷底高程761 m。左岸發(fā)育臺(tái)地，臺(tái)面高程為784 m～788 m，坡度為8°～10°，臺(tái)地前緣地形較陡，基巖裸露，地形坡度為30°～35°，局部可達(dá)60°。右岸783 m高程以下地形坡度在30°～35°，783 m高程以上地形坡度為10°～15°，在壩址下游側(cè)發(fā)育一條沖溝，切割較淺。河水季節(jié)性強(qiáng)，平水期水深約0.2 m，河面寬約1 m～3 m。在正常蓄水位時(shí)河谷寬度約130 m。

2.2 地層巖性

壩址區(qū)主要為基巖出露。其中兩岸776 m以下及河床出露二疊系上統(tǒng)上石盒子組第三段的砂巖，右岸776 m以上出露紫紅色砂質(zhì)頁(yè)巖。776 m以上為洪積層夾崩坡積層，其中上部為厚約4 m～5 m的亞粘土，中部為厚約5 m～6 m的碎石土層，下部為厚約3 m～5 m的砂礫石層。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)未發(fā)現(xiàn)斷層，裂隙不發(fā)育。巖層平緩，產(chǎn)狀為NE2°～5°NW∠3°～10°。主要發(fā)育三組裂隙：1)NW300°～320°SW(NE)∠75°～85°，裂隙面起伏粗糙，閉合，延伸長(zhǎng)度大于5 m；2)NE5°～20°SE∠80°～86°，裂隙面起伏粗糙，閉合，延伸1 m～3 m；3)NW290°～315°SW∠15°～30°，裂隙面平直粗糙，微張，充填巖片、碎屑，延伸長(zhǎng)度一般小于1 m。其中第1)組裂隙最為發(fā)育。

2.4 物理地質(zhì)現(xiàn)象

壩址區(qū)物理地質(zhì)現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖體的風(fēng)化與卸荷。局部存在少量的崩塌現(xiàn)象，不存在對(duì)工程有影響的滑坡、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。

巖體風(fēng)化主要受巖性、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面及地形控制。依據(jù)地表測(cè)繪及鉆孔勘探揭示，兩岸岸坡存在夾層風(fēng)化現(xiàn)象，強(qiáng)風(fēng)化深度一般在3 m～5 m，砂質(zhì)頁(yè)巖風(fēng)化深度較深，全、強(qiáng)風(fēng)化深度一般在10 m～15 m。河床為弱風(fēng)化的砂巖，弱風(fēng)化深度在25 m～30 m。

巖體卸荷作用不明顯，卸荷裂隙發(fā)育程度和卸荷深度受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素控制，推測(cè)兩岸巖體弱卸荷水平深度為20 m～30 m。

兩岸776 m高程以下邊坡較陡，由于風(fēng)化及卸荷等因素的影響，局部有規(guī)模較小的巖塊崩塌發(fā)生，堆積于邊坡坡腳較平緩的部位或溝底，其方量較小，對(duì)工程影響不大。

2.5 水文地質(zhì)條件

2.5.1 地下水賦存條件

壩址區(qū)地下水類型主要為第四系松散堆積層中孔隙水及基巖裂隙水兩種，地下水主要接受大氣降水的補(bǔ)給，向河谷排泄。第四系孔隙水賦存于松散堆積層中，不發(fā)育。地下水主要為基巖裂隙水，多沿裂隙相對(duì)較發(fā)育區(qū)和風(fēng)化囊集中分布，完整巖體地段地下水不發(fā)育。

2.5.2 巖體的滲透性

對(duì)壩基、趾板巖體進(jìn)行了15段壓水試驗(yàn)，其中中等透水性(10 Lu≤q<100 Lu)有3段，占20%；弱透水性(1 Lu≤q<10 Lu)有12段，占80%。由壓水試驗(yàn)成果可知：巖體透水性主要取決于巖體的風(fēng)化程度和節(jié)理裂隙發(fā)育情況，在垂直方向上，具有自上而下透水率總體呈逐漸變小趨勢(shì)。強(qiáng)風(fēng)化巖體具強(qiáng)透水～中等透水性，局部具弱透水性，弱風(fēng)化巖體具弱透水性，局部具微透水性。從巖性上看，弱風(fēng)化的砂質(zhì)頁(yè)巖呈弱透水性，而弱風(fēng)化的砂巖為中等透水～弱透水。

2.5.3 地下水

壩址區(qū)地下水有覆蓋層孔隙水和基巖裂隙水，孔隙水埋藏于松散堆積中的孔隙中，透水性較好，靠大氣降雨補(bǔ)給，就地補(bǔ)給，就地排泄。基巖裂隙水主要賦存于巖體裂隙中或風(fēng)化囊中，以大氣降水滲入補(bǔ)給為主。從鉆孔實(shí)測(cè)的地下水位統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知(見(jiàn)表1)：兩岸地下水埋深一般在16 m～22.5 m，對(duì)應(yīng)高程在767 m左右，低于水庫(kù)正常蓄水位。

表1 壩址鉆孔地下水位結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

2.5.4 巖土體的物理力學(xué)特性

壩址區(qū)基巖為二疊系上統(tǒng)上石盒子組第三段(P2S3)的杏黃色的砂巖和紫紅色砂質(zhì)頁(yè)巖互層，控制巖體質(zhì)量的主要因素為巖質(zhì)類型、巖體完整性，結(jié)構(gòu)面性狀及風(fēng)化、卸荷狀態(tài)。根據(jù)鉆探及地質(zhì)測(cè)繪，結(jié)合地層巖性，將壩址區(qū)工程巖體結(jié)構(gòu)大體分為如下3類，即層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和散體結(jié)構(gòu)(見(jiàn)表2)。

根據(jù)壩址區(qū)巖體堅(jiān)硬程度與巖體結(jié)構(gòu)特征，參照GB 50487-2009水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范，對(duì)壩基巖體進(jìn)行工程地質(zhì)分類。微新～弱風(fēng)化的砂巖、微新砂質(zhì)頁(yè)巖為Ⅲ類巖體，強(qiáng)風(fēng)化砂巖、弱風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖為Ⅳ類巖體，全、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)頁(yè)巖為Ⅴ類巖體。

表2 壩址區(qū)巖體結(jié)構(gòu)分類表

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪和鉆孔資料，結(jié)合實(shí)際的工程地質(zhì)條件，并參考其他工程類似巖體物理力學(xué)指標(biāo)，提出壩址區(qū)巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值見(jiàn)表3,表4。

表3 土體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值表

表4 巖(石)體物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)建議值表

從臨近工程分析：①亞粘土層：呈棕黃色，質(zhì)地均一，塊狀、無(wú)層理，鈣質(zhì)結(jié)核較發(fā)育。透水性較小，一般為弱透水性，稍密～中密，具有弱濕陷性或無(wú)濕陷性。②碎石土層：呈稍密狀，具強(qiáng)透水性。③砂礫石層：呈弱膠結(jié)狀，為中等～強(qiáng)透水性。

Analysis and research on dam address geological conditions of Guxian Maigou river reservoir

LI Ping

(Guxian Water Affairs Bureau, Guxian 042400, China)

From the topography, formation lithology, geological structure, physical geological phenomena and other aspects, this paper analyzed the geological conditions of Guxian Maigou river reservoir dam address, and discussed the groundwater occurrence condition of dam address area, the permeability of rock mass, groundwater and other characteristics, put forward the physical and mechanical parameters recommended values of rock and soil dam address.

dam address, engineering geology, lithology, groundwater, mechanical property

1009-6825(2014)36-0229-02

2014-10-13

李 萍(1973- )，女，工程師

TV697

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