東風(fēng)水庫(kù)工程地質(zhì)條件分析及評(píng)價(jià)

摘要：東風(fēng)水庫(kù)投入運(yùn)行30多年來，在防洪、灌溉方面發(fā)揮了一定作用，目前，水庫(kù)滲漏是影響水庫(kù)發(fā)揮其功效的最主要工程地質(zhì)問題。本文通過對(duì)水庫(kù)工程地質(zhì)條件的研究、分析，確定了水庫(kù)存在的主要工程地質(zhì)問題，對(duì)工程地質(zhì)問題進(jìn)行了工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，并對(duì)處理措施提出建議，對(duì)工程的除險(xiǎn)加固施工具有重要作用。

關(guān)鍵詞：東風(fēng)水庫(kù)；地質(zhì)條件；地質(zhì)評(píng)價(jià)

1 工程概況

東風(fēng)水庫(kù)位于秦皇島盧龍縣境內(nèi)青龍河的支流上，壩址位于劉家營(yíng)鄉(xiāng)東風(fēng)村東北，緊靠山體而建，水庫(kù)以上控制流域面積5.5km2，水庫(kù)總庫(kù)容100萬m3，興利庫(kù)容86.4萬m3，死庫(kù)容6.6萬m3。是一座以防洪、農(nóng)田灌溉為主結(jié)合養(yǎng)殖等綜合利用的小（一）型水庫(kù)。水庫(kù)由攔河壩、放水洞、泄洪洞及溢洪道組成。壩型為粘土斜墻式，壩頂高程107.4m，壩頂寬4m，壩長(zhǎng)277m，最大壩高16.4m。攔河壩迎水面均為干砌石護(hù)坡。

東風(fēng)水庫(kù)于1975年10月竣工，工程經(jīng)過多年運(yùn)行，水庫(kù)滲漏問題嚴(yán)重，尤其高水位運(yùn)行時(shí)，水庫(kù)滲漏導(dǎo)致上下游水頭差加大，在長(zhǎng)時(shí)間作用下沿滲漏帶形成貫通上下游的滲漏通道，水庫(kù)容易發(fā)生險(xiǎn)情；嚴(yán)重影響水庫(kù)的防洪功效，存在較大的安全隱患。滲漏問題成為影響水庫(kù)發(fā)揮其功效的主要工程地質(zhì)問題。

2 地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

庫(kù)區(qū)地貌為低山丘陵區(qū)，溝谷發(fā)育，水庫(kù)緊靠山體而建。壩址區(qū)地面高程91.5～110.0m。

現(xiàn)代河床高程88.0～91.5m，河流兩岸為太古界三屯營(yíng)組片麻巖。

2.2 地層巖性

根據(jù)1：1000地質(zhì)測(cè)繪成果和勘探資料，工程區(qū)地表出露及鉆孔揭露的地層巖性主要有第四系全新統(tǒng)人工堆積（rQ）填土；第四系全新統(tǒng)沖洪積（al+plQ4）含壤土碎石、粗砂及沖積（alQ4）含壤土碎石；太古界遷西群三屯營(yíng)組（Ars）片麻巖等。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

近場(chǎng)區(qū)未發(fā)現(xiàn)大的地質(zhì)構(gòu)造。該區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.40s，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅶ度區(qū)。

2.4 水文地質(zhì)條件

本區(qū)有季節(jié)性凍土，凍土期為11月～次年3月份，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度0.88m。

庫(kù)區(qū)地下水位埋藏較深，主要是靠大氣降水補(bǔ)給。2010年勘探期間地下水埋深7.9～11.5m，地下水位87.02～92.28m。以第四系地層孔隙潛水和基巖裂隙水兩種形式存在。

庫(kù)水、地下水均屬重碳酸硫酸鈣鎂型水，呈弱堿性，水質(zhì)較好。工程區(qū)地表水、地下水對(duì)混凝土不具腐蝕性；地表水、地下水在干濕交替情況下對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋不具腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

3壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

3.1 地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔資料，壩址區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)屬土巖多層結(jié)構(gòu)，按地層時(shí)代、巖性及空間分布特征，將壩址區(qū)地層劃分為3個(gè)工程地質(zhì)層，由上至下分述如下。

第①工程地質(zhì)層：壤土（rQ），紅褐色，稍濕～濕，硬塑～可塑，含約5～15%的礫石，塊徑0.5～1.5cm，成分主要為片麻巖。層厚5.3～7.8m，底板高程90.88～100.14m。粘土斜墻及壩體填筑土，分布普遍。

第②工程地質(zhì)層：含壤土碎石（al+plQ4），灰黃～灰褐色，濕，可塑，中密，碎石含量約65～80%，塊徑一般3～8cm，最大14cm，成分為片麻巖，含約20～35%的壤土，局部夾壤土、粗砂透鏡體。層厚2.6～3.5m，底板高程87.58～89.41m。主要分布于壩體填土底部及庫(kù)區(qū)。

第③工程地質(zhì)層：片麻巖（Ars），灰黃色、青灰色，中粒變晶結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，礦物成分主要為石英、長(zhǎng)石及角閃石等，巖石混合巖化強(qiáng)烈，多有石英巖脈侵入。全風(fēng)化巖芯多呈塊狀?yuàn)A泥狀，碎塊手可掰碎，厚 3.5～7.2m，底板高程84.38～94.04m；強(qiáng)風(fēng)化巖芯多呈塊狀，局部呈短柱狀，一般塊徑1～5cm，一般厚2.0～6.0m，局部大于8m，未揭穿；弱風(fēng)化巖芯多呈柱狀，局部呈短柱狀，一般柱長(zhǎng)4～10cm，最大達(dá)21cm，勘探深度內(nèi)未揭穿。壩址區(qū)分布普遍。

3.2地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.2.1壩體粘土斜墻

（1）室內(nèi)試驗(yàn)成果表明，粘土斜墻巖性為中、重粉質(zhì)壤土，粘粒含量22.2%，天然含水率19.3%，干密度1.63g/cm3，液性指數(shù)0.12，呈硬塑狀，壓縮系數(shù)0.34Mpa-1，具有中等壓縮性，最優(yōu)含水量18.0%，滲透系數(shù)建議值為6.0×10-5cm/s，具弱透水性，以上數(shù)據(jù)表明壩體土質(zhì)量較好。

（2）根據(jù)本次勘察結(jié)果分析，粘土斜墻填筑土料上部成分較雜，多含有角礫，局部含有碎石和風(fēng)化砂粒，斜墻填筑土料質(zhì)量不均。

3.2.2壩體土

①下游壩坡探坑資料顯示，壩體填筑土巖性主要為壤土，成分較雜，均含有碎石及風(fēng)化砂粒，為壤土夾全風(fēng)化巖混合料碾壓而成。

②下游壩坡排水棱體多處破損。

3.2.3庫(kù)岸

水庫(kù)庫(kù)岸山體寬厚，無大的貫通性構(gòu)造發(fā)育，節(jié)理裂隙輕～中度發(fā)育，巖體較為完整，不存庫(kù)岸滲漏問題。

3.2.4壩基

通過對(duì)大壩壩體粘土斜墻、壩體土、庫(kù)岸的詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查與勘察工作，壩體粘土斜墻、壩體土、庫(kù)岸巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)較好，均不存在滲漏問題；據(jù)此說明東風(fēng)水庫(kù)滲漏問題的根源為壩基及壩肩滲漏。

鉆孔壓水試驗(yàn)成果表明，壩基全風(fēng)化片麻巖透水率16.37Lu，屬中等透水；強(qiáng)風(fēng)化片麻巖透水率9.62Lu，局部達(dá)17Lu，屬弱～中透水；弱風(fēng)化片麻巖透水率2.2Lu，屬弱透水。壩基巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，尤其是全風(fēng)化片麻巖，透水率大，鉆進(jìn)過程中漏水嚴(yán)重；綜合分析，全、強(qiáng)風(fēng)化片麻巖是滲漏的主要通道。

壩基基巖頂部以上分布厚度2.6～3.5m的含壤土碎石層，層底高程87.58～89.41m；粗砂層層底高程90.22m。滲透系數(shù)建議值分別為3.0×10-3 cm/s、2.5×10-2 cm/s，透水性較強(qiáng)，是壩基滲漏的主要通道之一。

綜上所述，壩基含碎石壤土層、粗砂層及全、強(qiáng)風(fēng)化片麻巖是壩基滲漏的主要通道，壩基滲漏范圍廣，滲漏層厚度大，建議對(duì)壩基進(jìn)行防滲處理。

3.2.5壩肩

左壩肩巖頂部以上分布厚3m的粗砂透鏡體，層頂高程約93.22m，滲透系數(shù)為2.5×10-2 cm/s，透水性強(qiáng)，左壩肩壩基全風(fēng)化片麻巖透水率15Lu，屬中等透水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，左壩肩基巖裸露，地表多為全風(fēng)化片麻巖，多呈砂狀。綜上分析，左壩肩部位全風(fēng)化片麻巖及粗砂透鏡體為繞壩滲漏的主要通道。

4結(jié)語(yǔ)

（1）大壩粘土斜墻填筑土料上部成分較雜，多含有角礫，局部含有碎石和風(fēng)化砂粒，斜墻填筑土料質(zhì)量不均。壩體填筑土巖性主要為壤土，成分較雜，均含有碎石及風(fēng)化砂粒，為壤土夾全風(fēng)化巖混合料碾壓而成，總體壩體填筑質(zhì)量較好。

（2）壩基全、強(qiáng)風(fēng)化巖體是滲漏的主要通道，左壩肩部位全、強(qiáng)風(fēng)化巖體及粗砂透鏡體為繞壩滲漏的主要通道。建議壩基進(jìn)行防滲處理。建議采用防滲墻處理方案，能夠較為安全、可靠的防滲措施。

（3）作為中、小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固的工程地質(zhì)勘察工作，應(yīng)當(dāng)全面察明壩體、壩基、庫(kù)區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，并應(yīng)結(jié)合工程運(yùn)行期的地質(zhì)調(diào)查作出明確結(jié)論，以便為除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)工作和設(shè)計(jì)方案提供可靠依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張磊（1981-），男（漢族），河北保定人，工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察及研究工作