德興市潤(rùn)泉引水工程地質(zhì)勘察分析與探討

張群　劉建紅

（江西省水利水電開(kāi)發(fā)有限公司　江西　南昌　330000）

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德興市潤(rùn)泉引水工程地質(zhì)勘察分析與探討

張群劉建紅

（江西省水利水電開(kāi)發(fā)有限公司江西南昌330000）

摘要結(jié)合德興市潤(rùn)泉引水工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)分析情況，對(duì)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件進(jìn)行了探討。重點(diǎn)分析了引水隧洞洞線比選和主要地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)，根據(jù)引水工程建設(shè)任務(wù)，提出了工程地質(zhì)勘察結(jié)論和建議，為工程引水隧洞科學(xué)設(shè)計(jì)、施工提供有利技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞潤(rùn)泉引水工程；地質(zhì)勘察；引水隧洞

1　概況

德興市引水工程主要向銀城主城區(qū)、香屯片區(qū)及泗洲城市組團(tuán)片進(jìn)行供水,供水規(guī)模13萬(wàn)t，折合流量1.50m3/s，引水流量小于5 m3/s，屬于小型工程；通過(guò)水資源論證成果，確定選盤(pán)石山水庫(kù)作為德興市引水工程的水源點(diǎn)。根據(jù)選定的水源點(diǎn)和擬建烏石水廠廠址，盤(pán)石山水庫(kù)至新建水廠直線距離約2.70km，依據(jù)地形地質(zhì)條件、結(jié)合長(zhǎng)樂(lè)河現(xiàn)有涉河建筑物的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)階段初擬左、右岸兩條引水線路進(jìn)行比選，兩線路均采用新開(kāi)隧洞從盤(pán)石山水庫(kù)引水至擬建水廠的方案。重點(diǎn)對(duì)兩條引水線路地質(zhì)情況進(jìn)行勘察，為兩種方案比選提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)資料，確保工程建設(shè)順利實(shí)施開(kāi)展。

本工程地質(zhì)勘察范圍：左岸引水線路從盤(pán)石山水庫(kù)左岸取水口至烏石新建水廠，隧洞總長(zhǎng)2.77km（樁號(hào)0+000.0～2+770.0）。右岸引水線路從盤(pán)石山水庫(kù)右岸取水口至烏石新建水廠，隧洞總長(zhǎng)3.9km（樁號(hào)0+000.0～3+900.0）。

2　勘察方法

2.1勘察要求

依據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015）、《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021—2012）、《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487－2008），確定本次勘察的重點(diǎn)為：查明擬建引水建筑物下地層構(gòu)成、成因、巖土特性、埋藏深度、厚度及其物理力學(xué)性質(zhì)，分析地基下巖層層面起伏變化規(guī)律、軟弱層分布特點(diǎn)、巖層的滲透性，提供有關(guān)參數(shù)，調(diào)查區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象的分布及工程地質(zhì)特征；提供擬建引水建筑物設(shè)計(jì)的巖土參數(shù)，并對(duì)基礎(chǔ)形式、地基的處理方式提出切實(shí)可行的建議。

2.2工程量

引水線路主要以地質(zhì)測(cè)繪為主，輔以少量的槽坑探；出洞口和水廠廠址主要以地質(zhì)鉆探為主，輔以地質(zhì)測(cè)繪。本工程勘探共施工鉆孔11個(gè)（機(jī)鉆孔4個(gè)，土鉆孔7個(gè)），總進(jìn)尺129.2m，其中基巖進(jìn)尺66.6m，土層進(jìn)尺62.6m?；鶐r壓水試驗(yàn)5段，土層標(biāo)貫試驗(yàn)11次。工程地質(zhì)平面測(cè)繪4.1km2，剖面測(cè)繪7.4km。具體工作量詳見(jiàn)表1。

3　工程區(qū)地質(zhì)分析

3.1地形地貌

引水工程區(qū)域內(nèi)為構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌，地勢(shì)東南高西北低，東南部山體雄厚，山頂高程一般為300m～600m，沖溝發(fā)育，切割較深，山坡較陡，山坡角一般35° ～60°，局部形成陡壁；河流切割較深，河道彎曲，河谷狹窄，河床坡降相對(duì)較陡。西北部山體分布較零亂，山頂渾圓，山頂高程一般為160m～220m，山坡較平緩，山坡角一般20°～35°，沖溝發(fā)育，但切割較淺；河道較平順，河谷較寬，河床坡降較平緩，河流兩岸分布有漫灘和階地，區(qū)內(nèi)分布有山間盆地，現(xiàn)為民房和農(nóng)田。工程區(qū)植被良好，未見(jiàn)較大規(guī)?；?、崩塌和泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。

3.2地層巖性

引水隧洞沿線出露的地層巖性較為簡(jiǎn)單，左右兩岸巖性基本相同，結(jié)合上述地質(zhì)勘察情況兩條隧洞自取水口至烏石自來(lái)水廠地層巖性綜合敘述如下：

（1）左岸洞線樁號(hào)0+000—2+349、右岸洞線樁號(hào)0+000—3+239出露的巖性為燕山期（r52）花崗巖，局部見(jiàn)有后期侵入的脈巖?；◢弾r呈灰白或淺肉紅色，主要礦物成分有斜長(zhǎng)石、條紋長(zhǎng)石和石英，含少量黑云母、鈦鐵礦等暗色礦物，花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石致密堅(jiān)硬。脈巖為石英、輝綠巖和輝綠玢巖，一般沿?cái)鄬忧秩搿Ｅc震旦系板系群地層（Ptbn6）呈侵入接觸。

表1　工程地質(zhì)勘察工作量表

（2）左岸洞線樁號(hào)2+349—出洞口、右岸洞線樁號(hào)3+239—出洞口出露的巖性為前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚狀粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖，呈互層產(chǎn)出，微新巖石為青灰色。千枚狀粉砂質(zhì)板巖主要礦物成份為石英、長(zhǎng)石、絹云母、綠泥石等，呈千枚狀、板狀構(gòu)造，變余碎屑結(jié)構(gòu)，巖性較軟弱，巖層撓曲和小褶曲常見(jiàn)；變質(zhì)砂巖主要礦物成分為石英、長(zhǎng)石，呈變余砂狀結(jié)構(gòu)，中—薄層狀構(gòu)造，一般見(jiàn)有微細(xì)沉積條帶，巖性較堅(jiān)硬。巖層產(chǎn)狀為N60°～70°W，NE∠20° ～30°。與燕山期花崗巖（r52）呈侵入接觸。

（3）第四系全新統(tǒng)沖積、殘坡積和崩塌堆積物：沖積物（Q4al）由中粗砂、卵礫石、漂石混合組成，結(jié)構(gòu)松散，厚度1.0m～5.0m不等，主要分布于河床；殘坡積（Q4edl）為棕紅色低液限粘土、含礫低液限粘土組成，結(jié)構(gòu)松軟，厚度一般0.5m～4.5m，主要分布于沖溝、平緩山坡地帶；崩塌堆積物（Q4col）由強(qiáng)至弱風(fēng)化塊石、碎石土組成，結(jié)構(gòu)較疏松，厚度變化較大，一般1.5m～5.5m，主要分布在引水線路通過(guò)地段的溝谷部位。

3.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

工程地處江南下古臺(tái)隆，武功山—官帽山臺(tái)拱，眾埠街?jǐn)喟急睎|緣。該區(qū)內(nèi)古老地層遭受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，巖體褶皺強(qiáng)烈，區(qū)域內(nèi)北東向斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要有加里東期形成的車(chē)田—鳳凰山斷裂。中生代燕山期區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，形成了懷玉山花崗巖體，挽近時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱，主要表現(xiàn)為緩慢的上升運(yùn)動(dòng)，地殼處于緩慢的上升階段，表現(xiàn)為河流及沖溝的下切，階地的產(chǎn)生。

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306 -2015），區(qū)域內(nèi)地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度。區(qū)域穩(wěn)定性較好。

3.4水文地質(zhì)

本流域地處亞熱帶，受季風(fēng)影響，雨量充沛，屬多雨區(qū)，流域內(nèi)多年平均降雨量1936.2mm。

工程區(qū)水文地質(zhì)條件較為簡(jiǎn)單，地下水類(lèi)型主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙潛水?？紫稘撍饕x存于粗粒土層中，埋藏較淺，水量豐富。基巖裂隙潛水賦存于基巖裂隙之中，水量較貧乏。地下水受大氣降水補(bǔ)給，排泄于河谷等低洼處。地下水動(dòng)態(tài)類(lèi)型屬降雨——徑流型，與河水水力聯(lián)系密切。

4　引水隧洞洞線比選

工程擬定左、右岸兩種引水方案，取水點(diǎn)均為盤(pán)石山水庫(kù)，引水線路沿長(zhǎng)樂(lè)河兩岸布置，引水隧洞出口段重合，因此兩引水線路方案工程地質(zhì)條件相似。但由于引水線路布置及沿線建筑物形式不同，兩引水方案各有些差別?，F(xiàn)根據(jù)左、右岸引水線路的布置特征，從地形地質(zhì)條件方面進(jìn)行比選。

4.1洞線地形條件

從地形條件看，長(zhǎng)樂(lè)河盤(pán)石山水庫(kù)河段兩岸至水廠山體雄厚，左右岸山體均滿(mǎn)足新開(kāi)引水隧洞的條件。但右岸山體相對(duì)較零亂，隧洞穿過(guò)沖溝較多，且沖溝切割較深，引水隧洞布置較左岸引水隧洞長(zhǎng)約1km，部分洞段上覆及旁側(cè)巖體相對(duì)較單薄，需開(kāi)挖兩條支洞；左岸隧洞沿線山體相對(duì)雄厚，隧洞布置較短，大部分洞段埋深大于70m，但引水隧洞跨長(zhǎng)樂(lè)河需布置跨河建筑物。左、右岸隧洞進(jìn)口地形較陡，進(jìn)洞方向與地形等高線走向交角較大，有利于洞口的形成，但左岸引水隧洞進(jìn)口的布置受制于大壩及現(xiàn)有發(fā)電隧洞進(jìn)口的影響；而右岸引水隧洞進(jìn)口山體較零亂，分布有三條小沖溝。兩方案隧洞出口相同，隧洞出口埋深稍淺，20m～25m左右，但埋深滿(mǎn)足成洞要求。

4.2洞線地質(zhì)條件

從地質(zhì)條件看，左、右岸引水隧洞大部分洞段埋深較大，圍巖為微新至弱風(fēng)化花崗巖，屬Ⅰ—Ⅲ圍巖，成洞條件好，圍巖穩(wěn)定或基本穩(wěn)定。但左岸隧洞進(jìn)口分布有原發(fā)電隧洞開(kāi)挖的棄渣，臺(tái)地表部分布有少量崩塌堆積物，需明挖約8m，臺(tái)地后山坡弱風(fēng)巖石裸露，巖體較完整，洞臉?lè)€(wěn)定性較好，利于成洞；右岸隧洞進(jìn)口上部山坡崩塌堆積物厚3m～7m，受F1斷層影響，該處強(qiáng)風(fēng)化巖石較厚，洞臉邊坡穩(wěn)定性較差，進(jìn)口洞段有F1斷層或F1次一級(jí)斷層通過(guò)，斷層走向與洞線走向交角小，影響洞段較長(zhǎng)，硐室圍巖穩(wěn)定性較差。左、右岸隧洞出口段洞線重合，工程地質(zhì)條件相同。

4.3洞線選定

從地形地質(zhì)條件角度看，兩方案隧洞洞身所穿山體厚實(shí)，工程地質(zhì)條件較好，但從引水隧洞洞線布置長(zhǎng)短，沿線穿越?jīng)_溝、河道的地形地質(zhì)條件及建筑物的布置，隧洞進(jìn)口地形地質(zhì)條件等方面進(jìn)行比較，左岸引水線路方案略?xún)?yōu)于右岸引水線路方案。從施工條件及難易程度、工程投資、工程安全性及工程管理等方面進(jìn)行綜合比選，選定左岸引水隧洞線路。

4.4隧洞主要地質(zhì)問(wèn)題評(píng)價(jià)

（1）斷層對(duì)洞線穩(wěn)定性的影響

根據(jù)對(duì)本工程區(qū)斷層的分析，右岸洞線受F1斷層影響，圍巖裂隙發(fā)育，且性狀差，巖體破碎，各組結(jié)構(gòu)面切割組合，形成不穩(wěn)定巖塊，各破碎帶巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，且為地下水的集中出露點(diǎn)，對(duì)洞室圍巖影響較大。

（2）淺埋段及深卸荷帶對(duì)洞線穩(wěn)定性的影響

0+103～0+139洞段，洞頂圍巖厚度僅23m～35m，隧洞處于強(qiáng)風(fēng)化～弱風(fēng)化石英巖中。該段圍巖性狀條件差，開(kāi)挖過(guò)程中局部可能出現(xiàn)冒頂。建議施工應(yīng)及時(shí)支護(hù)與襯砌。

0+139～1+172洞段，洞室圍巖呈弱～微風(fēng)化，上覆圍巖單薄，該段洞線在施工中易發(fā)生塌方、掉塊，應(yīng)采取針對(duì)性的施工方法和及時(shí)支護(hù)，并加強(qiáng)勘察該洞線施工過(guò)程中地質(zhì)工作。

（3）地下水對(duì)洞室穩(wěn)定及邊坡施工的影響

根據(jù)引水隧洞鉆孔各類(lèi)巖石的壓水試驗(yàn)可知，一般透水率q＝1～7Lu，圍巖整體性良好，地下水出露主要以滴水、滲水形式為主；地下水對(duì)圍巖穩(wěn)定性影響小。透水率q=11～13Lu，進(jìn)口洞臉千枚巖中，層間裂隙較為發(fā)育，開(kāi)挖過(guò)程中易形成地下水的集中出露，建議施工中加強(qiáng)排水。洞臉開(kāi)挖后，將形成較高開(kāi)挖邊坡，破壞自然坡角，上部崩塌堆積物不穩(wěn)定，強(qiáng)風(fēng)化巖體受各組結(jié)構(gòu)面切割，巖體破碎，其穩(wěn)定性較差，建議明挖長(zhǎng)度約6m～8m。洞臉開(kāi)挖后，應(yīng)注意施工安全，對(duì)洞臉及側(cè)壁進(jìn)行襯砌保護(hù)。建議開(kāi)挖邊坡：崩塌堆積物為1∶1.5～1∶1.25，強(qiáng)風(fēng)化巖石為1∶1～1∶0.75。

5　結(jié)論與建議

（1）工程區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性較好，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，相應(yīng)地震基本烈度小于Ⅵ度，引水工程的各建筑物均可不設(shè)防。

（2）本工程引水線路較長(zhǎng)，但引水隧洞沿線出露的地層巖性較為簡(jiǎn)單，沿線出露的地層巖性有燕山期（r52）花崗巖、前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚狀粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖和第四系沖積、殘坡積和崩塌堆積物（Q4），巖石風(fēng)化差異性明顯，其中花崗巖風(fēng)化較淺，千枚狀粉砂質(zhì)板巖、變質(zhì)砂巖風(fēng)化較為強(qiáng)烈，另外沿構(gòu)造和巖性接觸帶有明顯的風(fēng)化加深?？紫稘撍x存于第四系松散堆積物中，是主要含水層，沿長(zhǎng)樂(lè)河分布的沖積堆積砂卵礫石層含、透水性較好，水量豐富。

（3）水廠地塊東部為山脊，地勢(shì)較高，向西至沖溝底部地面高程逐漸降低，沖溝底部地面較平坦；另外廠址地形南北方向走勢(shì)為南高北低。根據(jù)水廠地形條件和設(shè)計(jì)水廠地面高程，廠址東南部位為挖方，開(kāi)挖厚度較大，在廠址南側(cè)和東側(cè)形成較高開(kāi)挖邊坡；西北部位為填方。廠址處裸露的地層巖性有前震旦系板系群六段（Ptbn6）千枚狀板巖和第四系殘坡積層（Q4edl）含礫低液限粘土。建議設(shè)計(jì)根據(jù)水廠建筑物的布置、廠址地形條件、各巖土層分布及其物理力學(xué)指標(biāo)，選取持持力層和確定建筑物基礎(chǔ)形式。

（4）工程所需天然建筑材料的儲(chǔ)量和質(zhì)量滿(mǎn)足要求，砂、礫石料和塊石料主要采取商業(yè)購(gòu)買(mǎi)，碎石料可利用隧洞開(kāi)挖的花崗巖加工而成，微新花崗巖也可做塊石料使用。

（5）建議應(yīng)根據(jù)隧洞開(kāi)挖揭露的情況，加強(qiáng)地質(zhì)編錄工作，調(diào)整圍巖地質(zhì)參數(shù)；對(duì)引水隧洞區(qū)地下水的水質(zhì)進(jìn)行分析。便于對(duì)施工提出了針對(duì)斷層破碎帶及隧洞淺埋段、深卸荷段、巖爆、涌水處理建議。陜西水利

參考文獻(xiàn)：

[1]《江西省德興市潤(rùn)泉引水工程可行性研究報(bào)告》上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院.

[2]《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487－2008）.

[3]《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306—2015）.

（責(zé)任編輯：唐紅云）

中圖分類(lèi)號(hào)：P621

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