檀山溝水庫(kù)壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及主要地質(zhì)問(wèn)題淺評(píng)

李 嶸

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西太原 030024）

1 工程概況

檀山溝水庫(kù)位于盂縣檀山溝村上游的檀山溝河干流上，主要用于解決盂縣工農(nóng)業(yè)灌溉以及生活用水。水庫(kù)大壩擬采用堆石混凝土重力壩，設(shè)計(jì)壩頂相對(duì)高程為40.9 m，壩基底相對(duì)高程為1.5 m，壩底最大寬度為34.25 m，擬建水庫(kù)正常蓄水位相對(duì)高程為34.7 m，設(shè)計(jì)洪水位相對(duì)高程為37.15 m，校核洪水位相對(duì)高程為39.45 m，庫(kù)容為122.0×104m3。

2 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

壩址位于檀山溝村上游約1.4 km處，該處河流流向?yàn)镹72°E，河床地面相對(duì)高程為3.0～8.5 m，河道寬約 260 m。河谷呈“V”字型，左岸坡坡度 30°～35°，右岸坡坡度50°～55°。兩岸坡大多基巖裸露，局部被松散層覆蓋，松散層厚度小于5 m。

壩址區(qū)主要物理地質(zhì)現(xiàn)象為基巖風(fēng)化，由于巖體較完整，礦物顆粒細(xì)微均勻，結(jié)構(gòu)致密，風(fēng)化程度相對(duì)較弱。強(qiáng)風(fēng)化帶表現(xiàn)為巖體裂隙發(fā)育，巖石棱角不清，錘擊易碎，斷面可見(jiàn)新鮮面，用鎬可挖掘。弱風(fēng)化帶裂隙較發(fā)育，巖石棱角可見(jiàn)，巖體多被切割成小塊狀，裂隙間有次生礦物充填，錘擊聲脆，斷口為新鮮面，不能用鎬挖掘，需爆破開(kāi)挖。左岸基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚2～3 m，弱風(fēng)化層厚4.0～6.0 m，右岸基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚3～4 m，弱風(fēng)化層厚4.0～6.0 m，壩基強(qiáng)風(fēng)化層厚1.5～3.5 m，弱風(fēng)化層厚2～3 m。巖體中黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖的風(fēng)化程度較變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖強(qiáng)烈。

2.2 地層巖性

壩址區(qū)覆蓋層有第四系上更新統(tǒng)坡洪積層（Q3dpl），巖性為含碎、塊石淺黃色低液限粉土，厚0～5 m；全新統(tǒng)洪沖積（Q4pal），巖性為卵石混合土、級(jí)配不良礫，厚0～2 m。壩址區(qū)基巖為中生界龍華河群榆林坪組（Arlny）巖層，巖性以變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖為主，夾有少量黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)巖層產(chǎn)狀在右岸坡不明顯，左岸為N20°～30°E/NW∠5°～8°，從垂直河谷的剖面上看，巖層在總體向上游傾斜的同時(shí)還向左岸微傾。

區(qū)內(nèi)發(fā)育有節(jié)理裂隙，左岸節(jié)理裂隙主要發(fā)育一組：N0°～20°W/SW∠70°～90°。裂隙多微張與閉合，泥質(zhì)充填或無(wú)充填，延伸不遠(yuǎn)，裂隙多發(fā)育于黑云角閃片斜長(zhǎng)麻巖中，而二長(zhǎng)花崗巖體則發(fā)育較少，與河流近于垂直。

2.4 水文地質(zhì)

壩址區(qū)地下水類(lèi)型主要為變質(zhì)巖類(lèi)裂隙水，賦存于變質(zhì)巖裂隙孔隙中。兩岸鉆孔地下水位均高于河谷水位，地下水由兩岸補(bǔ)給河床。

河床地下水位埋深1.0～1.5 m，水位相對(duì)高程為4.5 m左右。

從鉆孔壓水試驗(yàn)分析，基巖透水率多小于10 Lu，屬弱透水層，在壩基埋深14 m以上局部地段呂榮值達(dá)13.3 Lu，屬中等透水層?？傮w分析，基巖強(qiáng)風(fēng)化層屬中等透水層，弱風(fēng)化與新鮮層屬弱透水層。

2.5 巖體物理力學(xué)性質(zhì)

榆林組變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖：干抗壓強(qiáng)度103.6～139.4 MPa，平均值 121.1 MPa；飽和抗壓強(qiáng)度（Rc）為70.4～99.8 MPa，平均值為 86.2 MPa；天然密度為 2.61～2.67 g/cm3，平均值為 2.64 g/cm3；飽和密度為 2.64～2.70 g/cm3，平均值為 2.67 g/cm3；飽水率為 0.16%～0.35%，平均值為0.21%；飽和變形模量為（2.13～2.49）×104MPa，平均值為 2.23×104MPa；飽和抗剪斷試驗(yàn)，C′為 30.8～39.7 MPa，平均值為 34.3 MPa，Φ′為 28.9°～33.4°，平均值為31.2°；泊松比烘干狀態(tài)時(shí)為0.20～0.25，平均值為0.23，飽和狀態(tài)時(shí)為0.22～0.29，平均值為0.25；軟化系數(shù)為0.66～0.76，平均值為0.71。

榆林組黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖：干抗壓強(qiáng)度為102.3～130.2 MPa，平均值為 119.5 MPa；飽和抗壓強(qiáng)度為 71.1～92.6 MPa，平均值為 86.5 MPa；天然密度為2.69～2.75 g/cm3，平均值為 2.72 g/cm3；飽和密度為2.70～2.76 g/cm3，平均值為 2.73 g/cm3；飽水率為 0.19%～0.25%，平均值為0.22%；飽和變形模量為（2.12～2.56）×104MPa，平均值為 2.23×104MPa；飽和抗剪斷試驗(yàn)，C′為 29.8～32.5 MPa，平均值為 31.1 MPa；Φ′為29.9°～31.8°，平均值為 30.8°，泊松比烘干狀態(tài)時(shí)為0.21～0.27，平均值為 0.24，飽和狀態(tài)時(shí)為 0.23～0.32，平均值為0.27；軟化系數(shù)為0.70～0.75，平均值為0.72。

據(jù)壩址鉆孔物探聲波測(cè)試，巖體縱波波速范圍值左岸為 2 167～4 393 m/s，右岸為 3 277～4 405 m/s，壩基為 3 027～4 341 m/s。

3 壩址區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題及評(píng)價(jià)

3.1 建基面選擇

壩基基巖強(qiáng)風(fēng)化層承載力低，不能滿(mǎn)足壩基持力層要求，壩基基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚1.5～3.5 m，弱風(fēng)化層厚2～3 m。建議將壩體置于基巖微風(fēng)化層。

3.2 壩基滲漏

壩基基巖滲漏主要是變質(zhì)巖風(fēng)化層的滲漏。經(jīng)估算，壩基滲漏量約為479 m3/d，建議對(duì)壩基特別是強(qiáng)風(fēng)化層進(jìn)行帷幕灌漿處理。

3.3 繞壩滲漏

從兩岸坡鉆孔壓水試驗(yàn)資料分析，壩體左岸透水率最大為9.0 Lu，右岸透水率最大為5.67 Lu，小于10 Lu，屬弱透水層。定量估算左岸繞滲量約126 m3/d，右岸岸繞滲量約34 m3/d。建議采取適當(dāng)帷幕灌漿防滲處理。

3.4 壩肩抗滑穩(wěn)定性分析

左壩肩為巖質(zhì)邊坡，巖層屬于中生界龍華河群榆林坪組（Arlny）厚層-巨厚層變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖夾黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖。整體邊坡陡立，坡度為40°～45°。左壩肩巖層產(chǎn)狀為 N20°～30°E/NW∠5°～8°，傾向山里偏上游。巖體內(nèi)主要發(fā)育一組節(jié)理裂隙，產(chǎn)狀為N0°～20°W/SW∠70°～90°，走向與壩肩近垂直，巖層與節(jié)理裂隙的組合關(guān)系對(duì)巖體穩(wěn)定較為有利，巖體宏厚，巖石堅(jiān)硬，巖體無(wú)軟弱夾層，下游無(wú)臨空面，分析左壩肩邊坡整體穩(wěn)定性好，岸坡穩(wěn)定。

右壩肩為巖質(zhì)邊坡，巖層屬于中生界龍華河群榆林坪組（Arlny）厚層-巨厚層變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖夾黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖。坡度在正常蓄水位以下約為50°，在正常蓄水位以上為30°～35°。右壩肩多由巨厚層的變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖組成，巖層產(chǎn)狀不明顯，發(fā)育順河向的卸荷裂隙及強(qiáng)風(fēng)化巖體，強(qiáng)風(fēng)化巖層厚2 m左右，巖體內(nèi)無(wú)軟弱夾層，弱風(fēng)化及新鮮巖石堅(jiān)硬，下游無(wú)臨空面，分析右壩肩邊坡整體穩(wěn)定性好，岸坡穩(wěn)定。建議對(duì)右壩肩進(jìn)行削坡處理，清除強(qiáng)風(fēng)化巖層和破碎巖體。

3.5 壩基基坑涌水

河床中有河水流過(guò)，河床基巖為變質(zhì)巖，強(qiáng)風(fēng)化層中有基巖裂隙水存在，地下水埋深較淺，施工過(guò)程中存在基坑涌水問(wèn)題，需采取排水措施。

3.6 地基承載力及開(kāi)挖邊坡

壩址區(qū)各巖性承載力及開(kāi)挖邊坡地質(zhì)值建議如下：變質(zhì)二長(zhǎng)花崗巖強(qiáng)風(fēng)化層0.6～0.8 MPa，弱風(fēng)化層 2.0～2.5 MPa，黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖強(qiáng)風(fēng)化層0.4～0.6 MPa，弱風(fēng)化層 1.8～2.0 MPa。開(kāi)挖邊坡地質(zhì)建議值：基巖1∶0.3～1∶0.5。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)壩址區(qū)地質(zhì)條件的分析研究，可知壩址區(qū)壩基、壩肩穩(wěn)定性較好，主要存在壩基滲漏、繞壩滲漏等問(wèn)題，建議加強(qiáng)施工地質(zhì)工作。