三岔河水庫區(qū)工程地質條件分析

陰 松

（貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002）

0 概述

三岔河水庫工程區(qū)位于貴州省務川縣黃都鎮(zhèn)境內，屬于長江流域烏江水系洪渡河上游豐樂河左岸二級支流。擬建大壩壩型為混凝土重力壩，壩高66 m，回水線長1.14 km，正常蓄水位919 m，總庫容約180萬m3。工程規(guī)模屬于Ⅳ等小（1）型水庫。

1 基本地質條件

1.1 地形地貌

工程區(qū)總體為中山溶蝕構造地貌區(qū)。庫區(qū)河段蜿蜒曲折，河床總體平順，未見陡坎、深潭等現象，常年有地表明流。庫岸自然邊坡較陡，局部陡峭，大多基巖裸露，植被覆蓋較好。

1.2 地質構造

工程區(qū)地處大地構造單元屬羌塘-揚子-華南板塊、揚子陸塊、黔北隆起區(qū)、遵義臺地區(qū)、鳳岡南北向構造變形區(qū)[1]。區(qū)內構造主要為NNE向的新華夏系構造體系，由一系列走向N10°～40°E褶皺和壓扭性斷層組成，相伴有規(guī)模較小的NW向的壓性斷層和張性斷層，見圖1。

圖1 區(qū)域構造綱要圖

庫區(qū)位于務川復向斜西翼與黃巖洞背斜東翼之間，地質構造主要為斷層和大型裂隙。

（1）斷層：水庫區(qū)發(fā)育余家灣斷層（f1），該斷層NE端起于庫腰左岸邊，沿鄒溪溝左岸斜坡帶沿SE向延伸，穿過余家灣村寨止于黃都斷層上，全長2.43 km，為壓性逆斷層，傾向NW，傾角81°。斷層帶寬0.2 m～1 m，無明顯斷距，斷層帶巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，鈣質、泥質膠結，膠結程度較好，無架空現象，影響帶寬3 m～5 m，上、下盤均為寒武系中上統婁山關群地層，巖層產狀變化較小。

（2）大型裂隙：工程區(qū)為深切溝谷地貌，兩岸地形陡峭，基巖裸露，結構面發(fā)育，局部有大型貫通性結構面相互切割導致巖塊脫落形成的凹陷負地形分布。其中在庫腰右岸至豐樂公路邊（高程1125 m～1140 m）發(fā)育2組裂隙：①第一組產狀N25°～40°W/SW∠80°～85°,寬 0.5 m～2 m，充填粘土、巖屑等，延伸長度35 m～50 m，發(fā)育深度8 m～15 m，為構造裂隙，在重力作用下追蹤發(fā)育形成貫通性裂隙，該組裂隙在庫腰S6泉水附近亦較發(fā)育；②第二組產狀N70°～85°E/SE∠80°～85°，寬1 m～3 m，充填粘土、巖屑、樹根等，延伸長度5 m～8 m，局部大于10 m，發(fā)育深度10 m～15 m，該組裂隙在庫腰右岸位置較高處的公路轉彎處共發(fā)育3條，其規(guī)模較大；上述兩組裂隙相互切割導致局部巖體失穩(wěn)垮塌，見圖2。

圖2 工程區(qū)主要裂隙相對位置圖

1.3 地層巖性

庫區(qū)下游鄒溪溝與黃都河匯口一帶河床及兩岸為∈2-3ls1灰色含鈣質白云巖、白云巖。庫壩區(qū)大部分河床及兩岸一帶為∈2-3ls2白云巖、灰質白云巖夾白云質灰?guī)r、灰?guī)r。庫尾河段河床及兩岸為O1t灰?guī)r夾白云質灰?guī)r、白云巖，下部為頁巖。鄒溪溝上游河段河床及兩岸為O1h灰?guī)r夾生物灰?guī)r。

1.4 節(jié)理裂隙

壩址區(qū)地層連續(xù)，巖層呈單斜產出，巖層產狀為N10°～20°E/SE∠20°～23°，傾向上游微偏左岸，無大型構造通過，總體連續(xù)完整。表層巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，局部規(guī)模較大。另外壩址兩岸均有卸荷裂隙發(fā)育，且延伸方向與河流方向近于一致，傾向河床，傾角70°～85°，連通率60%～70%。壩址區(qū)主要的節(jié)理裂隙統計見表1。

表1 壩址區(qū)主要結構面

2 巖溶水文地質特征

2.1 巖溶發(fā)育特征

庫區(qū)出露地層巖性以碳酸鹽巖為主，除庫尾上游至分水嶺一帶有碎屑巖出露外，大多為可溶巖地層，巖溶總體發(fā)育。根據巖溶形態(tài)及發(fā)育規(guī)律，可分為地表巖溶和隱伏巖溶。①地表巖溶形態(tài)主要為洼地、落水洞及溶蝕裂隙，在工程區(qū)NE向的三合場、老鴉樹等村寨附近發(fā)育最甚，洼地、落水洞的長軸方向多與巖層走向一致。②隱伏巖溶形態(tài)主要有溶洞、巖溶管道等，在庫岸較高的斜坡地帶、河床、兩岸∈2-3ls2地層內均有溶洞分布，在庫腰及下游鄒溪溝村寨對岸均有巖溶泉發(fā)育。

根據工程區(qū)巖溶發(fā)育特點綜合分析，其巖溶發(fā)育具有如下特點：①巖溶發(fā)育嚴格受巖性控制，即碳酸鹽巖較純的地層巖溶比碳酸鹽巖與碎屑巖相間分布的地層更發(fā)育；②巖溶發(fā)育受深度控制，即淺表巖溶比深部巖溶更發(fā)育[2]。

2.2 水文地質特征

2.2.1 地下水的類型及分布

根據巖性、巖層的水理性質及地下水的賦存狀態(tài)，庫區(qū)出露巖性以白云巖、白云質灰?guī)r、灰?guī)r等碳酸鹽巖為主，地下水以裂隙溶洞水為主，局部為基巖裂隙水；在鄒溪溝源頭附近出露地層巖性為碎屑巖與碳酸鹽巖互層，地下水類型為基巖裂隙水和裂隙溶洞水共存。

2.2.2 地下水的補給、徑流、排泄

庫區(qū)地下水主要接受大氣降水補給，通過洼地、落水洞、裂隙、溶隙下滲補給；主要徑流方式為脈狀流和管道流，運移方向主要受地形地貌、地層巖性的控制，總體上在分水嶺地帶接受降雨滲入補給后，垂直河床運移，最終呈集中型和分散型補給河水[3]。

2.2.3 巖溶水動力條件

庫區(qū)河谷地層巖性以碳酸鹽巖為主，鄒溪溝源頭附近為碎屑巖與碳酸鹽巖互層結構，地表坡面流下滲后垂直河流運移，最終以泉或其它分散方式向河內排泄，在庫區(qū)溝底或坡腳發(fā)育多個泉水，各特性見表2。

表2 庫區(qū)泉水特性統計表

結合壩址區(qū)鉆孔地下水位觀測情況分析，兩岸坡地下水位高于河床，鄒溪溝干流為常態(tài)流，兩岸部分切割深、積水面積較大的支溝也為常態(tài)流，且在庫區(qū)溝段內發(fā)育多個泉水，溝水具有越往下游流量越大的趨勢。庫區(qū)兩岸地下水總體垂直河流徑流，為地下水補給河水。

2.2.4 水化學特征

對壩址區(qū)水樣進行水質簡分析試驗，成果見表3?？梢妿靺^(qū)水屬于弱堿性水；參照《水利水電勘察技術規(guī)范》(GB 50487-2008)，該水樣對混凝土結構物無一般酸性型、碳酸型、重碳酸型、鎂離子型、硫酸鹽型的可腐蝕性，對鋼筋混凝土中鋼筋無氯鹽、鎂鹽和硫酸鹽等腐蝕性[4]。

表3 水質簡分析成果表

3 庫區(qū)滲漏分析

3.1 左岸滲漏分析

庫區(qū)左岸朱四壩沖溝發(fā)育，全長約2.26 km，總體往SW向徑流補給黃都河，溝底水力坡降約10%。與水庫之間的山體厚度超過1.36 km，之間山體最高高程為1210 m。出露地層為∈2-3ls2白云巖、灰質白云巖、白云質灰?guī)r等。朱四壩附近地下水徑流方向主要自SE往NW向徑流，結合鉆孔地下水位觀測情況，庫區(qū)與朱四壩沖溝之間存在地下分水嶺，且地下分水嶺水位峰值高于水庫正常蓄水位高程919 m。在庫腰左岸有余家灣（f1）斷層發(fā)育，該斷層走向與河流流向近于平行，斷層帶寬0.2 m～0.5 m，無明顯斷距，斷層帶巖體節(jié)理較破碎，但無架空現象，亦無沿斷層發(fā)育巖溶管道的可能，即該斷層為非導水性斷層，水庫蓄水后不會沿左岸集中向庫外滲漏。庫區(qū)鄰谷滲漏分析圖見圖3。

圖3 左、右岸鄰谷滲漏分析剖面圖

3.2 右岸滲漏分析

庫區(qū)右岸有低鄰谷（閻王溪）發(fā)育，該沖溝全長約4.2 km，溝底水力坡降5%～15%，沖溝延伸方向與鄒溪溝近于平行。庫區(qū)與沖溝之間山體厚度1.73 km，與鄰谷之間山頭高程1290.9 m，出露地層為∈2-3ls2白云巖、白云質灰?guī)r、灰?guī)r等，無垂直庫區(qū)河段的構造破壞。在庫區(qū)右岸坡地表未見溶洞、落水洞等巖溶發(fā)育，根據鉆孔地下水位觀測情況及其它水文地質條件綜合分析，庫區(qū)右岸地下水位總體低平，與閻王溪之間有地下分水嶺分布，且地下分水嶺高程遠高于水庫正常蓄水位919 m，即水庫蓄水后不會向右岸的低鄰谷集中滲漏。

3.3 庫尾及庫底滲漏分析

庫尾正常蓄水位以上河段河床水力比降為15%～30%，溝內常年有地表徑流，且位置較高一帶有1 m頁巖、粉砂質頁巖等碎屑巖分布，巖層傾向上游，水庫蓄水后不會通過庫尾向庫外滲漏。

在庫腰S6泉水附近，上游一定范圍的河段內有貫通性溶蝕裂隙發(fā)育，上游河水通過溶蝕裂隙下滲補給地下水，但均通過S6泉水排出地表補給河水。兩岸山體雄厚，S6泉水下游河段常年有地表徑流，兩岸有泉水補給。根據同期對不同河段的測流結果，其庫壩區(qū)河水流量具有往下游逐漸增大的趨勢，水庫蓄水后不會通過庫底集中向庫外滲漏。

3.4 繞壩滲漏分析

庫區(qū)左、右岸地下水位均高于河床水位，但水力坡降較小，總體低平，水庫蓄水后可能會通過壩肩建基面附近巖體節(jié)理裂隙向庫外滲漏，但可通過防滲帷幕處理。在鄒溪溝出口河床附近及右岸（黃都河左岸坡腳一帶）未見泉水發(fā)育；左岸S1泉水的補給源位于SE側的朱四壩一帶，該區(qū)域的地下水徑流方向為自SE往NW向徑流，其間通過節(jié)理裂隙或其他徑流通道穿過余家灣斷層，其控制積水面積與泉水流量匹配。擬建壩址河床建基面以下未見巖溶管道，水庫蓄水后不會繞兩庫岸或河底向黃都河滲漏。

4 結語

以庫區(qū)基本地質條件為基礎，重點探究其巖溶水文地質特征，最后對庫區(qū)滲漏可能性進行綜合分析，得出該處建壩蓄水后不會出現通過左右岸、庫尾集中向庫外滲漏情況，庫首繞壩滲漏可通過防滲帷幕處理。