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达响水库坝址比选中地质因素分析

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  摘要:达响水库是一座以灌溉为主、结合发电并兼顾下游防洪等综合利用的中型水利枢纽工程,坝址区地质条件复杂,工程地质问题较多,对3个比选坝址4条坝线的工程地质条件进行了分析,并根据对比结果提出了推荐坝址。
  
  关键词:坝址选择;断层;地质条件及评价
  
  中图分类号:TV697 文献标识码:A 文章编号:
  
  达响水库位于广西省武鸣县右江上游武鸣河一级支流的两江河干流上,距武鸣县城约45km,是一座以灌溉为主、结合发电并兼顾下游防洪等综合利用的中型水利枢纽工程。水库控制流域面积38.0km2,总库容1880万m3。
  可研阶段共进行了3个坝址方案4条坝线的比选:分别为上坝址(1条坝线)、中坝址(2条坝线)和下坝址(1条坝线),四条坝线直线距离相距100~400m,其中中坝址两条坝线相距最近,约100m。
  1 上坝址工程地质条件及评价
  上坝址位于武鸣县两江镇伏夏屯东南约1.0km处,推荐坝型为堆石面板坝,坝顶高程287.5m,设计正常蓄水位280.8m,坝顶长度206.5m,最大坝高70.5m。
  ⑴拦河坝横跨两江河谷,河谷宽度35~50m,覆盖层厚度为8.9m,岩性主要为卵石层;卵石层多呈密实状态,局部中密,无不利下卧软弱层;河床卵石层级配不良,缺少细颗粒,具强透水性。
  ⑵坝基下伏砂岩和粉质砂岩,勘察揭露强、弱两种风化状态。
  强风化岩体厚度约2.8m,顶面埋深8.9m,底面埋深11.7m,底面高程221.78m;岩芯多呈短柱状和少量碎块状,发育高角度节理,节理面可见有锈染,按岩体结构分类属薄层状结构,按坝基岩体工程地质分类为Ⅳ2类岩体。
  弱风化岩体顶面埋深11.7m,顶面高程221.78m,岩体节理裂隙不发育~较发育,钻孔纵波波速一般3700~4400m/s,岩体完整性系数0.52~0.72,按岩体结构分类属互层状中厚~厚层结构,岩体强度较高,完整性相对较好,按坝基岩体工程地质分类为Ⅲ1类,由于试验取样相对较完整坚硬,建议按照Ⅲ2类考虑。
  ⑶勘探过程中,未揭露大的断裂、溶蚀及破碎带等地质构造,岩体中普遍存在少量高角度节理,多呈闭合状态,贯通性较差,由此推断坝基岩层存在强渗漏情况的可能性不大。
  ⑷由于河道常年有水,存在基坑排水问题,河床主要含水层为卵石层,具强透水性;特别是丰水季节,过流较大。在较高的水头压力下,卵石层内含的中粗砂可能产生涌砂;强风化岩体为中等透水性,若建基面座落于弱风化岩体中,应考虑强风化带基岩裂隙水的涌水量。
  ⑸右坝肩较为陡峭,基本无覆盖层,山坡上植被茂密;下伏基岩为砂岩,由于坡体裂隙和节理相对较发育,推测应该有强、弱两种风化状态;由于强风化岩完整性及稳定性较差,若作为坝基基础持力层,须进行固结处理。若厚度不是很厚,建议清除;参照其他部位弱风化岩体,弱风化砂岩完整性及稳定性较好,但存在倾向下游的结构面,做重力坝时应予以考虑。
  右坝肩发育两组节理,一组宽大裂隙;地质条件比较复杂,岩体风化表观较剧烈,推测透水性较高,坝肩可能存在绕坝渗漏问题。
  ⑹左坝肩基岩裸露,岩性为砂岩,山体局部高耸陡立,坡顶高程大于320m,相对高差超过75m;节理裂隙较发育,岩体完整性差,多呈弱风化状态;发育一组宽大裂隙和一组节理。
  左坝肩山体单薄,山体厚度仅80~120m,渗径较短,且岩层倾向下游,在下游形成临空面,现场已发现沿岩层面有水流出。另外,由于左坝肩发育一组宽大裂隙和节理,节理面及裂隙面有风化现象,且贯通性较强,渗径较短,渗流坡降大。左坝肩岩体总体评价为不良地质体,存在严重的渗漏及稳定问题。
  左坝肩表层岩体直观完整性相对较差,多被节理裂隙切割,推测左坝肩内部岩体完整性和强度较差。
  ⑺坝基(肩)抗滑稳定主要决定于坝体混凝土与基岩接触面的抗剪强度及岩体的抗剪强度;强风化岩体强度较低,完整性较差,存在不利于坝基稳定的结构面,抗滑、抗变形性能较差,不宜作为重力坝坝基。
  坝基(肩)座落于弱风化砂岩体,岩体工程地质分类为Ⅲ2类,岩体整体强度较高、较完整。
  勘察发现,岩层产状:走向NW287°~325°,倾向SW,倾角31°~34°。垂直坝轴线方向岩层倾角约30°,倾向下游。左右坝肩弱风化岩体均存在倾向下游的结构面,层面内有锈染及风化现象,不利于坝基抗滑稳定。且左坝肩岩层倾向下游,在下游形成临空面,现场已发现沿岩层面有水流出,蓄水后,在外力作用下,沿层面极易产生塌滑,是重大安全隐患。
  由于左坝肩岩体比较单薄,坝肩至下游厚度仅约80余米,对坝基(肩)稳定不利。
  2 中坝址工程地质条件及评价
  中坝址位于伏夏屯东南约0.75km处,仙居水电站附近,共2条坝线,分别为中坝线(仙居水电站上游100m)和新中坝线(仙居水电站),两条坝线距离约100m。由于两条坝线距离较近,地质条件基本一致,故综合一起阐述。
  ⑴坝址区河谷宽度约40~75m,河床部位覆盖层主要为卵砾石层,厚9.2~11.0m,呈中密~密实状态。
  ⑵卵石层具强透水性,且平均厚度大于9.2m,坝基渗漏量较大。
  ⑶中坝址存在F1断层带,断层带岩芯多破碎,属碎屑、碎块散体结构,岩块多夹岩屑和泥质物。断层带宽度约80m,基本跨越整个河床,走向平行于河床,长度推测应该大于500m,穿越整个中坝址区,深度大于31.8m(高程193.60m);不宜作为坝基。
  ⑷基坑开挖后卵石层厚度较大,渗透系数较高;下伏断层带宽度大,深度深,属中等透水,预计基坑涌水量较大;不建议作为坝基。
  3 下坝址工程地质条件及评价
  下坝址位于伏夏屯东南约0.6km处,共1条坝线,推荐坝型为堆石混凝土重力坝,坝顶高程276.7m,设计正常蓄水位272.8m,坝顶长度264m,最大坝高76.7m。
  ⑴拦河坝横跨两江河谷,河谷宽度约80m,钻孔揭露覆盖层厚度最大为5.2m,岩性主要为卵石层,局部夹0.6m的粘土层;卵石层多呈密实状态,局部中密,无不利下卧软弱层,河床卵石层具强透水性。
  ⑵坝基下伏砂岩,揭露为强、弱两种风化状态。
  强风化岩体河床部位坝基强风化岩体厚度1.7~5.8m,顶面埋深1.3~5.2m,底面埋深3~11m,底面高程204.36~212.62m,厚度不均。右岸坝基钻孔揭露强风化岩厚度14.8m,底面高程225.68m。左坝肩未进行钻探,从表观看基岩裸露,基本无强风化岩;强风化岩体破碎,岩芯分别呈短柱状和碎块状,节理裂隙较发育,按岩体结构分类属层状结构,按坝基岩体工程地质分类为Ⅳ类岩体。
  强风化岩体强度较低,完整性较差,存在不利于坝基稳定的缓倾角层面,抗滑、抗变形性能较差。
  弱风化岩体河床部位弱风化岩顶面最大埋深11m,最低顶面高程204.36m。右岸坝基弱风化岩埋深14.8m,顶面高程225.68m。弱风化岩体节理裂隙不发育~较发育,钻孔纵波波速一般3000~4500m/s,岩体完整性系数0.351~0.657,按岩体结构分类属互层状中厚~厚层结构,岩体强度较高,但完整性差,按坝基岩体工程地质分类为Ⅲ2类,是较好的重力坝地基。
  钻探发现,河床部位的DXZK1孔在孔深28.0m深度以下弱风化岩体相对破碎,岩体节理发育,节理面锈染,但钻孔声波测试结果未发现明显异常,基岩压水试验透水率在0.94~1.55Lu;DXZK2孔在孔深16.8~19.5m、26.0~32.1m、63.9~73.1m段弱风化岩体相对破碎,岩体节理发育,节理面锈染,但钻孔声波测试结果未发现明显异常。DXZK5孔在孔深55.0~68.5m段未取上岩芯,推测为断层破碎带。

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