贵州省凤冈县响滩子水库坝线工程地质评价

贵州省凤冈县响滩子水库坝线工程地质评价

了解工程基本地质条件，查明建筑物地基地层岩性、岩石（体）物理力学性质、结构构造等素，是分析和评价水库大坝地基承载力、抗滑稳定及渗流安全的关键。

1 绪 言

响滩子水库工程位于凤冈县南部的天桥乡龙凤村境内，地处乌江水系浑塘河右岸一级支流—车米河，位于车米河中游的长林子处，总库容303万m3。

2 坝线工程地质条件评价

受坝址区地形地质条件限制，可选择坝线位置单一，即位于勘探线附近，该坝线区地形对称较好，出露地层以中硬岩为主，岩体较完整，经处理后有建重力拱坝地形地质条件，设计拟定了砌石重力拱坝方案下面结合水工坝型枢纽方案布置，进行论述。

一、基本地质条件

1、地形条件

坝线河床宽7m，河谷宽高比为3.3。河谷为基本对称的“v”形横向河谷，两岸坡为横坡。

2.地层岩性及岩土结构

①覆盖层：坝线岸坡中下部多被第四系残坡积层（qedl）块石、砂质土分布，厚约1.5～3m。

②基岩：左岸914m、右岸912m高程以上段为石牛栏组（s1sh4）灰色灰绿色页岩夹瘤状灰岩、薄至中厚层瘤状灰岩，以下至河床段

为石牛栏组（s1sh1-3）灰至深灰色薄至中厚层泥灰岩、灰岩。

3.构造

构造裂隙：坝线两岸及河床发育3组构造节理裂隙外，两岸未见规模较大的卸荷裂隙分布。

4.岩体风化情况

左岸坡岩体强风化层厚：一般厚6～7.5m，弱风化层厚11～13m。右岸坡岩体强风化层厚：一般厚6～8m，弱风化层厚12～15m。河床岩体强风化层厚3～4m，弱风化层厚8～10m。

5.水文地质条件

坝址内岩体整体为弱至中等含水岩体，地下水以岩溶裂隙水为主，地下水均接受大气降水补给，沿强风化层或构造裂隙面由两岸向坝段河床排泄。两岸未见泉点出露，岸坡表层及靠近河床侧岸坡岩体透水率相对较大，靠近山体内侧和下部弱风化以下岩体透水性逐渐减小，为相对隔水岩体。

二、大坝工程地质评价

1.坝基岩体质量评价

⑴岩石（体）的物理力学性质

坝基(肩)持力层岩性不一，整个基面分布有砂质页岩、泥灰岩、页岩、灰岩。根据《水利水电工程地质勘察规范》中坝基岩体质量工程地质分类标准：页岩饱和抗压强度则多在7mpa以下，弹性模量1～3gpa，为软岩类；泥灰岩、灰岩等饱和抗压强度一般32～38mpa，弹性模量6～9gpa，属中硬岩类。坝基岩体质量工程地质分

类标准：属bⅲ2～cⅳ类岩体为主，薄至中厚层状结构。

⑵坝基岩体结构类型

①坝基岩体结构面分类及特征

按结构面的规模、特征，结构面对大坝稳定的关系，对坝线发育的主要结构面进行分类及其组合对坝基肩稳定影响评价，其结果详见表4·拱坝线主要结构面及其不利组合关系表。

拱坝线主要结构面特征及其不利组合关系表

表4

结构面名称 结 构 面 特 征 与大坝的关系

层面 走向n50～55°w，倾向ne， 倾角7～10°。除s1l、s1sh4为软岩层面外，其他均为硬质岩层面，层面粗糙度及起伏差不大，层间咬合一般。软岩层面平滑，起伏差小，层间咬合较差。 是坝基和两坝肩对大坝稳定起控制作用的底滑面。尤其是软岩层面更为不利。

软弱夹层及层间溶蚀夹泥层 与岩层产状一致。分布较少，除s1sh2泥灰岩中页岩夹层呈连续、不等厚层状分布外，其他多呈不连续、不等厚层状分布，强度低，厚度1～45cm。 分布在右岸坝肩和下游抗力岩体中，是两坝肩对大坝稳定起控制作用的底滑面，且易产生压缩变形，影响大坝稳定。

裂隙 (1)n75°w/ne∠80°~85°，为顺河或近顺河向；

(2)n30°e/nw∠80°~85°，与岸坡斜交；

(3)n20°w/ne∠80°~85°。一般延伸长度3～8m，裂隙宽度一

般0.3-1mm，裂隙频数0.2～0.4条/m。 ①是河床坝基和两坝肩岩体中的侧向切割面（侧滑面），在强风化层中局部形成卸荷，②组可能为右岸下游滑出面。

2.坝基、两坝肩地基条件对重力拱坝坝型适应性评价

重力拱坝线河谷不宽，为较对称的“v”型横谷，宽高比值较小，两岸地形总体较完整，两岸自然坡体稳定。

河谷左岸895m以下缓坡带为碎块石粘土残坡积物，厚约2～4m。密实度较差，工程特性差。

两坝肩和河床坝基强风化层和弱风化层顶部岩石强度相对较低，岩体节理裂隙较发育，岩体完整性较差，岩体工程特性较差，抗滑、抗变形性能差，不宜作中低砌石拱坝地基，需清除，其工程量不大。两坝肩和河床坝基弱风化中部的岩体岩石强度较高，岩体较完整，软弱层分布较少，地表地下岩溶洞穴不发育，岩体工程特性较好，抗滑、抗变形性能受结构面和岩石强度控制，地基承载力较大，经适当处理可满足中低砌石拱坝承载力和变形、抗滑稳定要求。坝肩局部分布的泥页岩岩体，工程特性差，岩性软弱，开挖暴露后风化水解迅速，地基承载力不能满足建筑物要求，且对大坝坝基及两坝肩抗滑稳定起控制作用，影响大坝稳定，需作置换等专门处理，即地基的承载能力和抗变形强度经采取适宜的地基工程处理后可满足地基应力要求。

坝基抗滑稳定性评价：坝基为中厚层泥灰岩，河床内地面起伏较小，除下游约70m处有一高约2.0m的跌坎外，无深潭和大的断

层破碎带横向切割等临空面。坝基内未见断层切割，强风化层内受裂隙切割等导致岩体破碎，弱风化带以下多闭合或尖灭，岩体相对较完整，裂隙的连通性较差，切割深度不大，但由于岩层平缓（10°左右），由此认为对坝基有沿层面发生深层滑动的可能性。坝基一定深度内(强风化层)岩体受节理裂隙切割，完整性较差，因此，对覆盖层、表层强风化中上部呈散体、碎裂结构层清除，坝体置于相对完整岩层上，岩体缓倾上游，岩层层面为滑动的主要控制结构面。须进行稳定计算及采取相应的处理措施。另外下游泄洪冲坑的形成可能会对坝基稳定不利。

坝肩抗滑稳定性评价：两坝肩岩体岩层缓倾上游，层面结构面是坝肩岩体的底滑面，层间咬合较好，但局部层间有多呈不连续的软弱夹层分布。两坝肩局部段发育的卸荷裂隙，对拱坝抗滑稳定不利，拱坝坝肩需嵌入卸荷带以下较完整岩体中。两坝肩发育的与河流向近一致或小角度斜交的结构面，对拱坝抗滑稳定不利。两坝肩可能的滑移模式为：左坝肩以n30°e组构造为上游拉脱面、以n75°w及n20°w组节理裂隙构造组合为侧向滑移面、以层面及层间软弱夹层为底滑面组合形成折线滑动面的滑动模式；右坝肩以n75°w组为上游拉脱面、以n30°e及n20°w组节理裂隙组合为侧向滑移面、以层面、层间软弱夹层和缓倾断层为底滑面组合形成折线滑动面的滑动模式。建议坝工人员按上述模式及相应物理力学参数进行抗滑稳定性分析。并对坝基及坝肩强风化带及层间软弱夹层采取清挖、扩挖、置换等相应的工程措施处理。各结构面组合关系参见图

1· 坝址裂隙赤平投影图。

图1坝址裂隙赤平投影图

由于坝基肩分布的岩体岩性不一，抗变形能力弱，整体上岩体弱风化以上抗压强度在多为10~35mpa以上，弹模多在2~9gpa以上，差异较大，故坝区存在压缩变形的可能，故建议坝基肩作适当嵌深的同时，为了提高坝基（肩）岩体整体性，克服地基刚度不均一性，在一定深度范围须对开坝肩夹层作专门的工程处理和对基面及应力扩散区进行固结灌浆等加强坝基肩抗力岩体整体性的处理措施。主要是改善因岩体内发育的裂隙带以及夹泥层及软岩夹层等的刚度，以增强地基的整体性，防止坝基（肩）应力分布不均匀，而导致坝体拉裂以至破坏。

4.渗漏和渗透稳定性评价

前述河谷两岸及河床多出露地层为s1sh1、s1sh2、s1sh3泥灰岩中等含水岩组，岩体透水性较强。912m高程以上为s1sh4页岩相对隔水岩组。河床底部有分布厚度较大的s1l相对隔水岩组。根据地表地质测绘及岸坡勘探孔揭露，该隔水岩组分布连续，微至新鲜岩体完整，透水率均小于5lu，透水性弱，隔水性能好。但地层受产状影响两岸不对称，左岸距此（s1l）相对弱透水层较近，而右岸则较远。根据勘察资料，左岸地下水平均水力坡降为16％，右岸受四、五号冲沟切割，地下水水力坡降平缓，平均水力坡降为6％，河床地下水与河水位一致。河谷两岸及河床强、弱风化带岩体透水量大，两岸865m高程以上岩体透水量较大，865m高程以下岩体透

水量小，河床852m高程以上岩体透水量较大，852m高程以下岩体透水量小。建坝后存在河床坝基浅层渗漏和坝肩绕坝渗漏问题，对坝体稳定存在影响。