摘要：在介紹通城縣東沖水庫庫壩的水文地質、工程地質條件的基礎上，較詳細地評價了庫壩的水文地質、工程地質條件，并對壩基的穩定和安全防護提出了合理建議。
　　關鍵詞：水庫庫壩;壩基的水文地質;工程地質條件及評價;安全防護方案;東沖水庫。
　　Abstract: In the basis of introduced the county Dongchong reservoir dam hydrogeological, engineering geological conditions, detailed evaluated reservoir dam of hydrogeological, engineering geological conditions, and the dam foundation stability and security to offer reasonable proposal.
　　Key words: reservoir dam; dam foundation engineering geological conditions and hydrological geology; evaluation; security protection scheme; Dongchong reservoir
　　中圖分類號：TV62 文獻標識碼：A 文章編號：
　　1.前言
　　隨著國家經濟的發展，以及對人民生命財產安全的擔憂，國家對一些舊的庫區壩基的整險加固工程的投入，本著對人民生命財產負責，對東沖水庫庫區壩基進行水文地質工程地質評價，東沖水庫位于通城縣大坪境內，陸水河上游支流，鐵柱河源頭，水庫控制面積有10平方公里，匯集有七里沖水庫泄水，河道總落差300m。
　　2.壩基工程地質條件及評價
　　2.1壩基地質概況
　　1)地形地貌
　　壩址區為低山丘陵區，河流自七里沖水庫流入本區，壩址正位于南北向河段上。大壩由主壩和副壩組成，主壩壩址右岸地表坡度約為30°～40°左右，山頂高程174.40米左右，主壩與副壩間由小山體相連，其地表坡度為30°～50°左右，局部較陡地段達到60°，山頂高程被削平后與主壩同高。副壩左岸山體地表坡度為30°～40°左右，局部較陡地段達到60°，山頂高程214.5m。
　　2)地質構造
　　東沖水庫是東沖小巖體的南緣地帶。本區構造部位處于新華夏系巨形第二沉降帶的次一級隆起帶，燕山和喜山期產生的新華夏系構造和一系列北東向斷裂構造組成了該區的主要構造形跡。
　　a.斷裂
　　區內斷裂主要為近北東向的平推逆斷層：
　　①麥市壓扭性斷裂，走向30～35°，傾向西，傾角40～60°。該斷層北起楠林橋，經過塘湖(水庫左側約10公里)，呈北東向延伸入湖南境內，長約90公里，斷裂帶寬30～50米，沿斷裂帶普遍有角礫巖、靡棱巖及螢石石英脈等。
　　②鯉港壓扭性斷裂，與麥市斷裂平行發育，北起青山，經過水庫右側向云溪方向延伸，走向30～40°，傾向西，傾角60°左右。
　　b.褶皺
　　區內褶皺不甚發育，地質測繪只發現副壩左壩肩有柔褶現象。
　　3)地層巖性
　　壩址區出露的巖層主要有燕山晚期的巖漿巖和寒武系上統灰巖。副壩左端及其以東、主壩左壩肩中下部、右壩肩下部、溢洪道西南面方向幾全為寒武系上統地層;主壩下游主要出露為寒武系泥質條帶狀灰巖;而主副壩之間山體及溢洪道斷續可見兩種巖體相互穿插、迭置等現象，主要體現出巖體后期侵入的特點;址區地表大多為第四系松散堆積物覆蓋呈零星分布。現由老至新將各地層主要特征分述如下：
　　a.燕山晚期巖漿巖(ηr53b)
　　該巖層主要出露于大壩溢洪道及庫內，黃白帶淺肉紅色片理化花崗巖，細～中粒結構，塊狀構造，屬燕山晚期二云二長細粒花崗巖，其礦物成分由斜長石，鉀長石、石英、黑云母、白云母組成。巖體風化程度較深，一般數米～數十米，地表多為強風化產物，疏松，易散，用力碾多呈砂狀，部分地表近為全風化狀，巖石強烈片理化成毫米級左右的片狀小巖片，其產狀為310°～320°∠60°～40°，本次鉆探揭露，大壩下伏有0.5～3.5米厚不等的花崗巖體，弱風化狀，且上覆于灰巖之上。
　　b.寒武系上統泥質條帶灰巖( €3 )
　　灰色、青灰色，風化后呈黃灰色，為薄層泥質條帶灰巖，該巖層風化后極明顯表現為以近水平波狀泥質條帶突出等特征，其片理產狀為330°～340°∠30°～40°，片理一般為1厘米左右厚。該組巖體主要出露于主壩右壩肩及壩體西南部，在壩體中從平面上與花崗巖呈彎曲狀交錯出露;垂直斷面上，鉆孔揭露，見花崗巖在該巖層之上，蝕變較少。
　　c.第四系(Q4)
　　1、殘坡積層(Q4del)
　　灰黃色、棕黃色粉質粘土夾灰巖風化小碎塊，水庫上游區主要為砂土夾花崗巖風化碎塊，主要分布于區內斜坡坡腳及由風化碎石組成的緩坡地帶，結構呈稍密～中密狀。壩體下殘留有殘坡積地層，厚度為4.9～13.6米，主要分布于兩壩肩。
　　2、沖積層(Q4al)
　　主要分布河床附近，現已多被辟為耕土或被圍砌為魚塘。成分以灰褐色～灰黃色粉質粘土為主，含有中～粗砂土、砂礫石等，土質均一性差。本次鉆探在ZK7、ZK10鉆孔有分布，分布厚度0.7m。
　　3、崩積土(Q4)
　　崩積物主要由砂巖巖塊、碎石夾粘土組成，成分復雜，大多數分布于地形陡峭部位，厚度變化大，結構松散。本次地質調查在溢洪道下游段有分布，厚度在2～5米，主要受洪水沖刷崩落堆積形成。
　　4)地下水類型
　　壩址區屬濕潤多雨氣候，多年平均降水量為1510 ml ,降雨多集中于4～9月份，12～2月份多為枯水期。流域內基巖裸露，巖溶不甚發育，每當雨季，山洪爆發，河水爆漲，由于地表水文發育，降水多匯集成地表徑流，少部分通過基巖裂隙滲入地下，并受地層巖性、巖體風化程度、構造條件的限制。
　　壩區位于鄂東南一級剝夷面，按其巖性、構造、地貌及所處位置，屬于中等富水區。地下水的運動與地形、地層產狀和裂隙發育程度有明顯的關系，其主要特征是：地表水分水嶺與地下水嶺一致，兩岸地下水補給河水，并順層面裂隙及構造裂隙由上游向下游徑流，庫區局部庫水補給地下水。
　　壩址區地下水按其含水介質特征，可分為基巖裂隙水和第四系松散介質孔隙水。基巖裂隙水主要賦存于壩址區全、強風化帶及弱風化帶裂隙中，受大氣降水和同一含水層中地下水的補給，部分受庫水的補給，具有一定的承壓性，賦存和運移在斷層破碎帶和基巖裂隙中，以滲透水形式就近向附近沖溝等低洼地帶排泄或直接排泄于下游雋水港中。受雋水港河谷切割較深的影響，巖層裂隙水一般埋深較大，近河谷部位與河水位相近。第四系孔隙水主要賦存于第四系松散堆積物中，受大氣降水影響，順坡運移，并于堆積物前緣排泄。
　　總體來看，區內山體雄厚，地下水滲流相對較長，地下水埋藏較淺，河谷水動力條件屬補給型，水文地質條件比較簡單。地下水均屬HCO3-Ca-Mg型，對混凝土無腐蝕性。
　　5)巖土風化特征
　　巖體風化主要受地形地貌、地層巖性、地質構造及地下水等因素的影響，是外營力的重要表現，由于該區屬于亞熱帶溫濕氣候，四季分明，年降雨量充沛，巖石的物理化學風化作用極為明顯，以化學風化作用為主。
　　壩基下伏為泥質條帶狀灰巖及燕山晚期二云二長花崗巖，從結構上可見為花崗巖包圍舌狀灰巖體或以捕濾體狀包圍灰巖體，兩者間為直間接觸。受其結構、構造及礦物成分等因素及地形地貌條件的控制，壩址區大部分地區已形成強～全風化花崗巖，壩區出露基巖大部分為強～弱風化狀態，河床中心屬弱～微風化狀態。根據地表調查及地質鉆孔資料，將壩址區地層分為強風化帶、弱風化帶及微風化帶。分述如下：
　　a) 強風化帶
　　巖石結構大部分破壞，風化裂隙發育，巖石呈碎片狀，礦物成分變異大，巖石結構本身變得疏松，強度低，巖石內部尚保持原巖特征。壩區強風化灰巖呈灰黃色、灰色，連結性弱。鉆孔巖心破碎，主要呈碎塊狀，產芯率低。強風化帶在壩區大面積出露，風化深度不等，據地面地質觀察結合鉆探資料，強風化帶深度1～12.7m。
　　b) 弱風化帶
　　巖石沿裂隙、層面有明顯風化現象，風化裂隙較發育，巖石強度降低，錘擊有啞聲，巖石整體性一般。鉆探取芯多呈短柱狀、餅狀或碎塊狀，少數呈柱狀，裂隙面粗糙，裂隙面上有紅色鐵質浸染，裂隙一般呈張開性，無充填物。
　　c) 微風化帶
　　巖石風化裂隙一般發育，裂隙面一般較新鮮，少量被鐵質浸染，巖石強度小于小刀，錘擊聲較清脆，巖石整體性較好。壩區微風化泥質砂巖、砂頁巖呈灰色、灰黑色狀，鉆探取芯多呈短柱狀、柱狀，少數呈長柱狀。
　　2.2壩基區主要工程地質條件及評價
　　1)壩基巖體風化特征及完整性
　　壩區出露基巖寒武系上統泥質條帶狀灰巖及燕山晚期二云二長花崗巖。灰巖巖質較堅硬，抗風化能力相對較強，經本次地質調查及地質鉆探揭示，壩區灰巖巖體地表很少見強風化巖石，地表基巖多呈弱風化狀，弱風化帶厚5～7m，下部為微風化層，本次鉆探進入微風化層3～6m，未揭穿此層。鉆探巖芯采取率50～70%之間，RQD指標在20～40%之間，巖體完整性較差，主要與巖體隱性節理發育有關。
　　花崗巖體處于邊緣相帶，呈蠕英結構，片麻狀構造，壓碎現象較發育，其礦物成分主要為微斜條紋長石、黑云母、白云母、絹云母、高齡石等。巖體抗風化能力相對較弱，巖體風化后多呈灰黃褐色。經本次地質調查及地質鉆探揭示，花崗巖體強風化帶有1～12.7m，弱風化帶一般有數米～上十米，下部為微風化層，本次鉆探未揭穿此層。地表多為強風化產物，疏松，易散，部分地表為全風化狀，巖石強烈風化成毫米級左右的片狀小巖塊。強風化帶巖芯采取率40～50%之間，RQD指標幾乎為零;弱風化帶巖芯采取率50～70%之間，RQD指標在10～40%之間;巖體完整性差，主要與巖體隱性節理發育有關。
　　2)壩基巖體滲透特性
　　為了解壩基及壩肩巖體的透水性，在本次勘察過程中對部分鉆孔進行了壓水試驗, 經鉆孔壓水試驗揭示，壩基花崗巖體強-弱風化帶透水性較強，屬中等透水層;泥質條帶灰巖體透水性相對減弱，其透水性以中等透水性為主導，弱風化帶透水性次之。
　　3)壩基巖土體強度評價
　　本次地質勘察，對場區巖土體物理力學性質未做過多研究，借用場區已有工程及成果資料，提出以下巖土體物理力學性質指標建議值供設計使用。
　　土體物理力學指標建議值 表2-1

項目 地層	濕密度 (g/cm3)	干密度 (g/cm3)	內聚力 (kPa)	內磨擦角φ (º)	允許坡降	滲透系數 cm/s
殘坡積碎石土	1.95	1.54	30	21	0.45	5.0×10-4
沖積粉質粘土	1.98	1.58	45	15.0	0.6	1.0×10-6
砂卵石層	2.02	1.70	0	35	0.25	1.0×10-2

　　巖石物理力學指標建議值 表2-2

項目 巖石	風化狀態	濕密度 (KN/m3)	干密度 (KN/m3)	巖石濕抗壓強度MPa	巖石靜彈性模量GPa	與砼間抗剪強度	滲透系數 cm/s
泥質條帶灰巖	強風化	24.2	20.4	20.0	3.8	f=0.42	5.5×10-4
泥質條帶灰巖	弱風化	22.1	19.5	30.0	12	f=0.46	1.0×10-4
泥質條帶灰巖	微風化	21.5	17.7	50.0	21	f=0.50	1.0×10-5
花崗巖	強風化	27.2	23.0	75.0	14	f=0.40	2.5×10-3
花崗巖	弱風化	26.1	22.5	90.0	25	f=0.45	1.0×10-4
花崗巖	微風化	25.5	22.7	110.0	40	f=0.52	1.0×10-5

　　4)壩基殘坡積土及沖積土層質量評價
　　殘坡積土：本次鉆探在ZK6、ZK8、ZK11中有分布，厚度為4.9～13.6米，主要分布于兩壩肩，河床段未發現有該層分布。土體呈黃色、黃褐色，稍密～中密狀，可塑～硬塑，含有少量的小礫石，向下含量漸增。室內試驗表明土體含水量平均為27.5%，天然容重平均值19.5KN/m3，干容重平均值15.3KN/m3，孔隙比平均值0.780;液限平均值38.18%，塑限平均值24.42%，塑性指數平均值13.7，液性指平均值0.223，壓縮系數平均值0.227 Mpa-1，壓縮模量平均值8.68 Mpa;凝聚力平均值16.8Kpa，內摩擦力23.0°，滲透系數平均值1.06×10-5cm/s。注水試驗為4.52×10-5cm/s。
　　沖積土層：主要分布河床附近，成分以灰褐色～灰黃色粉質粘土為主，含有中～粗砂土、砂礫石等，土質均一性差。本次鉆探在ZK7、ZK10鉆孔有分布，分布厚度0.7m。
　　殘坡積層滲透性相對較小,而沖積層滲透性較大，但該層在壩下均被心墻體截斷，對壩基滲漏不會產生影響。
　　5)壩肩穩定性分析
　　主壩右壩肩167米高程以上主要為第四系殘坡積土覆蓋，土體呈中密～密實狀，結構緊密，未發現有裂縫、空洞等不良地質現象，且坡度較緩，外荷作用微弱，故邊坡穩定;在167米高程以下見有基巖出露，上游主要為強～弱風化花崗巖體，下游為泥質條帶灰巖體占據，巖層傾向東南，傾角50°～60°，巖層結合緊密，巖體共發育有3組裂隙，但3組裂隙并沒有形成不利結構面組合，未形成對巖體不利的臨空面，故主壩右壩肩整體穩定。
　　主壩與副壩間為一小山體連接，山體單薄，內坡見有花崗巖與泥質條帶灰巖呈從平面上呈彎曲狀交錯出露，巖層結合緊密，雖然浪坎較嚴重，但巖層結合較緊密，岸坡較穩定，水庫運行多年來，未發生有崩塌、滑坡等現象，故認為山體內邊坡穩定;外坡地表多為第四系殘坡積土覆蓋，土層結構松散，而坡度較陡，再加上庫水外滲使土體長期處于飽水狀態下，易形成脫坡滑塌，據了解，98年前該邊坡曾產生過小規模的滑坡，后經加設擋土墻處理后，現已基本穩定。
　　副壩左岸山體出露基巖主要為寒武系灰巖，灰巖體上覆蓋有2～3米厚的第四系土層，植被較發育，不易產生滑坡等地質險情;山體邊坡坡度為50～70°，但巖層傾向坡內，傾角在40～60°，有利于邊坡的穩定，雖節理裂隙發育，但未形成不利結構面的組合，而灰巖巖質較堅硬，抗風化能力較強，水庫運行多年來，也未發生有崩塌、滑坡等現象，故認為副壩左壩肩邊坡穩定。
　　總體來說，壩址區山體邊坡相對較緩，巖土層結構特征有利于邊坡的穩定，雖巖體裂隙發育，但并未形成不利結構面的組合，無斷層的影響，故認為主副壩兩岸山體邊坡穩定。
　　3.結論與建議
　　3.1.壩肩及壩基地表強～弱風化基巖具中等透水性，壩基基巖存在裂隙滲漏及繞壩滲漏，建議截滲處理。
　　3.2.主副壩間山體單薄，內坡浪坎嚴重，抗沖刷能力弱，且下伏基巖透水性相對較強，基巖透水易造成外坡脫坡、坍塌等地質險情，應加以護坡處理。
　　3.3.庫壩的土石體局部具有滲漏及坍塌現象，建議采取灌漿加固截滲處理，局部采取施工抗滑樁加固庫壩處理。
　　參考文獻：
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