王新強

（平遙縣惠柳嬰水管處，山西 平遙 031100）

1 水庫工程概況

五曲灣水庫地處平遙縣東泉鎮(zhèn)水磨頭村西南1km，位于黃河流域汾河水系一級支流惠濟河西支中游，是一座以防洪、灌溉為主的小（一）型水庫。水庫控制流域面積92km2，主河道長16.2km，寬5.68km，河道縱坡36‰。

五曲灣水庫始建于1972年9月，1974年10月停建，原設計總庫容188萬m3，其中死庫容5.59萬m3，興利庫容48萬m3，防洪庫容134.41萬m3，設計防洪標準為20年一遇。樞紐工程由大壩、溢洪道、泄洪輸水洞三部分組成。大壩為均質碾壓土壩，最大壩高30m，壩頂長316m，壩頂寬6m。溢洪道位于大壩右端，全長150m，由進口段、一級跌水、平流段、二級跌水組成。泄洪輸水洞建于大壩左側，原設計為漿砌石半圓拱形涵洞，后在涵洞中套入直徑1m的圓形鋼管。

2 壩址工程地質條件及評價

2.1 壩址區(qū)工程地質條件

2.1.1 地形地貌條件

水庫大壩壩軸線方向S70°W，壩址區(qū)河流呈“S”型，流向約為N75°E左右，河川寬150～230m。河谷為“U”型谷，谷底為卵石混合土，局部基巖裸露，河谷兩岸為基巖，基巖表面強風化，谷頂高程1182～1127m，相對高差132～172m，屬侵蝕—剝蝕中山區(qū)。

2.1.2 地層巖性條件

壩址區(qū)出露和揭露的地層為三疊系下統(tǒng)和尚溝組與第四系全新統(tǒng)。和尚溝組上部為淺灰黃色中厚層長石砂巖，中部為泥巖，下部為灰黃、灰紫色中細粒長石砂巖夾泥巖，厚約85m。第四系全新統(tǒng)洪沖積物主要為卵石混合土、級配不良礫，多分布于河床及Ⅰ級階地之上，厚約0～6m。

2.1.3 地質構造條件

壩址區(qū)基巖呈緩傾的單斜構造，巖層產(chǎn)狀為N50°W/NE∠5°，巖層傾向右岸偏上游。

2.1.4 水文地質條件

壩址區(qū)地下水類型主要有松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙水兩種類型。碎屑巖類裂隙水含水層為三疊系下統(tǒng)和尚溝組中的長石砂巖。泥巖、泥質砂巖起到一定的隔水作用，其地下水具有隨機、無規(guī)律性。地下水位不統(tǒng)一，由兩岸向河床逐漸降低；基巖類裂隙水主要接受大氣降水和庫水滲漏補給，河床下接受河水及孔隙水補給。松散巖類孔隙水主要分布在壩下河川卵石混合土中，卵石混合土級配差，孔隙大，滲透系數(shù)較大，層厚小于6m，分布寬度小于250m。根據(jù)ZKb1號孔注水試驗，滲透系數(shù)為19.6m/d，其準確性比抽水試驗差。

2.1.5 物理地質現(xiàn)象

壩址區(qū)主要為基巖岸坡崩塌、蠕滑、巖體風化。崩塌主要在大壩右岸溢洪道出口基巖陡岸段。由于巖體較硬、完整，構造不發(fā)育，故崩塌不強烈，規(guī)模較小，無大的不良物理地質現(xiàn)象。在大壩左岸基巖岸坡，由于在筑壩時進行過爆破，現(xiàn)岸坡基巖形成一順層臨空面，存在小規(guī)模的蠕動滑坡變形，由于規(guī)模較小，可忽略大壩及導流輸水涵洞的影響。巖體的強風化層厚度一般2～4m，強風化巖體主要分布在河谷兩岸，局部風化較嚴重，呈碎裂結構。

2.2 工程地質問題及評價

2.2.1 壩基地層及特性

河床高程1050m，河床中心覆蓋層主要為第四系洪沖積物，根據(jù)ZKb1揭露，層厚約6m，不均勻系數(shù)大于20，為極不均勻卵石混合土層，強滲透性，為壩基主要滲漏層。

兩岸及壩基基巖主要由三疊系下統(tǒng)和尚溝組灰紫色長石砂巖夾紫紅色泥巖構成。壩基基巖埋深6m，呈單斜構造，產(chǎn)狀為N50°W/NE∠3°，新鮮砂巖較硬，多呈中層構造，粉細結構，泥質膠結，抗風化能力較弱，泥巖巖性較軟，與水作用易軟化，抗風化能力極弱。強風化層厚2～4m，最厚可達10余米。

2.2.2 壩基滲漏分析與計算

壩基滲漏主要通過卵石混合土層滲漏。從水庫大壩質量安全鑒定收集的資料看，筑壩時壩基覆蓋層砂礫石未完全清理，會導致壩基滲漏。建庫時壩基未進行過任何防滲處理。目前從大壩下游坡腳處可以觀察到部分積水情況，說明壩基存在滲漏問題，尤其是在汛期庫水位較高時滲漏問題較為嚴重。壩基滲漏采用達西公式進行計算，計算公式為：

式中：Q滲——壩基滲漏量，m3/d；

K——卵石混合土滲透系數(shù)，取19.6m/d；

H——壩上下游水頭差，取21m；

2b——壩底寬度，取100m；

Tcp——滲透層平均厚度，取2.5m；

B——壩底長度，取110m。

計算得：Q滲=1104.3m3/d。

目前壩前淤積嚴重，多年平均淤積量1.27萬m3，計算所得壩基滲漏量40.3萬m3/a較實際滲漏量大。

壩基滲透穩(wěn)定分析：根據(jù)壩址區(qū)卵石混合土層分析，不均勻系數(shù)為35～126，均大于臨界值20，故判別五曲灣水庫地基為極不均勻卵石混合土層，滲流破壞形式是管涌。

臨界水力坡降的確定：本工程壩基卵石混合土滲透系數(shù)為19.6m/d，對應臨界水力坡降為0.18。

允許水力坡降的確定：根據(jù)要求，采用上述方法確定的臨界水力坡降進行滲流穩(wěn)定評價時，應考慮一定的安全系數(shù)，對于管涌破壞，其安全系數(shù)可取1～1.5。本次安全系數(shù)采用1.0，允許水力坡降為0.18。

實際水力坡降的確定：當庫水位穩(wěn)定在正常水位時，壩后水位約為1054.5m，實際水力坡降等于壩上下游水頭差與壩底寬度之比，計算得0.21，大于允許水力坡降，故壩基存在滲流破壞，破壞形式是管涌。

2.3 壩肩工程地質條件及評價

2.3.1 左壩肩

左壩肩為基巖岸坡，由三疊系下統(tǒng)和尚溝組長石砂巖及泥巖組成，巖層產(chǎn)狀為N50°W/NE∠4°。左壩肩主要發(fā)育2組節(jié)理裂隙，裂隙寬度0.5～2cm，其產(chǎn)狀分別為第 1 組 S55°～70°W/SE∠78°～83°，第 2 組 S50°～65°E/SW∠75°～83°，其中第 2 組節(jié)理裂隙與壩軸線斜交。基巖強風化層厚度4.0m。由于岸坡基巖較厚，巖層傾角較緩，因此左壩肩基巖穩(wěn)定性較好。壩肩下游導流輸水洞處有滲漏現(xiàn)象。根據(jù)ZKb2孔壓水試驗，其透水率為10.0Lu，為弱透水性，故暫不進行繞壩滲漏計算。

2.3.2 右壩肩

右壩肩為基巖岸坡，由三疊系下統(tǒng)和尚溝組長石砂巖及泥巖組成，巖層產(chǎn)狀為N47°W/NE∠3°。左壩肩主要發(fā)育3組節(jié)理裂隙，其產(chǎn)狀為第1組N70°～80°E/SE∠80°～83°，第 2 組 S58°～65°E/SW∠75°～83°，第3 組 N10°～18°W/NE∠83°，其中第 2 組節(jié)理裂隙與壩軸線斜交?；鶐r強風化層厚度4.0m。岸坡基巖較厚，巖層傾角較緩且向上游傾斜，因此右壩肩基巖穩(wěn)定性較好。壩肩下游溢洪道處巖層層面在庫水位較高時有滲漏現(xiàn)象。根據(jù)ZKb2孔壓水試驗，其透水率為11.5Lu，為弱透水性，故暫不進行繞壩滲漏計算。

3 結論及建議

第一，由于壩基底部河床上原有砂礫石層未完全清理，同時壩基基巖未作任何防滲處理，壩基存在滲漏問題，且存在滲流破壞，破壞形式是管涌，建議對壩基進行防滲處理。

第二，左、右壩肩存在滲水現(xiàn)象，建議對左、右壩肩進行帷幕固結灌漿處理。