劉 勇，楊秀華，楊 蘭

(1.貴陽(yáng)市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550000；2.西安理工大學(xué)，陜西 西安 710048)

那卡河水庫(kù)位于貴州開(kāi)陽(yáng)縣永溫鄉(xiāng)，距開(kāi)陽(yáng)縣城區(qū)15km，是烏江中游右岸一級(jí)支流那卡河上的一座中型水庫(kù)。工程主要任務(wù)為工業(yè)供水及農(nóng)業(yè)灌溉，是《貴陽(yáng)市水資源綜合利用與開(kāi)發(fā)規(guī)劃》的重點(diǎn)水源點(diǎn)之一。為合理選擇與工程特性相匹配壩型，結(jié)合那卡河流域區(qū)域地形地貌、地質(zhì)巖性等鉆探結(jié)果，經(jīng)地基承載力及壓縮變形、抗滑穩(wěn)定和滲透穩(wěn)定等論證分析[1]，確保首部樞紐布置及大壩結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有較高安全可靠性和節(jié)能經(jīng)濟(jì)性。

1 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件

大壩地基主要巖體為第四系沖洪積(QaL+pL)砂卵礫石層、粉土分布于河床。壩址區(qū)巖層呈單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為105°～120°∠24°～28°，巖層傾向右岸，河谷為縱向谷。壩址區(qū)未見(jiàn)大的地質(zhì)構(gòu)造形跡，壩址左右岸局部有小斷裂現(xiàn)象(f1、f2)。據(jù)平硐及地表調(diào)查資料[2]：壩址區(qū)層面發(fā)育，節(jié)理裂隙面中等至弱發(fā)育，主要發(fā)育7組裂隙，5組陡傾，2組緩傾。壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

根據(jù)地表和平硐調(diào)查結(jié)果，壩址區(qū)陡傾裂隙普遍發(fā)育于強(qiáng)至弱風(fēng)化中，緩傾裂隙多在強(qiáng)風(fēng)化層發(fā)育，有夾泥現(xiàn)象，至弱風(fēng)化層后轉(zhuǎn)為閉合至尖滅。節(jié)理裂隙連通率：強(qiáng)風(fēng)化層較為連通，為50%～60%；弱風(fēng)化層有所下降，為40%～50%，微風(fēng)化層裂隙多閉合，連通率20%～30%。

表1 壩址區(qū)結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)表

圖1 壩址區(qū)典型地質(zhì)剖面

左壩肩壩基巖體為∈2-3Ls第二段中厚層狀白云巖，隱節(jié)理發(fā)育，巖體易破碎，根據(jù)鉆孔取芯多為砂狀及碎塊狀。地表線裂隙率可達(dá)10條/m以上，但延伸長(zhǎng)度、切層深度不大。水平深度10～25m范圍內(nèi)垂直河向裂隙發(fā)育，巖體破碎，屬?gòu)?qiáng)風(fēng)化層；右壩肩在1000～1020m展布石炭系下統(tǒng)大塘組(C1d)鋁土質(zhì)頁(yè)巖、灰色厚層塊狀鋁土巖，根據(jù)鉆孔取芯，節(jié)理發(fā)育多為砂狀及碎塊狀，下部為∈2-3Ls中厚層狀白云巖，隱節(jié)理發(fā)育，巖體易破碎，巖芯上部多為碎塊狀，短柱狀，下部巖芯漸較完整，多為長(zhǎng)柱狀。弱風(fēng)化巖體一般較新鮮，錘擊聲脆，巖體間嵌合力較好，結(jié)合較緊密，巖體較完整，但因巖體內(nèi)隱節(jié)理較發(fā)育，鉆孔取芯多為碎塊狀、砂狀、少量柱狀[2]。為了解壩肩巖體完整性及卸荷帶寬度，在左右壩肩各布置一個(gè)平硐[3]。據(jù)平硐資料：左壩肩水平強(qiáng)風(fēng)化卸荷帶深5m，弱風(fēng)化深20m；右壩肩水平強(qiáng)風(fēng)化卸荷帶深6.0m，弱風(fēng)化深25m。壩區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，無(wú)大的壩基滲漏層位，滲漏形式表現(xiàn)為裂隙性滲漏及局部裂隙性風(fēng)化深槽滲漏。壩址區(qū)典型地質(zhì)剖面如圖1所示。

2 壩址地質(zhì)條件論證

2.1 地基承載力及壓縮變形

壩基最大壓應(yīng)力為3.55MPa。壩基、壩肩巖體為薄至中厚層白云巖，除層面較軟弱可能有壓縮變形問(wèn)題外，綜合允許承載力為4～4.5MPa。壩基巖體為薄至中厚層白云巖，無(wú)泥化夾層發(fā)育，主要存在f1、f2小斷裂現(xiàn)象。巖屑及方解石充填，抗壓強(qiáng)度及變形模量相對(duì)較低，可能存在局部壓縮變形問(wèn)題，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理[4]。左岸f1從左壩身穿過(guò)，需采取擴(kuò)槽回填混凝土處理。右岸f2與壩端基本平行并尖滅，可采用擴(kuò)槽回填混凝土處理，局部可開(kāi)挖清除掉。由于大壩拱弧端合力方向指向該層，需采取高壓混凝土灌漿進(jìn)行處理[5]。

2.2 抗滑穩(wěn)定分析

兩岸均處在凸出的山脊處，兩壩肩均為(∈2-3Ls)白云巖為主的地層，下游地層相同，兩壩肩抗力巖體寬厚。左右岸裂隙傾向與壩肩巖體受力方向一致，為不利結(jié)構(gòu)面，兩壩肩多組裂隙組合后常會(huì)在強(qiáng)至弱風(fēng)化上部帶形成不利于壩肩抗滑穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)面組合。壩肩開(kāi)挖到弱風(fēng)化下部至微風(fēng)化帶巖體后不存在壩肩抗滑穩(wěn)定問(wèn)題[6]，巖層臨空面需進(jìn)行支護(hù)處理。

左岸為巖質(zhì)邊坡，基巖裸露，地形為55°左右陡坡，自然邊坡穩(wěn)定。左岸開(kāi)挖邊坡為順向坡，裂隙與層面交線主要傾向坡外，存在裂隙與層面組合，底滑面傾向坡外的塊體，具有不穩(wěn)定的邊界條件。壩肩卸荷裂隙帶夾泥現(xiàn)象嚴(yán)重，巖體完整性較差，邊坡開(kāi)挖后存在卸荷帶巖體崩落、傾倒破壞的可能性[7]。需挖除卸荷帶，并采取有效的邊坡處理措施。

2.3 滲透穩(wěn)定評(píng)價(jià)

壩基(肩)巖體在一定深度范圍內(nèi)，存在滲漏問(wèn)題，其滲漏的主要層次確定為:強(qiáng)滲漏帶即壩基(肩)溶蝕風(fēng)化帶、岸坡風(fēng)化卸荷帶；弱透水帶即壩基(肩)弱風(fēng)化巖體中呈不均勻分布的溶蝕裂隙、裂隙等[8]。為了確保大壩安全，將滲漏控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，必需進(jìn)行帷幕灌漿處理[9]。據(jù)鉆探資料ZK5及ZK13號(hào)鉆孔資料反映，壩基部分因河床較平緩，地下水位高。泉點(diǎn)出露高程為955m，且?guī)熘卸嗵幰?jiàn)泉水出露，不存在深部地下水循環(huán)條件，無(wú)深層滲漏問(wèn)題。防滲深度以鉆孔壓水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小于3Lu以下5m為底線，下限深度約30m。兩岸防滲帷幕考慮接地下水位與正常蓄水位交點(diǎn)并接至大塘組及梁山組隔水層，下限深度以地下水位及壓水試驗(yàn)透水率小于3Lu控制。

3 壩型選擇

根據(jù)壩址區(qū)地形地貌、地質(zhì)巖性等地質(zhì)條件，結(jié)合水工建筑物特性及布置要點(diǎn)[10]，擬對(duì)拱壩和重力壩兩種壩型進(jìn)行比較，見(jiàn)表2。

表2 壩型比選

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，混凝土拱壩在地形地質(zhì)條件適應(yīng)性、施工布置、施工導(dǎo)流及工程投資經(jīng)濟(jì)效益等方面均略占優(yōu)勢(shì)，故設(shè)計(jì)采用常態(tài)混凝土拱壩方案。

4 結(jié)語(yǔ)

那卡河水庫(kù)壩址區(qū)地形地質(zhì)條件較復(fù)雜，存在一定深度的裂隙、溶隙(局部可能存在溶洞)滲漏問(wèn)題。為合理選定與工程實(shí)際相匹配的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性壩型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘和地質(zhì)鉆探成果，結(jié)合樞紐整體布置、施工布置、施工導(dǎo)流和工程投資等條件，對(duì)擬定拱壩和重力壩方案進(jìn)行了詳細(xì)論證分析。結(jié)果表明：拱壩壩型較重力壩壩型，其地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)、樞紐布置簡(jiǎn)單、施工導(dǎo)流可靠、工程投資效益好，設(shè)計(jì)優(yōu)選混凝土拱壩方案。