貴州某擬建水庫成庫條件分析

張黔飛

（1.中國電建集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司,貴州 貴陽 550081；2.中國水電顧問集團(tuán)貴陽勘測設(shè)計研究院巖土工程有限公司,貴州 貴陽 550081）

0 引言

我國西南地區(qū)是典型的巖溶地區(qū),巖溶地區(qū)水庫工程建設(shè)往往存在巖溶滲漏、巖溶塌陷等問題[1-4]。同時西南地區(qū)存在大量的私人煤礦,開采極其不規(guī)范,形成的采空區(qū)相當(dāng)復(fù)雜,對水庫工程建設(shè)帶來十分不利的影響[5-8]。本文以貴州省甕安縣境內(nèi)的某擬建水庫為例,對該典型巖溶及采空區(qū)成庫項目進(jìn)行分析論證。

1 工程概況

某擬建水庫正常蓄水位1199 m,相應(yīng)庫容250 萬m3,死水位1174 m,死庫容13 萬m3,興利庫容237 萬m3,水庫校核水位1200.7 m,總庫容295 萬m3,工程規(guī)模等級為Ⅳ等?。?）型。

2 基本地質(zhì)條件

擬建水庫所在的水沖河河段及右岸支溝河段以溶蝕～侵蝕地貌為主,水庫蓄水后形成干流庫區(qū)和支溝庫區(qū)。庫區(qū)涉及地層巖性主要有第四系（Q）殘坡積層、沖洪積層,二疊系上統(tǒng)合山組（P3h）灰?guī)r、粉砂巖、粘土巖地層,峨眉山玄武巖組（P3β）拉斑玄武巖、硅化晶屑凝灰?guī)r地層,二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）灰?guī)r地層,棲霞組（P2q）灰?guī)r地層,梁山組（P2l）粉砂質(zhì)粘土巖地層,寒武系上統(tǒng)婁山關(guān)組（∈Ol）白云巖地層。擬建水庫在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上處于甕安復(fù)向斜的東翼,地質(zhì)構(gòu)造較簡單,巖層單斜,產(chǎn)狀一般為N10°～30°E,NW∠46°～56°。庫區(qū)發(fā)育2 條小斷層f 1和f 2,均屬正斷層,f 1發(fā)育于支溝庫區(qū)末端,產(chǎn)狀N85°E,SE∠40°,延伸長約500 m～1000 m；f 2發(fā)育于干流庫區(qū)土地塘埡口處產(chǎn)狀N42°W,SW∠62°,延伸長約400 m。庫區(qū)可溶巖廣泛分布,根據(jù)可溶巖地層巖性、層組結(jié)構(gòu)及巖溶發(fā)育程度等,將棲霞組（P2q）、茅口組（P2m）可溶巖層劃分為強(qiáng)巖溶化巖層,婁山關(guān)組（∈Ol1+2）、合山組第三段（P3h3）可溶巖層劃分為中等巖溶化巖層。

3 水庫滲漏分析評價

3.1 庫區(qū)巖溶滲漏分析評價

如前所述,擬建水庫主要分干流庫區(qū)和支溝庫區(qū)。干流庫區(qū)右岸鄰谷即為支溝庫區(qū),兩庫區(qū)本就相連通,不存在沿河間地塊滲漏問題。因此僅對干流庫區(qū)左岸鄰谷和支溝庫區(qū)右岸鄰谷進(jìn)行滲漏分析。

（1）干流庫區(qū)左岸鄰谷滲漏分析

干流庫區(qū)左岸鄰谷為甕安縣城所在槽谷南部,谷底較為寬闊平緩,靠近庫區(qū)的縣城東側(cè)城市道路高程1105 m～1110 m,屬擬建水庫干流庫區(qū)左岸低鄰谷。干流庫區(qū)左岸分布的合山組第二段第一、三層（P3h2-1、P3h2-3）均為粘土巖、粉砂巖,最低處經(jīng)過土地塘埡口靠庫外側(cè),高過水庫正常蓄水位,其余段均穿過地形分水嶺,其中的粘土巖、粉砂巖層總厚度達(dá)80 m,在沒有人為揭穿（煤礦開采）的情況下,是可靠的隔水巖層。經(jīng)過干流庫區(qū)土地塘埡口處發(fā)育小斷層f 2,但f 2未延伸到正常蓄水位線以下庫盆,其導(dǎo)致庫水外滲的可能性小。因此,干流庫區(qū)不存在庫水向左岸鄰谷的巖溶滲漏問題[9]。

（2）支溝庫區(qū)右岸鄰谷滲漏分析

支溝庫區(qū)右岸鄰谷為小寨鄰谷,小寨鄰谷谷底自然情況下比支溝庫區(qū)谷底略高,但當(dāng)水庫正常蓄水后,則成為支溝庫區(qū)的低鄰谷。支溝庫區(qū)主要由婁山關(guān)組（∈Ol1+2）白云巖組成,該地層為中等巖溶化含（透）水層,但支溝庫區(qū)與小寨鄰谷谷間地塊地形分水嶺整體較為雄厚、高大,且靠小寨鄰谷側(cè)坡腰1250 m高程出露一泉水,由此推測谷間地塊大部分段均存在高于正常蓄水位的地下分水嶺,唯一薄弱處為支溝出口上游側(cè)右岸埡口,該埡口較為低矮、單薄,推測該處地下水位較正常蓄水位要低,且埡口兩側(cè)沖溝順巖層走向發(fā)育。因此,水庫存在沿埡口向庫外小寨鄰谷滲漏的可能性[10]。

3.2 壩址區(qū)巖溶滲漏分析評價

壩址位于現(xiàn)水沖河水庫庫內(nèi),壩址區(qū)河谷呈狹窄的“V”形谷,兩岸地形基本對稱。壩基主要位于茅口組（P2m）灰?guī)r地層內(nèi),壩基巖體為強(qiáng)透水巖層,溶洞、溶蝕裂隙發(fā)育,尤其是左岸壩基巖體巖溶發(fā)育程度高。因此,水庫存在繞壩滲漏的可能性[11]。

3.3 庫區(qū)采空區(qū)滲漏分析評價

王家莊煤礦礦洞進(jìn)口位于干流庫區(qū)左岸庫外的王家莊后側(cè)山腳,煤礦礦洞往東（山體內(nèi)）水平開挖300 m左右到達(dá)煤層,然后順著煤層分北巷和南巷開挖,其中北巷開挖前進(jìn)150 m便結(jié)束,目的是保護(hù)北面的水沖河水庫,南巷則開挖2500 m到達(dá)長田坎煤礦。煤層產(chǎn)狀N15°E,NW∠50°,煤層從庫區(qū)正常蓄水位線以下通過,庫盆內(nèi)存在的通風(fēng)井即為王家莊煤礦開采出地表形成的天窗。因此,煤層在庫區(qū)正常蓄水位以下分布段均為潛在的滲漏通道。

4 防滲處理建議

4.1 鄰谷防滲處理

埡口西側(cè)山體有梁山組（P2l）隔水巖層做依托；埡口東側(cè)山體雄厚,存在高于1199 m的地下水位,同樣可以為防滲做依托。

因此,建議在埡口處布置防滲帷幕,西側(cè)接山體內(nèi)梁山組（P2l）地層（無可靠地下水位可接時）,東側(cè)接山體內(nèi)1199 m高程以上地下水位,并向兩端各延伸15 m,帷幕頂界為水庫正常蓄水位1199 m,底界伸入地下水位以下15 m～20 m,底界高程1185.0 m～1176.0 m,底界在微風(fēng)化地層下部至新鮮巖體上部,帷幕呈倒梯形。

4.2 壩基防滲處理

壩基置于茅口組（P2m）灰?guī)r地層中,下部無隔水巖層可依托,建議防滲帷幕底界均伸入到新鮮巖石中,確保防滲帷幕可靠。壩址左岸的合山組第二段第一層（P3h2-1）粉砂巖、粘土巖和壩址右岸的梁山組（P2l）粉砂質(zhì)粘土巖均分布連續(xù),厚度穩(wěn)定,出露位置高,是良好的防滲邊界。

因此,建議兩岸防滲帷幕的兩端端點分別進(jìn)入P3h2-1粉砂巖、粘土巖及P2l粉砂質(zhì)粘土巖地層,底界則伸入到下部新鮮巖石中。

4.3 采空區(qū)防滲處理

采空區(qū)滲漏通道入口位于庫盆底部,針對庫盆采空區(qū)復(fù)雜滲漏條件,采用水平防滲為主、垂直防滲為輔的綜合防滲方案。

水平防滲可以采用膨潤土防水毯進(jìn)行防滲,膨潤土防水毯布置在正常蓄水位線外加一定超高以下、同時在峨眉山組（P3β）地層以西的整個庫盆。另外,建議在做防滲鋪蓋前先在合山組第一段第一層（P3h1-1）中下部粉砂質(zhì)粘土巖地層內(nèi)構(gòu)筑一道防滲帷幕+防滲墻的防滲體系,作為水平防滲在庫內(nèi)的邊界[12],以截斷庫水或下部巖溶水與合山組地層內(nèi)采空區(qū)的水力聯(lián)系,形成水平防滲為主、垂直防滲為輔的綜合防滲方案。防滲墻向南北延伸,南、北端頭均應(yīng)超過正常蓄水位線,防滲墻頂部應(yīng)與膨潤土防水毯無縫相接,其底部置于基巖上,基巖采用灌漿進(jìn)行處理,灌漿處理底界應(yīng)伸入弱風(fēng)化巖體中下部。

5 結(jié)語

綜上所述,擬建水庫壩址區(qū)存在繞壩滲漏問題,庫區(qū)存在通過支溝庫區(qū)右岸埡口處的鄰谷滲漏問題及干流庫區(qū)煤礦開采形成的采空區(qū)滲漏問題。但經(jīng)過工程防滲處理后,水庫可以成庫。