馮 福
(貴州省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司,貴陽 550002)
近些年以來,由于我國水庫項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,針對水庫工程建設(shè)質(zhì)量提出更高要求,但是,在部分地區(qū),因?yàn)樗畮旃こ痰慕ㄔO(shè)時(shí)間過長,沒有得到有效的維修與保養(yǎng),容易出現(xiàn)大面積裂縫,嚴(yán)重影響水庫的正常運(yùn)行,為了避免出現(xiàn)此類現(xiàn)象,結(jié)合木蓑衣水庫工程實(shí)例,分析水庫左岸地裂縫產(chǎn)生的具體原因,并做好相應(yīng)的評價(jià)工作,采取科學(xué)的加固措施,可以確保水庫工程可靠運(yùn)行[1]。
金沙縣木蓑衣水庫地理坐標(biāo)為E106°25′48″,N27°18′05″,位于金沙縣城東南49km的長壩、高坪兩鄉(xiāng)交界的樹寨溝上游,屬長江流域?yàn)踅祷┖痈闪髂舅蛞轮Я?,木蓑衣水庫壩址以上集雨面積為6.7km2,主河道長為3km,大壩為150#細(xì)石混凝土砌塊石單曲拱壩,壩頂高程為1199.0m,最大壩高為30m,死水位為1173.15m,正常蓄水位1197.0m,校核洪水位為1198.74m,總庫容為178萬m3。在水庫區(qū)范圍內(nèi),因?yàn)閹r性不同,巖溶化程度存在較大差異不同,結(jié)合地層成因和巖性的實(shí)際分布情況,針對該區(qū)域內(nèi)部的出露各地層劃分為含水巖組,具體見表1。
表1 含水巖組劃分
水庫工程項(xiàng)目所在區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性比較好,陸家槽壓性大斷層、大麻窩壓性大斷層均離水庫左岸500m以上,區(qū)域內(nèi)部無活斷裂和基底大斷裂分布,具有產(chǎn)生地裂縫的內(nèi)動(dòng)力條件[1]。
2.2.1 水庫蓄水、地質(zhì)結(jié)構(gòu)
水庫的左岸地形比較完整,地形坡度在10°-25°之間,水庫庫盆、岸坡由T1y2中硬薄至中厚層灰?guī)r組成,巖層產(chǎn)狀穩(wěn)定,但是庫岸坡特別容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,使得水庫左岸出現(xiàn)大面積的地裂縫。
2.2.2 長興煤礦采掘煤礦影響
長興煤礦開采活動(dòng)主要集中在C8煤層,去年下半年重點(diǎn)進(jìn)行10803采面回采,開采標(biāo)高大約是1086m,10401運(yùn)輸巷道距離水庫左岸正常蓄水位1197m邊線僅有62m,抽水量是3m3/h;采空區(qū)集水倉分布在1號拐點(diǎn)北137m一帶,高程是1080m,抽水量是18m3/h。
地裂縫發(fā)展演變過程:出現(xiàn)采空區(qū),使得上層灰?guī)r失去依托,發(fā)生錯(cuò)動(dòng)變形現(xiàn)象,裂隙帶巖層逐漸向下彎曲,在自身重力和上覆巖層的重壓之下,出現(xiàn)地基的不均勻沉降現(xiàn)象。若采空區(qū)深度小于安全深度,地面會(huì)發(fā)生拉張沉降裂縫,長興煤礦煤層綜合作用厚度表見表2。
表2 長興煤礦煤層綜合作用厚度計(jì)算表
3.1.1 水庫與煤礦采空區(qū)位置特征
C8煤層采區(qū)礦界距離正常蓄水位1197m水邊線水平距離只有25m,采空區(qū)的高程是1080m,較水庫正常蓄水位低117m,較現(xiàn)狀蓄水位低109m,已經(jīng)形成水庫左岸滲漏地下低鄰谷。
3.2.2 水庫與煤礦采空區(qū)位置特征
在2019年10月份,水庫的左岸發(fā)生塌坑與裂縫之后,巖溝巖溶泉水逐漸消失、鐘乳石逐漸垮塌,進(jìn)而向煤礦礦井排泄,LF5地裂縫已延伸至1192m高程,低于水庫正常蓄水位5m,距水邊線僅0.8m,LF6地裂縫已進(jìn)入水邊線;庫水位比同期3月份水位有消落現(xiàn)象。
3.1.3 滲漏量估算
據(jù)達(dá)西定律,鄰谷滲漏計(jì)算公式為:
Q=KiA
(1)
式中:Q為滲漏量,m3/a;K為現(xiàn)狀局部已形成導(dǎo)水裂縫,據(jù)本次勘察壓水試驗(yàn)反算滲透系數(shù),受采動(dòng)影響后,邊界角影響帶T1y1層位的滲透系數(shù)K一般為3.0×10-3-1.0×10-4cm/s,等價(jià)于0.08-2.6m/d;取K=1.2 m/d;i為水庫蓄水位至P3c灰?guī)r頂部的水力坡降;A為滲漏斷面面積m2。
經(jīng)過認(rèn)真的計(jì)算之后,得到水庫左岸的年滲漏量Q=56.2萬m3。
年增加的流量為:
Q=20×365×24×3600/
(1000×10000)=63.1萬m3
(2)
經(jīng)過達(dá)西定律計(jì)算可以得知,年滲漏量為約56.2萬m3,與下游s06泉水增加的水量約63.1萬m3基本吻合,計(jì)算滲漏量約占壩址以上流域多年平均徑流總量為254.6萬m3的22.1%,現(xiàn)狀水庫保持1189m低水位運(yùn)行,水庫滲漏量較小,一旦水位上升與地裂縫連通,庫水將會(huì)產(chǎn)生更大的滲漏,故有關(guān)單位需要采取完善的控制措施。
長興煤礦位于水庫的左岸,礦界和水庫集雨重疊面積為0.207km2,重疊集雨面積范圍內(nèi)部的地裂縫較為發(fā)育,存在38條較大裂縫,同時(shí)分布7個(gè)比較大的塌陷坑。結(jié)合大量的物探資料數(shù)據(jù)可以得知,低阻異常會(huì)逐漸延伸至地表,表明冒落帶、裂縫帶所產(chǎn)生的影響已經(jīng)逐漸延伸到地表,同時(shí)表明阻隔木蓑衣水庫與長興煤礦礦井的地下水力聯(lián)系的T1y1泥巖、頁巖相對隔水層連續(xù)性、隔水作用遭受到破壞,地表水、地下水會(huì)經(jīng)過采空區(qū)上部導(dǎo)水裂隙逐漸的滲入到礦井的內(nèi)部。
大壩處于長興煤礦采空區(qū)邊界角影響范圍,大壩臨近采空區(qū),而且拱壩屬于剛性瞬時(shí)破壞,為了避免采空區(qū)上部巖層變形向壩肩方向擴(kuò)大,需對大壩左岸進(jìn)行加固處理,具體內(nèi)容如下:
1)根據(jù)左岸滲漏帷幕特點(diǎn),針對壩基進(jìn)行防滲帷幕灌漿處理。
2)因?yàn)槟舅蛞滤畮齑髩螌儆诠皦?,拱壩具有剛性瞬時(shí)破壞特點(diǎn),為了可以實(shí)時(shí)監(jiān)測大壩的變形情況,需要對大壩左岸進(jìn)行全面監(jiān)管,監(jiān)測措施為在大壩左岸布置測斜孔,全程監(jiān)測大壩及近壩岸邊的巖體位移變形[2]。
綜上,通過對木蓑衣水庫左岸地裂縫對其蓄水成庫的影響進(jìn)行合理的分析,例如對水文影響評價(jià)、對水庫滲漏影響評價(jià)等,并采取良好的加固措施,可以明顯提高木蓑衣水庫左岸地的加固效果,減小裂縫現(xiàn)象的發(fā)生。