溝口壩攔沙壩庫區(qū)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

王建強(qiáng)

(陜西省水工程勘察規(guī)劃研究院，陜西 西安 710003)

1 工程概況

2 溝口壩攔沙壩庫區(qū)地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

溝口壩攔沙壩庫區(qū)為黃土丘陵溝壑區(qū)，地勢總體上呈東北高西南低的趨勢。該流域?qū)俚湫偷狞S土丘陵溝壑區(qū)，地貌由梁峁、溝坡、溝床3個(gè)單元組成，以坡為主，溝壑縱橫、梁峁林立、溝谷深切、地形破碎。溝底基巖出露，覆蓋較薄的壤土層，岸坡下部為新近系紅粘土，梁峁被黃土覆蓋。主溝道斷面多呈寬“V ”形，支溝溝道斷面多呈“V”字形，溝道有地表水出露。

2.2 地層巖性

庫區(qū)第四系(Q)松散層廣泛分布，出露的地層從新到老依次為第四系全新統(tǒng)人工粉質(zhì)壤土、上更新統(tǒng)風(fēng)洪積黃土、中更新統(tǒng)黃土狀壤土及三疊系上統(tǒng)砂巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

庫壩區(qū)河床下切強(qiáng)烈，兩岸基巖出露較高，基巖上部為第四系地層，谷底基巖出露，地質(zhì)調(diào)查無構(gòu)造痕跡。

2.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)含水介質(zhì)特征、地下水的賦存條件和水力性質(zhì)等，庫區(qū)地下水類型為第四系孔隙潛水，勘察期間溝谷地表水出露。地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水補(bǔ)給，向河流溝谷排泄。

2.5 物理地質(zhì)現(xiàn)象

庫區(qū)氣候干旱，晝夜溫差大，物理風(fēng)化作用強(qiáng)烈。受河流切割影響，黃土崩塌、滑坡較為發(fā)育，黃土落水洞易見，但規(guī)模較小，對(duì)壩址影響不大。

2.6 季節(jié)凍土

工程區(qū)海拔在800 m以上，為季節(jié)凍土區(qū)，一般凍結(jié)深度為1.0～1.2 m，受地形，巖性、植被和含水量影響，不同地方的凍結(jié)深度有一定差異。凍結(jié)時(shí)間一般為每年11月、12月到次年4月。

2.7 庫區(qū)主要工程地質(zhì)問題評(píng)價(jià)

2.7.1 庫岸穩(wěn)定性分析

庫區(qū)岸坡地層巖性主要為風(fēng)洪積黃土狀壤土及新近系紅粘土組成，河道沖刷較強(qiáng)烈，河道下切，基巖頂面出露較高，局部河床兩岸基巖岸坡呈垂直狀，引起上部黃土岸坡失穩(wěn)，滑坡、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象較常見，但規(guī)模較小，考慮攔沙壩的運(yùn)行特征，不會(huì)對(duì)攔沙壩的正常運(yùn)行造成影響。

2.7.2 庫區(qū)滲漏

庫區(qū)地形封閉，兩岸塬體寬厚，不會(huì)發(fā)生鄰谷滲漏。庫盆周邊黃土、紅粘土類土屬弱透水～微透水性，庫區(qū)未發(fā)現(xiàn)有大的區(qū)域斷裂通過，庫盆相對(duì)完整、封閉性較好。水庫淤積及蓄水后塌岸堆積物對(duì)水庫區(qū)防滲有利。根據(jù)上述地質(zhì)環(huán)境及水文地質(zhì)條件，分析認(rèn)為庫區(qū)不存在永久性滲漏問題。

2.7.3 庫區(qū)淹沒、浸沒

據(jù)調(diào)查庫盆壓覆范圍內(nèi)無可開采礦產(chǎn)資源及文物古跡分布，溝谷底部無耕地，水庫區(qū)正常蓄水位以上無大面積的平緩臺(tái)地，因此庫區(qū)淹沒、浸沒問題可不考慮。

2.7.4 庫區(qū)淤積物來源及泥石流發(fā)育情況

庫區(qū)地層巖性為上、中更新統(tǒng)黃土及新近系紅粘土，降雨沖刷的黃土紅粘土是庫區(qū)的淤積物主要來源。

工程區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，地震烈度低，庫壩區(qū)均位于支流中，流域面積較小，暴雨多發(fā)季節(jié)有一定的水土流失，但其規(guī)模一般不大。洪水下泄時(shí)雖然裹挾碎屑物質(zhì)，但是總的來說溝谷未有抬高現(xiàn)象，河流上游碎屑物質(zhì)不甚豐富，爆發(fā)泥石流的頻率低。建議加強(qiáng)庫區(qū)植被綠化，減少庫區(qū)泥石流物質(zhì)來源及頻率。

3 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

3.1 地形地貌

溝口壩淤地壩壩址區(qū)河道由東向西匯入無定河，河水侵蝕下切強(qiáng)烈，河道較狹窄呈寬“V”字形態(tài)，壩軸線段谷底寬15～18 m，谷底高程859～861 m，兩岸黃土梁頂高程959～993 m，河谷順河比降約5%，溝心地表水出露。兩岸岸坡不對(duì)稱，左岸堆積較厚的坡積層，自然坡角25°～30°。右岸邊坡上緩下陡，高程883 m以下為基巖陡坎，自然坡角大于60°?；鶐r上部黃土坡積45°～50°。

3.2 地層巖性

壩區(qū)基底巖性為三疊系(T)砂巖，河谷沿線及右岸岸坡大部分出露，基巖上部被第四系松散層覆蓋，地層巖性由新到老簡述如下：

(1)第四系全新統(tǒng)沖洪積堆積(Q42al+pl)砂壤土，灰黃色，不均，較濕，含零星碎石和礫石，分布于河床表部，厚度約0.3～1.2 m。

(2)第四系坡積堆積(Q4dl)，按成分可分為兩層：②-1層為粉質(zhì)壤土，主要分布黃土岸坡坡角處，具大孔隙，土質(zhì)疏松，層厚約1～2 m。②-2層為含壤土碎石，由基巖岸坡風(fēng)化、滑塌而來，堆積在河床及階地表部。厚度1～4 m。

(3)第四系沖洪積(Q41al+pl)，按成分可分為兩層：③-1砂壤土，粉粒為主，不均，主要分布在一級(jí)階地上部，厚度一般小于1m，其下為③-2砂礫石，磨圓度較差，次棱角狀，稍密-中密。

(4)第四系更新統(tǒng)風(fēng)積層(Q3eol)黃土夾古土壤，灰黃色，以粉粒為主，土質(zhì)均一，可塑，垂直節(jié)理發(fā)育，具蟲孔，分布于壩區(qū)兩岸丘陵溝壑區(qū)上部，厚度小于20.0 m左右。

(5)第四系中更新統(tǒng)風(fēng)洪積堆積(Q2eol+pl)黃土狀壤土夾多層古土壤，黃土狀壤土呈灰黃色，成分以粉粒為主，稍濕，可塑～硬塑狀；古土壤呈淺棕紅色，分布于兩岸中部，厚度較大。

(6)三疊系(T3h)胡家溝組砂巖，厚層狀結(jié)構(gòu)，水平層理發(fā)育，強(qiáng)風(fēng)化層厚1～3 m，溝心和右岸斜坡大部分裸露。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

壩址區(qū)均以第四系松散層為主，溝心基巖出露，無斷層，構(gòu)造以層理和裂隙為主。

3.4 物理地質(zhì)現(xiàn)象及水文地質(zhì)條件

壩區(qū)兩岸邊坡極不對(duì)稱，右岸基巖分布較高，中部為公路平臺(tái)，岸坡整體穩(wěn)定，左岸為堆積岸，坡腳分布較厚的坡積堆積層，成因主要為岸坡失穩(wěn)下滑而來，且坡面沖溝發(fā)育。河谷有地表水出露，基巖岸坡可見滴狀裂隙水滲出。

3.5 壩址區(qū)巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)外業(yè)地質(zhì)調(diào)查并參考有關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，提出溝口壩壩基巖體及上覆土層的物理力學(xué)指標(biāo)建議值，見表1和表2。

表1 工程區(qū)細(xì)粒土物理力學(xué)指標(biāo)建議值

表2 工程區(qū)粗粒土物理力學(xué)指標(biāo)建議值

表3 壩基巖體分類和物理力學(xué)指標(biāo)建議值

3.6 壩址區(qū)主要工程地質(zhì)問題

3.6.1 岸坡穩(wěn)定性

3.6.2 砂土液化評(píng)價(jià)

壩址區(qū)基本地震動(dòng)峰值加速度為0.05 g，相應(yīng)的基本地震烈度為Ⅵ度，可不考慮砂土液化問題。

3.6.3 壩基滲透穩(wěn)定

壩基基巖出露，⑥-2層弱風(fēng)化砂巖厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體完整，微透水性不存在滲透破壞。

3.6.4 黃土濕陷性問題

壩址區(qū)左岸分布④層黃土狀壤土，類比同地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，黃土狀壤土上部為自重濕陷性黃土，濕陷等級(jí)為Ⅰ～Ⅱ級(jí)(輕微-中等)，建議結(jié)合壩肩開挖，并采取翻壓等方法消除濕陷性。

4 壩基(肩)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1 左、右壩肩

左岸為土質(zhì)斜坡坡自然坡角30°～35°，②層坡積壤土具大孔隙，結(jié)構(gòu)較疏松，抗剪強(qiáng)度低，岸坡穩(wěn)定性差，不能作為壩基持力層，建議清除，施工開挖過程中會(huì)形成臨時(shí)高邊坡，建議采取工程防護(hù)措施；右岸基巖分布較高，壩坡基本位于基巖中，岸坡穩(wěn)定性好，壩高883 m以上黃土岸坡較陡立，穩(wěn)定較差，應(yīng)采取防護(hù)措施。

4.2 壩基

壩址河谷表面覆蓋有洪積①層壤土，厚度0.3～1 m左右，工程性能差，應(yīng)清除；河床左岸發(fā)育一級(jí)階地，階面水平寬度約6～10 m，階地呈基座形式，基巖上部③層砂礫石夾砂壤土，總厚度約5～6 m，③層地基土為強(qiáng)透水性，層位不均，工程性能較差，建議清除；下部為⑥-1層強(qiáng)風(fēng)化砂巖，水平層理及裂隙較發(fā)育，弱透水性層，厚1～4 m，不宜作為大壩建基面；⑥-2層弱風(fēng)化砂巖，厚層狀結(jié)構(gòu)，巖體完整，微透水性，為良好的大壩地基。結(jié)合槽應(yīng)深入⑥-2層砂巖中。

5 建筑物工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)

5.1 溢洪道工程地質(zhì)條件

5.2 放水臥管工程地質(zhì)條件

6 結(jié)語

(1)工程區(qū)屬黃土丘陵溝壑區(qū)，主要出露第四系黃土，基底巖性為三疊系砂巖。庫區(qū)地層結(jié)構(gòu)簡單，均為第四系覆蓋層及新近系地層，無鄰谷滲漏條件。庫區(qū)兩岸邊坡基本穩(wěn)定，降雨沖刷的黃土是庫區(qū)的淤積物主要來源。庫區(qū)無浸沒問題。