摘要：在介紹通城縣東沖水庫庫壩的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，較詳細(xì)地評(píng)價(jià)了庫壩的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，并對(duì)壩基的穩(wěn)定和安全防護(hù)提出了合理建議。
　　關(guān)鍵詞：水庫庫壩;壩基的水文地質(zhì);工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià);安全防護(hù)方案;東沖水庫。
　　Abstract: In the basis of introduced the county Dongchong reservoir dam hydrogeological, engineering geological conditions, detailed evaluated reservoir dam of hydrogeological, engineering geological conditions, and the dam foundation stability and security to offer reasonable proposal.
　　Key words: reservoir dam; dam foundation engineering geological conditions and hydrological geology; evaluation; security protection scheme; Dongchong reservoir
　　中圖分類號(hào)：TV62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
　　1.前言
　　隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以及對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的擔(dān)憂，國家對(duì)一些舊的庫區(qū)壩基的整險(xiǎn)加固工程的投入，本著對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)負(fù)責(zé)，對(duì)東沖水庫庫區(qū)壩基進(jìn)行水文地質(zhì)工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，東沖水庫位于通城縣大坪境內(nèi)，陸水河上游支流，鐵柱河源頭，水庫控制面積有10平方公里，匯集有七里沖水庫泄水，河道總落差300m。
　　2.壩基工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)
　　2.1壩基地質(zhì)概況
　　1)地形地貌
　　壩址區(qū)為低山丘陵區(qū)，河流自七里沖水庫流入本區(qū)，壩址正位于南北向河段上。大壩由主壩和副壩組成，主壩壩址右岸地表坡度約為30°～40°左右，山頂高程174.40米左右，主壩與副壩間由小山體相連，其地表坡度為30°～50°左右，局部較陡地段達(dá)到60°，山頂高程被削平后與主壩同高。副壩左岸山體地表坡度為30°～40°左右，局部較陡地段達(dá)到60°，山頂高程214.5m。
　　2)地質(zhì)構(gòu)造
　　東沖水庫是東沖小巖體的南緣地帶。本區(qū)構(gòu)造部位處于新華夏系巨形第二沉降帶的次一級(jí)隆起帶，燕山和喜山期產(chǎn)生的新華夏系構(gòu)造和一系列北東向斷裂構(gòu)造組成了該區(qū)的主要構(gòu)造形跡。
　　a.斷裂
　　區(qū)內(nèi)斷裂主要為近北東向的平推逆斷層：
　　①麥?zhǔn)袎号ば詳嗔眩呦?0～35°，傾向西，傾角40～60°。該斷層北起楠林橋，經(jīng)過塘湖(水庫左側(cè)約10公里)，呈北東向延伸入湖南境內(nèi)，長約90公里，斷裂帶寬30～50米，沿?cái)嗔褞毡橛薪堑[巖、靡棱巖及螢石石英脈等。
　　②鯉港壓扭性斷裂，與麥?zhǔn)袛嗔哑叫邪l(fā)育，北起青山，經(jīng)過水庫右側(cè)向云溪方向延伸，走向30～40°，傾向西，傾角60°左右。
　　b.褶皺
　　區(qū)內(nèi)褶皺不甚發(fā)育，地質(zhì)測(cè)繪只發(fā)現(xiàn)副壩左壩肩有柔褶現(xiàn)象。
　　3)地層巖性
　　壩址區(qū)出露的巖層主要有燕山晚期的巖漿巖和寒武系上統(tǒng)灰?guī)r。副壩左端及其以東、主壩左壩肩中下部、右壩肩下部、溢洪道西南面方向幾全為寒武系上統(tǒng)地層;主壩下游主要出露為寒武系泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r;而主副壩之間山體及溢洪道斷續(xù)可見兩種巖體相互穿插、迭置等現(xiàn)象，主要體現(xiàn)出巖體后期侵入的特點(diǎn);址區(qū)地表大多為第四系松散堆積物覆蓋呈零星分布。現(xiàn)由老至新將各地層主要特征分述如下：
　　a.燕山晚期巖漿巖(ηr53b)
　　該巖層主要出露于大壩溢洪道及庫內(nèi)，黃白帶淺肉紅色片理化花崗巖，細(xì)～中粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，屬燕山晚期二云二長細(xì)粒花崗巖，其礦物成分由斜長石，鉀長石、石英、黑云母、白云母組成。巖體風(fēng)化程度較深，一般數(shù)米～數(shù)十米，地表多為強(qiáng)風(fēng)化產(chǎn)物，疏松，易散，用力碾多呈砂狀，部分地表近為全風(fēng)化狀，巖石強(qiáng)烈片理化成毫米級(jí)左右的片狀小巖片，其產(chǎn)狀為310°～320°∠60°～40°，本次鉆探揭露，大壩下伏有0.5～3.5米厚不等的花崗巖體，弱風(fēng)化狀，且上覆于灰?guī)r之上。
　　b.寒武系上統(tǒng)泥質(zhì)條帶灰?guī)r( €3 )
　　灰色、青灰色，風(fēng)化后呈黃灰色，為薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r，該巖層風(fēng)化后極明顯表現(xiàn)為以近水平波狀泥質(zhì)條帶突出等特征，其片理產(chǎn)狀為330°～340°∠30°～40°，片理一般為1厘米左右厚。該組巖體主要出露于主壩右壩肩及壩體西南部，在壩體中從平面上與花崗巖呈彎曲狀交錯(cuò)出露;垂直斷面上，鉆孔揭露，見花崗巖在該巖層之上，蝕變較少。
　　c.第四系(Q4)
　　1、殘坡積層(Q4del)
　　灰黃色、棕黃色粉質(zhì)粘土夾灰?guī)r風(fēng)化小碎塊，水庫上游區(qū)主要為砂土夾花崗巖風(fēng)化碎塊，主要分布于區(qū)內(nèi)斜坡坡腳及由風(fēng)化碎石組成的緩坡地帶，結(jié)構(gòu)呈稍密～中密狀。壩體下殘留有殘坡積地層，厚度為4.9～13.6米，主要分布于兩壩肩。
　　2、沖積層(Q4al)
　　主要分布河床附近，現(xiàn)已多被辟為耕土或被圍砌為魚塘。成分以灰褐色～灰黃色粉質(zhì)粘土為主，含有中～粗砂土、砂礫石等，土質(zhì)均一性差。本次鉆探在ZK7、ZK10鉆孔有分布，分布厚度0.7m。
　　3、崩積土(Q4)
　　崩積物主要由砂巖巖塊、碎石夾粘土組成，成分復(fù)雜，大多數(shù)分布于地形陡峭部位，厚度變化大，結(jié)構(gòu)松散。本次地質(zhì)調(diào)查在溢洪道下游段有分布，厚度在2～5米，主要受洪水沖刷崩落堆積形成。
　　4)地下水類型
　　壩址區(qū)屬濕潤多雨氣候，多年平均降水量為1510 ml ,降雨多集中于4～9月份，12～2月份多為枯水期。流域內(nèi)基巖裸露，巖溶不甚發(fā)育，每當(dāng)雨季，山洪爆發(fā)，河水爆漲，由于地表水文發(fā)育，降水多匯集成地表徑流，少部分通過基巖裂隙滲入地下，并受地層巖性、巖體風(fēng)化程度、構(gòu)造條件的限制。
　　壩區(qū)位于鄂東南一級(jí)剝夷面，按其巖性、構(gòu)造、地貌及所處位置，屬于中等富水區(qū)。地下水的運(yùn)動(dòng)與地形、地層產(chǎn)狀和裂隙發(fā)育程度有明顯的關(guān)系，其主要特征是：地表水分水嶺與地下水嶺一致，兩岸地下水補(bǔ)給河水，并順層面裂隙及構(gòu)造裂隙由上游向下游徑流，庫區(qū)局部庫水補(bǔ)給地下水。
　　壩址區(qū)地下水按其含水介質(zhì)特征，可分為基巖裂隙水和第四系松散介質(zhì)孔隙水。基巖裂隙水主要賦存于壩址區(qū)全、強(qiáng)風(fēng)化帶及弱風(fēng)化帶裂隙中，受大氣降水和同一含水層中地下水的補(bǔ)給，部分受庫水的補(bǔ)給，具有一定的承壓性，賦存和運(yùn)移在斷層破碎帶和基巖裂隙中，以滲透水形式就近向附近沖溝等低洼地帶排泄或直接排泄于下游雋水港中。受雋水港河谷切割較深的影響，巖層裂隙水一般埋深較大，近河谷部位與河水位相近。第四系孔隙水主要賦存于第四系松散堆積物中，受大氣降水影響，順坡運(yùn)移，并于堆積物前緣排泄。
　　總體來看，區(qū)內(nèi)山體雄厚，地下水滲流相對(duì)較長，地下水埋藏較淺，河谷水動(dòng)力條件屬補(bǔ)給型，水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單。地下水均屬HCO3-Ca-Mg型，對(duì)混凝土無腐蝕性。
　　5)巖土風(fēng)化特征
　　巖體風(fēng)化主要受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地下水等因素的影響，是外營力的重要表現(xiàn)，由于該區(qū)屬于亞熱帶溫濕氣候，四季分明，年降雨量充沛，巖石的物理化學(xué)風(fēng)化作用極為明顯，以化學(xué)風(fēng)化作用為主。
　　壩基下伏為泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r及燕山晚期二云二長花崗巖，從結(jié)構(gòu)上可見為花崗巖包圍舌狀灰?guī)r體或以捕濾體狀包圍灰?guī)r體，兩者間為直間接觸。受其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及礦物成分等因素及地形地貌條件的控制，壩址區(qū)大部分地區(qū)已形成強(qiáng)～全風(fēng)化花崗巖，壩區(qū)出露基巖大部分為強(qiáng)～弱風(fēng)化狀態(tài)，河床中心屬弱～微風(fēng)化狀態(tài)。根據(jù)地表調(diào)查及地質(zhì)鉆孔資料，將壩址區(qū)地層分為強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶及微風(fēng)化帶。分述如下：
　　a) 強(qiáng)風(fēng)化帶
　　巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石呈碎片狀，礦物成分變異大，巖石結(jié)構(gòu)本身變得疏松，強(qiáng)度低，巖石內(nèi)部尚保持原巖特征。壩區(qū)強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r呈灰黃色、灰色，連結(jié)性弱。鉆孔巖心破碎，主要呈碎塊狀，產(chǎn)芯率低。強(qiáng)風(fēng)化帶在壩區(qū)大面積出露，風(fēng)化深度不等，據(jù)地面地質(zhì)觀察結(jié)合鉆探資料，強(qiáng)風(fēng)化帶深度1～12.7m。
　　b) 弱風(fēng)化帶
　　巖石沿裂隙、層面有明顯風(fēng)化現(xiàn)象，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖石強(qiáng)度降低，錘擊有啞聲，巖石整體性一般。鉆探取芯多呈短柱狀、餅狀或碎塊狀，少數(shù)呈柱狀，裂隙面粗糙，裂隙面上有紅色鐵質(zhì)浸染，裂隙一般呈張開性，無充填物。
　　c) 微風(fēng)化帶
　　巖石風(fēng)化裂隙一般發(fā)育，裂隙面一般較新鮮，少量被鐵質(zhì)浸染，巖石強(qiáng)度小于小刀，錘擊聲較清脆，巖石整體性較好。壩區(qū)微風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、砂頁巖呈灰色、灰黑色狀，鉆探取芯多呈短柱狀、柱狀，少數(shù)呈長柱狀。
　　2.2壩基區(qū)主要工程地質(zhì)條件及評(píng)價(jià)
　　1)壩基巖體風(fēng)化特征及完整性
　　壩區(qū)出露基巖寒武系上統(tǒng)泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r及燕山晚期二云二長花崗巖。灰?guī)r巖質(zhì)較堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力相對(duì)較強(qiáng)，經(jīng)本次地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)鉆探揭示，壩區(qū)灰?guī)r巖體地表很少見強(qiáng)風(fēng)化巖石，地表基巖多呈弱風(fēng)化狀，弱風(fēng)化帶厚5～7m，下部為微風(fēng)化層，本次鉆探進(jìn)入微風(fēng)化層3～6m，未揭穿此層。鉆探巖芯采取率50～70%之間，RQD指標(biāo)在20～40%之間，巖體完整性較差，主要與巖體隱性節(jié)理發(fā)育有關(guān)。
　　花崗巖體處于邊緣相帶，呈蠕英結(jié)構(gòu)，片麻狀構(gòu)造，壓碎現(xiàn)象較發(fā)育，其礦物成分主要為微斜條紋長石、黑云母、白云母、絹云母、高齡石等。巖體抗風(fēng)化能力相對(duì)較弱，巖體風(fēng)化后多呈灰黃褐色。經(jīng)本次地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)鉆探揭示，花崗巖體強(qiáng)風(fēng)化帶有1～12.7m，弱風(fēng)化帶一般有數(shù)米～上十米，下部為微風(fēng)化層，本次鉆探未揭穿此層。地表多為強(qiáng)風(fēng)化產(chǎn)物，疏松，易散，部分地表為全風(fēng)化狀，巖石強(qiáng)烈風(fēng)化成毫米級(jí)左右的片狀小巖塊。強(qiáng)風(fēng)化帶巖芯采取率40～50%之間，RQD指標(biāo)幾乎為零;弱風(fēng)化帶巖芯采取率50～70%之間，RQD指標(biāo)在10～40%之間;巖體完整性差，主要與巖體隱性節(jié)理發(fā)育有關(guān)。
　　2)壩基巖體滲透特性
　　為了解壩基及壩肩巖體的透水性，在本次勘察過程中對(duì)部分鉆孔進(jìn)行了壓水試驗(yàn), 經(jīng)鉆孔壓水試驗(yàn)揭示，壩基花崗巖體強(qiáng)-弱風(fēng)化帶透水性較強(qiáng)，屬中等透水層;泥質(zhì)條帶灰?guī)r體透水性相對(duì)減弱，其透水性以中等透水性為主導(dǎo)，弱風(fēng)化帶透水性次之。
　　3)壩基巖土體強(qiáng)度評(píng)價(jià)
　　本次地質(zhì)勘察，對(duì)場(chǎng)區(qū)巖土體物理力學(xué)性質(zhì)未做過多研究，借用場(chǎng)區(qū)已有工程及成果資料，提出以下巖土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)建議值供設(shè)計(jì)使用。
　　土體物理力學(xué)指標(biāo)建議值 表2-1

項(xiàng)目 地層	濕密度 (g/cm3)	干密度 (g/cm3)	內(nèi)聚力 (kPa)	內(nèi)磨擦角φ (º)	允許坡降	滲透系數(shù) cm/s
殘坡積碎石土	1.95	1.54	30	21	0.45	5.0×10-4
沖積粉質(zhì)粘土	1.98	1.58	45	15.0	0.6	1.0×10-6
砂卵石層	2.02	1.70	0	35	0.25	1.0×10-2

　　巖石物理力學(xué)指標(biāo)建議值 表2-2

項(xiàng)目 巖石	風(fēng)化狀態(tài)	濕密度 (KN/m3)	干密度 (KN/m3)	巖石濕抗壓強(qiáng)度MPa	巖石靜彈性模量GPa	與砼間抗剪強(qiáng)度	滲透系數(shù) cm/s
泥質(zhì)條帶灰?guī)r	強(qiáng)風(fēng)化	24.2	20.4	20.0	3.8	f=0.42	5.5×10-4
泥質(zhì)條帶灰?guī)r	弱風(fēng)化	22.1	19.5	30.0	12	f=0.46	1.0×10-4
泥質(zhì)條帶灰?guī)r	微風(fēng)化	21.5	17.7	50.0	21	f=0.50	1.0×10-5
花崗巖	強(qiáng)風(fēng)化	27.2	23.0	75.0	14	f=0.40	2.5×10-3
花崗巖	弱風(fēng)化	26.1	22.5	90.0	25	f=0.45	1.0×10-4
花崗巖	微風(fēng)化	25.5	22.7	110.0	40	f=0.52	1.0×10-5

　　4)壩基殘坡積土及沖積土層質(zhì)量評(píng)價(jià)
　　殘坡積土：本次鉆探在ZK6、ZK8、ZK11中有分布，厚度為4.9～13.6米，主要分布于兩壩肩，河床段未發(fā)現(xiàn)有該層分布。土體呈黃色、黃褐色，稍密～中密狀，可塑～硬塑，含有少量的小礫石，向下含量漸增。室內(nèi)試驗(yàn)表明土體含水量平均為27.5%，天然容重平均值19.5KN/m3，干容重平均值15.3KN/m3，孔隙比平均值0.780;液限平均值38.18%，塑限平均值24.42%，塑性指數(shù)平均值13.7，液性指平均值0.223，壓縮系數(shù)平均值0.227 Mpa-1，壓縮模量平均值8.68 Mpa;凝聚力平均值16.8Kpa，內(nèi)摩擦力23.0°，滲透系數(shù)平均值1.06×10-5cm/s。注水試驗(yàn)為4.52×10-5cm/s。
　　沖積土層：主要分布河床附近，成分以灰褐色～灰黃色粉質(zhì)粘土為主，含有中～粗砂土、砂礫石等，土質(zhì)均一性差。本次鉆探在ZK7、ZK10鉆孔有分布，分布厚度0.7m。
　　殘坡積層滲透性相對(duì)較小,而沖積層滲透性較大，但該層在壩下均被心墻體截?cái)啵瑢?duì)壩基滲漏不會(huì)產(chǎn)生影響。
　　5)壩肩穩(wěn)定性分析
　　主壩右壩肩167米高程以上主要為第四系殘坡積土覆蓋，土體呈中密～密實(shí)狀，結(jié)構(gòu)緊密，未發(fā)現(xiàn)有裂縫、空洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象，且坡度較緩，外荷作用微弱，故邊坡穩(wěn)定;在167米高程以下見有基巖出露，上游主要為強(qiáng)～弱風(fēng)化花崗巖體，下游為泥質(zhì)條帶灰?guī)r體占據(jù)，巖層傾向東南，傾角50°～60°，巖層結(jié)合緊密，巖體共發(fā)育有3組裂隙，但3組裂隙并沒有形成不利結(jié)構(gòu)面組合，未形成對(duì)巖體不利的臨空面，故主壩右壩肩整體穩(wěn)定。
　　主壩與副壩間為一小山體連接，山體單薄，內(nèi)坡見有花崗巖與泥質(zhì)條帶灰?guī)r呈從平面上呈彎曲狀交錯(cuò)出露，巖層結(jié)合緊密，雖然浪坎較嚴(yán)重，但巖層結(jié)合較緊密，岸坡較穩(wěn)定，水庫運(yùn)行多年來，未發(fā)生有崩塌、滑坡等現(xiàn)象，故認(rèn)為山體內(nèi)邊坡穩(wěn)定;外坡地表多為第四系殘坡積土覆蓋，土層結(jié)構(gòu)松散，而坡度較陡，再加上庫水外滲使土體長期處于飽水狀態(tài)下，易形成脫坡滑塌，據(jù)了解，98年前該邊坡曾產(chǎn)生過小規(guī)模的滑坡，后經(jīng)加設(shè)擋土墻處理后，現(xiàn)已基本穩(wěn)定。
　　副壩左岸山體出露基巖主要為寒武系灰?guī)r，灰?guī)r體上覆蓋有2～3米厚的第四系土層，植被較發(fā)育，不易產(chǎn)生滑坡等地質(zhì)險(xiǎn)情;山體邊坡坡度為50～70°，但巖層傾向坡內(nèi)，傾角在40～60°，有利于邊坡的穩(wěn)定，雖節(jié)理裂隙發(fā)育，但未形成不利結(jié)構(gòu)面的組合，而灰?guī)r巖質(zhì)較堅(jiān)硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)，水庫運(yùn)行多年來，也未發(fā)生有崩塌、滑坡等現(xiàn)象，故認(rèn)為副壩左壩肩邊坡穩(wěn)定。
　　總體來說，壩址區(qū)山體邊坡相對(duì)較緩，巖土層結(jié)構(gòu)特征有利于邊坡的穩(wěn)定，雖巖體裂隙發(fā)育，但并未形成不利結(jié)構(gòu)面的組合，無斷層的影響，故認(rèn)為主副壩兩岸山體邊坡穩(wěn)定。
　　3.結(jié)論與建議
　　3.1.壩肩及壩基地表強(qiáng)～弱風(fēng)化基巖具中等透水性，壩基基巖存在裂隙滲漏及繞壩滲漏，建議截滲處理。
　　3.2.主副壩間山體單薄，內(nèi)坡浪坎嚴(yán)重，抗沖刷能力弱，且下伏基巖透水性相對(duì)較強(qiáng)，基巖透水易造成外坡脫坡、坍塌等地質(zhì)險(xiǎn)情，應(yīng)加以護(hù)坡處理。
　　3.3.庫壩的土石體局部具有滲漏及坍塌現(xiàn)象，建議采取灌漿加固截滲處理，局部采取施工抗滑樁加固庫壩處理。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1. 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫委員會(huì) 工程地質(zhì)手手冊(cè)(第三版)中國建筑工業(yè)出版社，1992
　　2. 中國建筑科學(xué)研究院.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范(JGJ79-2002)[S]北京:中國計(jì)劃出版社,2002
　　3. 張啟岳.土石壩加固技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,1992