守口堡水库坝基岩体工程地质分类评价

郝永刚

（山西省水利水电勘测设计研究院 太原 030024）

1 工程概况

守口堡水库位于山西省阳高县西北部边缘的黑水河上，属小（1）型水库，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物为3级，次要建筑物为4级。拟建坝型为混凝土重力坝，设计坝高64.9 m，设计库容964.00万m3，正常蓄水位相对高程240 m.水电站设计装机容量300 kW.

2 坝址工程地质条件

坝址区河谷宽约220.0 m，地面相对高程204～210 m，河水位相对高程205.0 m左右。覆盖层为Q4pal卵石混合土，厚度6.5～19.8 m，局部夹有细砂透镜体。下伏基岩为含辉石斜长角闪岩，局部为黑云二长片麻岩，粒状变晶结构。两岸为基岩山坡，自然坡度30°～60°，左岸坡脚处分布有第四系坡洪积碎石混合土，基岩为辉石斜长角闪岩（图1）。

图1 坝轴线剖面示意图

坝基岩层片理产状：N80°W/SW∠32°，倾向右岸下游方向，受动力变质及混合岩化作用，层面不甚发育。岩体节理裂隙较发育，主要发育四组：①组 N35～45°W/NE∠70～85°，②组 N10～25°E/SE 或 NW∠50～70°，③组 N70～80°W/NE∠30～80°，④组 N65～75°E/NW∠60～70°，其中①组、②组裂隙面多平直粗糙，延伸较长，一般大于5 m，多岩屑泥质充填，③组、④组裂隙面多起伏粗糙，延伸一般2～5 m，无充填或泥钙质充填。

坝基强风化层岩体破碎，为碎裂结构～散体结构，岩体裂隙发育，采取率及RQD值均较小，厚1～5 m.弱风化岩体完整性差，为碎裂结构～次块结构，岩体裂隙较发育，局部存在破碎带，导致采取率及RQD值偏低，厚4～9 m.微风化岩体岩芯采取率较高，但其RQD值并不大，主要是因为坝基岩体中裂隙分布不均，存在一定范围的裂隙密集，或因局部有黑色矿物富集的岩性较软岩层。

坝基含辉石斜长角闪岩干密度2.74～2.86 g/cm3，平均值2.81 g/cm3，饱和抗压强度41.4～86.0 MPa， 平 均 值63.62 MPa，属中硬岩～坚硬岩，软化系数0.56～0.96，平均值 0.78，泊松比 0.11～0.35，平均值 0.24，饱和变形模量 5.47×104～1.32×105MPa，平均 8.65×104MPa，饱和抗剪断凝聚力8.31～15.5 MPa，平均值 11.7 MPa，内摩擦角 30.4～42.5°，平均值34.2°.

坝址区地下水类型为松散岩类孔隙水和变质岩类裂隙水，地下水由两岸向黑水河、由上游向下游径流排泄。地下水位随季节变化，勘探期间地下水位埋深1.0～3.0 m.

表1 坝基岩体工程地质分类标准表

表2 坝基岩体工程地质分类表

3 坝基岩体工程地质评价

3.1 坝基岩体工程地质分类

依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录Q坝基岩体工程地质分类标准对坝基岩体进行工程地质分类划分，其相关划分标准见表1.

影响坝基岩土工程地质条件的主要因素包括：岩石饱和单轴抗压强度、岩体结构类型、岩体完整程度、结构面发育程度及其组合等方面。本次坝基岩体工程地质分类，依据钻孔岩芯采取率、岩石质量指标RQD、声波波速、岩石饱和单轴抗压强度等资料，划分岩体风化程度，并对其进行RQD、声波波速、完整性系数统计分析，确定坝基岩体进行工程地质类别。坝基岩体进行工程地质分类见表2.

3.2 坝基岩体工程地质评价

由表1可看出，坝基强风化岩体工程地质类别主要为BⅣ1～BⅣ2，岩体破碎，完整性差，抗滑剪强度、抗变形能力受结构面及岩块间嵌合力较差，不宜直接做为混凝土坝基。岩体饱和抗剪断强度指标 c′=0.30～0.35MPa，f′=0.5～0.6；混凝土与基岩接触面的抗剪断强度：c′=0.25～0.35MPa，f′=0.6.

坝基弱风化上部岩体工程地质类别主要为AⅣ2～AⅢ2，岩体较破碎，完整性差，岩体分布不均，抗剪强度、抗变形能力受结构面及岩块间嵌合能力控制，作为混凝土坝基，需做专门性地基处理。坝基岩体饱和抗剪断强度指标c′=0.60～0.7MPa，f′=0.7～0.8；混凝土与基岩接触面的抗剪断强度：c′=0.5MPa，f′=0.75；混凝土与弱风化基岩抗剪强度摩擦系数f=0.50.

弱风化段下部岩体工程地质类别主要为AⅢ2，局部地段为AⅣ1，岩体完整性较好，局部完整性差，对局部岩体进行工程处理后，适宜做为坝基建基面。坝基岩体饱和抗剪断强度指标 c′=0.80～1.00MPa，f′=0.80～0.90；混凝土与基岩接触面的抗剪断强度：c′=0.60MPa，f′=0.85；混凝土与弱风化基岩抗剪强度摩擦系数f=0.60.

综上，建议坝基建基面选取在弱风化岩层中部，坝基岩体较破碎，局部岩体风化层厚度大，建议进行固结灌浆处理。

4 结论

坝基工程岩体是一个复杂的地质体系统，影响坝基岩体的因素众多，除了岩体结构、岩体坚硬程度及岩体的完整程度外，还有地应力、地下水及工程部位等因素影响。本文主要根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）对坝基岩体进行工程地质分类，并提出各类岩体力学参数，建议坝基建基面选取在弱风化岩层中部，坝基经简单处理适宜做为坝基建基面。