瑞安市某水库主坝区工程地质条件分析

陈东勇　陈国山　徐欢荣

摘 要：该水库位于瑞安市锦湖街道新星村长山溪中，为小（一）型水库。文章对该水库主坝区的工程地质条件进行分析，并结合大坝特点进行分析，针对研究结果提出了合理建议，相关研究结论对类似工程具有一定借鉴意义。

关键词：水库；主坝区；工程地质条件

中图分类号：TV223.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）21-0166-02

1 工程概况

该水库位于瑞安市锦湖街道新星村长山溪中，水库集雨面积3.9 km2，主流长度1.0 km，河道坡降7.69%，水库总库容172万m3，正常库容111.7万m3，为小（一）型水库。水库主坝为黏土心墙坝，坝顶高程61.6 m，最大坝高19.1 m，坝顶宽约5.0 m，坝顶长度87.995 m，正常蓄水位58.00 m，迎水坡坡比1：3.85～1：1.67，背水坡坡比1：2.94～1.90。水库副坝分南北二条，均为黏土心墙坝，北副坝坝顶高程61.4 m，最大坝高为9.6 m，坝顶宽约3.2 m，坝顶长度为114.2 m，迎水坡坡比1：1.8～1：2.48，背水坡坡比1：2.91～2.08。南副坝坝顶高程62.6 m，最大坝高为4.4 m，坝顶宽约3.65 m，坝顶长度为39.2 m。溢洪道为宽浅式，进口底高程为57.5 m，进口宽度14 m。放空隧洞为城门洞型，尺寸2×2 m，长度199.79 m，进水口高程46.00 m，出水口高程42.85 m。

2 水库区地质概况

2.1 地形地貌

该水库位于瑞安市境内西北部，区内地形总趋势呈东北高西南低，属低山～丘陵区。水库库岸山体上部陡峻，山坡坡度30～40？觷，溪谷多呈“V”字型，覆盖层厚度较薄，下部稍平缓，山坡坡度15～25？觷，溪谷多呈“U”字型，覆盖层厚度较厚，河谷中漫滩、阶地较不发育，表现出以下切为主的侵蚀剥蚀地貌形态。区内植被发育，水土保持较好。

2.2 地质构造与地震

本区属我国东南沿海二等地震带的东北端，接近三等地震带，受远场地震波影响，为少震或弱震区，近代地震的特点是强度弱，震级小，频度低。

根据《浙江省地震目录统计》，近两个世纪，温州市及邻域曾发生三次具破坏烈度的地震，分别是发生于1813年10月17日的温州4.75级地震（震中烈度Ⅵ度），1926年6月29日浙闽交界以东海域5.25级地震和1960年7月21日平阳东海域5.0级地震，但它们对本域均未造成破坏性损失；另外还有3.0～3.9级地震7次，小于3.0级地震>10次。

按1990年全国地震区划图，本区为基本稳定区，未划入震级>5级的危险区。据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2001），本区地震动峰值加速度属0.05 g区，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，拟建场地属抗震不利地段。

2.3 地层岩性

工程区地层岩性较简单，出露的地层主要有：①第四系全新统松散堆积物（Q4）：由黏土、粉质黏土、块石、含碎石粉质黏土组成，沿平缓山坡、山麓地段及冲沟、河床、河漫滩分布。厚度一般小于4 m。②侏罗系上统九里坪组酸性凝灰岩（J3j）：灰白色，凝灰质结构，块状构造，局部具有流纹状构造。是晚侏罗世火山活动第二旋回晚期的产物，下伏高坞组熔结凝灰岩。③侏罗系上统高坞组凝灰岩（J3g）：浅灰色，岩性为流纹质晶屑玻屑熔结凝灰岩，为中酸性、酸性火山碎屑岩，凝灰质结构，假流纹状构造。晶屑多为石英、长石及少量暗色矿物，是晚侏罗世火山喷发第一旋回全盛时期的产物。

2.4 水文地质条件

工程区属亚热带海洋性季风气候区，湿润多雨，地表水系较发育，迳流水活跃。河水流量受降雨影响，季节性变化较大。工程区内地下水主要为第四系松散堆积物中的孔隙潜水和基岩裂隙水，孔隙潜水主要分布于中部山间盆地、平缓山坡、山麓、沟谷，河床及两岸地段，赋存介质为第四系沉积土和坡残积土中，含水层为含黏性土的碎石，埋藏较浅，厚度变化大，水位变化大，季节性变化大，富水性较贫乏～中等，向低洼处以泉的形式、蒸发、植物蒸腾向外排泄。基岩裂隙水分布于低山丘陵区，基岩透水性较差，多属弱透水岩层。赋存介质为凝灰岩的风化裂隙和构造裂隙，含水层厚度变化大，无统一地下水位，富水性变化较大。主要受大气降水补给，沿裂隙向沟谷及平原区以泉的形式排泄。

2.5 库区工程地质条件评价

库区淹、浸没区未发现大片农田、文化古迹及有开采价值的矿产，未见土地沼泽化、盐渍化，不存在淹、浸没问题。由于库区山体下部覆盖层较厚，且修建乡村道路时对山体进行了少量开挖，另库区分布有多个小型采石场，有一定量的固体颗粒在流水冲刷条件下淤入库区，存在一定的淤积问题，库岸坡度较小，地形较为平缓，不会引起大规模的库岸塌滑，库岸基本稳定。

3 主坝工程区工程地质条件及评价

主坝为黏土心墙坝，迎水坡采用干砌块石护坡。坝基为侏罗系上统高坞组浅灰色凝灰岩，左右坝肩为侏罗系上统九里坪组灰白色凝灰岩。

3.1 坝体

坝体填筑土（rQ）自上而下分别描述如下：第Ⅰ层块石：为大坝迎水坡护坡块石，层厚0.3 m，部分为卵石，直径30～40 cm，个别大于50 cm。块石护坡体多呈弱风化状，部分呈强风化状，岩性杂乱，多为凝灰岩，块石间夹有少量黏性土，且块石间结合不紧密，空隙较大，呈松散状。第Ⅱ1层角砾混粉质黏土：黄～黄褐色，稍湿，中密状。碎石含量约15%，砾石含量约占25%，砂粒含量约占15%，粉黏粒含量约占45%。碎石粒径30～40 mm，最大粒径为200 mm，碎石呈棱角状，岩性较单一，为凝灰岩，大部分呈强风化状。粗颗粒分布不均匀，土质不均匀，主要分布坝体高程约46 m以上，为建坝时从附近山挖掘的风化及残坡积土。第Ⅱ2层含角砾粉质黏土：灰黄色～深黄色，稍湿，可塑～硬塑状，中等压缩性。碎石含量约5%，砾石含量约占20%，砂粒含量约占10%，粉黏粒含量约占65%。碎石粒径20～30 mm，最大粒径为80 mm，碎石呈棱角状，岩性较单一，为凝灰岩，大部分呈强风化状。粗颗粒分布不均匀，土质不均匀。主要分布坝体高程约46 m以下，为建坝时从附近山挖掘的风化及残坡积土。

迎水坡高程56 m以下护坡块石在波浪冲蚀下部分已塌落，高程56 m以上部分块石松散，空隙较大，部分已塌落，并生长少量杂草，块石对坝体的防护作用明显减弱，部分块石呈强风化状，强度及抗冲能力一般，由于部分块石有较好的磨圆度，导至块石间隙较大。

背水坡坝体与两岸山体接触带未修建截、排水沟，山体坡面汇水对坝体有一定的冲刷作用，对坝坡稳定不利。

坝体填筑土由Ⅱ1与Ⅱ2组成，填筑土料来源于附近山体表层的风化及残坡积土，Ⅱ1与Ⅱ2层分层界线一般在高在46 m，Ⅱ1层较Ⅱ2层碎石含量高，Ⅱ1层较Ⅱ2层工程特性稍差。

3.2 坝基工程地质条件及评价

坝址所处两岸山体不对称，左岸山体高大、厚实，山坡稍陡，山坡坡度25～30？觷，山顶高程约80 m。右岸山体略显得单薄。相对左岸山体稍缓，山势低矮，山体坡度在10～15？觷。两岸山体基岩均有裸露，现状稳定。河床内冲洪积层厚度2～4 m，呈侵蚀剥蚀地貌形态。植被较发育，且水土保持较好。

左右坝肩上部为侏罗系上统九里坪组灰白色凝灰岩，下部为侏罗系上统高坞组浅灰色凝灰岩。库区坝肩左侧山体表层为强风化层，厚1～2 m，下伏弱风化岩体，坡度20～25？觷，抗冲刷能力较差，存在小规模的坍塌，不会危及坝体安全，右侧山体平缓，坡度10～15？觷，现状稳定，分析认为不存在近坝库岸稳定问题。

Ⅲ2层强风化凝灰岩：灰黄色，浅灰色，岩体破碎，岩芯呈碎块状，半柱状，节理、裂隙较发育，该层与坝体接带漏水较严重，注水试验中，注水试验渗透系数K=5.2×10-3～8.50×10-3 cm/s，属中等透水性。

Ⅲ3层弱风化凝灰岩：浅灰色，块状构造，局部具有假流纹状构造。河床两岸基岩大部裸露，较完整，表面呈弱风化状态。河床内基岩裂隙较发育，见铁、锰质渲染，岩芯呈短柱状、碎块状、长柱状，节理、裂隙较发育，一般为陡倾角，闭合～微张。

根据地质调绘结合钻探成果，建坝时已进行清基处理，坝址区内未见第四系松散堆积物分布。强风化层在坝轴线坝中地段缺失，左右坝肩及坝轴线上、下游地段均有分布。左坝肩由上游至下游强风化层厚度逐渐变薄，厚度1～2 m，至背水坡与坝体接触带弱风化状基岩裸露，右坝肩强风化层厚约0.5 m。迎水坡侧左右库岸岩体均呈强风化状，岩体破碎，背水坡侧左右山体岩体呈弱风化状，岩体较完整。

据调查，老涵洞2002年采用套井回填法进行封堵，涵洞至坝肩段及右坝肩段进行防渗处理，现老涵洞仍存在渗漏现象，流量3L /min，右坝肩背水坡马道下游侧3 m处存在渗漏，流量0.6 L/min。

综上所述，下游左右山体岩体较完整，未见渗漏点，存在绕渗的可能性小，坝体与坝址接触带（强风化层）渗透系数为坝体填筑土的4～5倍，分析认为左右坝肩均存在不同程度的接触渗漏，由于坝体填筑土渗透系数大，老涵洞封堵左右坝肩防渗处理长度较短，未彻底解决渗漏问题。

4 结论与建议

工程区域构造基本稳定，本区地震动峰值加速度属0.05 g区，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第二组，属抗震不利地段。原有资料及研究结果表明，坝体填筑土体为凝灰岩风化层及残、坡积土，土体中碎砾石含量较高。坝体填筑土不能满足《碾压式土石坝设计规范》中坝体填筑土防渗性能的要求。套井回填土不能满足《碾压式土石坝设计规范》中的防渗体防渗性能的要求。坝体填筑土不能满足现行《碾压式土石坝设计规范》中压实度的要求。该大坝在其安全性能方面存在较多隐患，建议对大坝进行除险加固处理。

参考文献：

[1] 张士辰.土石坝渗透稳定可靠度分析方法研究[D].南京：南京水利科学研究院，2004.

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