懒龙河水库工程左岸河间地块工程地质条件分析

□张 磊 □武兴亮(贵州省水利水电勘测设计研究院)

1 工程概况

懒龙河水库工程位于贵州省西部六枝特区新场乡与牛场乡的界河—懒龙河上。工程主要任务是供水及发电。工程混凝土拱坝最大坝高74 m，坝顶高程1247 m；水库正常蓄水位1242 m，回水河段长约4.70 km，正常蓄水位时总库容为1305万m3，电站装机3500 kW。该工程于2012年11月开工，计划工期3 a。

2 区域地质概况

工程场地近场区构造相对简单，新构造运动在大面积间歇性隆升背景下，除北西向威宁—水城断裂带活动明显、具备发生中强地震的地震构造环境外，其它地区没有发现明显的差异升降活动和第四纪新生断裂，不具备发生强震的地质构造环境条件。

工程区地震动峰值加速度为0.05 g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，区域构造稳定性好。

3 河间地块工程地质条件

3.1 地形地貌

建坝河流懒龙河属乌江流域三岔河右岸一级支流。河流整体上由西北方向流向东北方向，于岔河寨处汇入三岔河，汇口处高程1175 m。库区河段无大的跌水，出露高程为1185.20～1242.00m，平均比降12.10‰。库盆区河谷整体上为斜向谷，两岸地貌类型主要为溶蚀-侵蚀地貌，左岸河间地块为溶蚀台地，冲沟发育相对较少。懒龙河在坝址下游约800 m处汇入三岔河，三岔河汇口处至上游约3.80 km河段河床出露高程1175.00～1186.40 m，该河段与懒龙河构成河间地块，三岔河为懒龙河左岸的低邻谷。

3.2 地层岩性

库区出露地层均属碳酸盐岩地层，主要为：三叠系下统永宁镇组第四段(T1yn4)灰色泥质白云岩，夹多层膏溶角砾岩，主要分布在河间地块顶部及三岔河下游岸坡；第三段(T1yn3)灰色中厚至厚层灰岩，下部夹少量深灰色泥质灰岩、泥晶灰岩，主要分布在库区两岸岸坡至坡顶；第二段(T1yn2)灰色薄至中厚层泥质灰岩、钙质泥岩夹灰岩，主要分布在库区两岸岸坡；第一段(T1yn1)灰色中厚～厚层灰岩，下部为呈互层状的极薄层泥岩与泥灰岩(T1yn1-1)，坝址区未见底，广泛分布在库区和坝区，为坝址的持力层。夜郎组第三段(T1y3)，紫红色、灰黄色、黄绿色厚层砂质泥岩、泥质粉砂岩，位于坝区河床底部约30 m以下。

3.3 地质构造

3.3.1 断层

河间地块内区域性断层构造较少，典型代表为高屯坡断层，其为张扭性断层，长度约11 km，断距约60 m，走向N10～30°E，倾向SE，倾角65～75°，断层破碎带宽度10～30 m，局部影响带宽30 m，在坝址下游约320 m处与河道大角度相交穿过，因此该断层对建坝成库无明显影响。

3.3.2 褶皱

库区发育的主要褶皱有鸡场背斜，其为一宽缓的NE向背斜，延伸长度6 km，核部出露T1yn2地层，翼部出露T1yn3地层，翼部到核部的岩层倾角50～20°。北东端为背斜倾伏端，库首左岸上官寨一带为背斜南西扬起端。

4 河间地块水文地质条件

4.1 岩溶

4.1.1 地表岩溶

形态主要表现为溶沟、溶槽和洼地。河间地块内溶沟、溶槽发育相对较少，走向无规律，切割深度小。洼地发育亦较少，其形状、结构各异，总体特点是发育高程高，周边被山体围限，底部较平坦，并堆积有较厚的粘土层，但总体规模均不大。

4.1.2 地下岩溶

形态主要表现为溶洞和岩溶系统。河间地块内溶洞主要发育在T1yn1-2地层内，但数量少，规模小。河间地块内T1yn3地层中岩溶管道较发育，但规模亦较小。

4.2水文地质

根据现场调查，左岸河间地块因集雨面积狭小，泉水出露较少，流量亦较小。

4.2.1 地下水类型

河间地块内地下水类型主要为碳酸盐岩岩溶水（赋存地层T1yn1-2、T1yn3、T1yn4）；基岩裂隙水（赋存地层 T1yn2、T1yn1-1）；松散岩类孔隙水（赋存地层Q）。

4.2.2 含水岩组划分及其透水性

河间地块内岩组水文地质划分及其透水性如下：①强岩溶层组，T1yn3，强透水层；②中等岩溶层组，T1yn1-2、T1yn4，中等透水层；③弱岩溶层组，T1yn1-1、T1yn2，弱透水层、相对隔水层；④非岩溶层组，T1y3，隔水层。

4.2.3 地下水的补、径、排关系

左岸河间地块内T1yn3地层灰岩广泛覆盖于地表，其下T1yn2地层则在懒龙河及三岔河岸坡地带出露，地表水从T1yn3地层节理裂隙、溶沟、溶槽及溶洼、落水洞等入渗后受T1yn2地层泥岩隔水层阻隔后沿T1yn3与T1yn2地层接触面以泉点形式排泄，极少部分沿构造裂隙和节理裂隙入渗至深部，分散地排泄至三岔河或懒龙河。

4.2.4 水化学特征

对坝区河段河水取样进行水样简分析试验表明，河水水质类型为[C]NaⅠ型，为碳酸盐钠质水；根据GB50487-2008附录L环境水对混凝土的腐蚀性评价，该水样对混凝土结构物无腐蚀性，对混凝土中钢筋无腐蚀性，对钢结构为弱腐蚀性。

5 河间地块渗漏分析

5.1 河间地块地下水位情况

5.1.1 河间地块地下水位勘察

为查明河间地块内地下水位情况，在上官寨南北两侧布置了两个水文勘探孔。根据孔内水位观测，河间地块内地下水与懒龙河河床水位间水力坡降为0.5%～0.8%，这表明河间地块内地下水位低平，但存在地下分水岭。

5.1.2 河间地块地下水低平原因分析

5.1.2.1 水文地质封闭条件不良

河间地块自上而下覆盖有T1yn3、T1yn2及T1yn1-2地层，其中T1yn2地层为相对隔水层，其分布高程普遍高于1350m。T1yn2地层阻碍了上部T1yn3地层内地下水向下部T1yn1-2地层中渗透，使得T1yn3地层中地下水被迫从T1yn3与T1yn2地层在岸坡上的分界线附近以下降泉的形式排泄。河间地块集雨面积狭小，而其排泄基准面在懒龙河及三岔河岸边的出露长度达7.30 km，加之上部T1yn2相对隔水层的隔水作用及排泄基准面的出露岩层为T1yn1-2中等岩溶透水层，使得该河间地块难以富集地下水，因此该河间地块水文地质封闭条件不良。

5.1.2.2 构造地质封闭条件(鸡场背斜)因素

鸡场背斜沿NE－SW向从河间地块上呈弧线状划过。在该背斜的两侧，分布有7个水文勘探孔。根据钻孔内地下水位观测背斜NW侧3个钻孔的地下水位普遍高于背斜SE侧4个钻孔的地下水位100 m左右，这说明鸡场背斜对于河间地块内地下水富集状态起到了控制作用。

结合鸡场背斜两侧钻孔水位观测资料及河间地块地层结构可知，鸡场背斜NW侧地下水位普遍较高是由于T1yn2地层在埋深很深时起到了良好的隔水作用，使上部含水地层可以蓄积地下水，而背斜SE侧因T1yn2地层埋藏较浅时，河间地块无法在水库蓄水高程内富集地下水，同时T1yn1-2含水地层中的地下水因补给条件差、排泄条件好而低平。

河间地块内地下水低平并远低于水库正常蓄水位，因此需着重考虑左岸防渗线端点及下限。

5.2 河间地块无通向三岔河岩溶通道

河间地块在水库正常蓄水位高程范围内出露地层均为T1yn1-2，大量钻孔在该地层内均未遇到掉钻现象。同时地表调查表明，河间地块懒龙河与三岔河沿岸均未有泉点出露，这说明河间地块内无通向三岔河且低于水库正常蓄水位的岩溶通道。

6 河间地块防渗帷幕布置

根据位于河间地块上水文勘探孔对河间地块地层的揭露情况看，河间地块内地层透水率一般较小，但受鸡场背斜影响，节理裂隙较为发育，岩芯采取率低并造成正常蓄水位以下多段压水试验无压力，这说明河间地块内难以寻获稳定可靠的弱透水区域作为防渗帷幕端点。因此防渗帷幕端点接上游远处地下高水位区更为可靠。

对河间地块上鸡场背斜两侧钻孔孔内地下水位进行分析，坝线上游上官寨一带地下水位高于水库正常蓄水位，因此建议防渗帷幕接上官寨附近高水位区，端点为地下水位与正常蓄水位的交点，长度约1.30 km。同时由于左岸自左坝肩至上官寨一带帷幕端点处T1yn1-1相对隔水层逐渐倾伏加深，其顶端分布高程远低于地下水位，因此考虑采用悬挂式帷幕进行防渗，帷幕下限为枯水期稳定地下水位以下20 m。