抚顺县大西沟水库工程地质条件分析与评价

门立发

（抚顺市水利勘测设计研究院，辽宁抚顺113008）

抚顺县大西沟水库工程地质条件分析与评价

门立发

（抚顺市水利勘测设计研究院，辽宁抚顺113008）

大西沟水库位于抚顺县救兵乡，大东洲村西北沟东洲河小支流上，坝址以上集水面积为1.9 km2。文章主要叙述了大西沟水库在勘测过程中凸显地形、地貌、地质特征并加以分析，提出了工程设计参数以及适合该水库采取的工程措施建议，总结了工程建设后水库的运转状况。

水库；溢洪道；工程地质；条件分析；评价

1 概 述

大西沟水库位于抚顺县救兵乡，大东洲村西北沟东洲河小支流上，坝址以上集水面积为1.9 km2。河长从分水岭到坝址处为2 km，坡降为24.5‰。水库原设计采用10 a一遇洪水标准，相应水位55.57 m，相应库容为21.20万m3；校核采用200 a一遇洪水标准，相应水位56.94 m，相应库容为31.81万m3；正常蓄水位为54.80 m，相应库容为16.25万m3；防洪限制水位为54.80 m，相应库容为16.25万m3；死水位49.50 m，相应库容为0.65万m3。

2014年3月，受抚顺县水利局委托。抚顺市水利勘测设计研究院接受初步设计阶段的工程地质勘察工作。经踏勘，测绘，钻探，查资料等，笔者针对本工程的地质条件进行分析与评价。

2 区域工程地质条件分析

2.1 区域内地形地貌

本区域属辽东中低山区，河谷呈宽阔的不对称“U”字型，河流曲折，两岸山体较陡，植被较发育。按地貌成因及形态可分为中低山区、山麓斜坡堆积、河流侵蚀堆积地貌。中低山区：分布河于谷两侧，多呈“U”字型，脊顶多为尖顶状，水系呈树枝状，植被较发育。山麓斜坡堆积：呈不对称带状分布于低山丘陵前缘，为剥蚀堆积，呈缓坡台地式向河谷倾斜，前缘与漫滩相接，后缘为近代堆积物。

2.2 区域内地层岩性

区域出露的地层主要为太古界鞍山群及第四系松散堆积层见图1，由老至新分述如下：

太古代早期混合岩（m11）：斜长混合岩。太古界鞍山群通什村组（Arantm）：混合岩。太古界鞍山群通什村组红透岭段（Aranth）混合质含石榴黑云变粒岩，夹黑云角闪变粒岩，磁铁石英岩。太古界鞍山群通什村组北大岭段（Arantb）混合质含辉石黑云角闪变粒岩，斜长角闪岩，夹磁铁石英岩。

第四系松散堆积层主要为全新统冲积层（Q4al）和坡残积层（Q4el＋dl）。冲积层主要为粉质黏土、细砂和砂砾石等，主要分布于河谷。坡残积层岩性主要为碎石混合土，分布于坡麓处。

图1 区域地质图（1∶20万）

2.3 地质构造与地震

在构造体系上，本区位于天山——阴山东西向复构造带的东段与新华夏系构造体系第二巨型隆起带千山山脉北端相交汇的部位。区内表现明显的构造体系主要有新华夏构造体系和旋扭构造体系。新华夏构造体系表现为N30°E展布的花岗岩侵入体，侵入体多沿断层侵入，旋扭构造体系表现为N35°－40°W，太古界鞍山群地层走向及五龙口—碾盘断裂。大西沟水库位于东洲河小支流上，坝址位于太古界鞍山群地层上，无较大的断裂构造，但风化层较深，节理裂隙较发育。

据2001年国家地震局编制的国家标准（GB18306—2001）1／400万《中国地震动参数区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.10 g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

3 坝址区工程地质条件分析

3.1 地形地貌

坝址区两岸群山环抱，山峰重叠，至坝址处河谷骤然变窄，形成峡谷，山峰突起，悬崖峭壁，孤峰耸立，形成局部陡峻地形。本区域为沈吉地台，又为铁岭地台之南翼，经过造山运动，将原有平坦的丘陵地带变为山岭，峰高多在500～700 m。河流湍急。

坝址区河谷呈宽阔的不对称“U”字型，右岸较陡，左岸相对较缓，河流自南西流向北东。沿河两岸分布有漫滩和一级阶地，阶面微向河床倾斜。

3.2 地层岩性

坝址区基岩为太古界鞍山群混合岩及第四系松散堆积层。

花岗混合岩：黄褐色，粒状变晶结构，块状构造，矿物成分为石英、长石，云母等，岩石较坚硬，节理裂隙较发育。第四系冲积层广泛分布于河道两侧、河漫滩、超河漫滩、一级、二级侵蚀阶地之上，岩性自上而下为粉质黏土、黄褐色黏土、砂卵石、砾石和风化砂［1］。

3.3 水文地质构造

坝址区植被覆盖较好，只有溢洪道左边墙岩石裸露，浅部强风化带张性节理裂隙发育，从收集到的大坝资料了解到，坝基开挖时未发现断层。地下水按其埋藏条件，可分为第四系松散堆积层中的孔隙潜水和基岩裂隙水两种类型，前者埋藏于坡残积、冲积层中，后者埋藏于基岩裂隙中，两者均接受大气降水的补给，向河床排泄。河水的水化学类型为重碳酸钙钾钠型水（HCO3－Ca·K＋Na）；地下水的水化学类型为重碳酸硫化物钾钠钙型水（HCO3·SO4－K＋Na·Ca），两者对混凝土无腐蚀性。

3.4 坝体工程地质条件

大坝为黏土芯墙坝，坝高10.17 m，坝顶高程57.17 m，坝顶宽4.0 m，上游坝坡为1∶2.5。下游坝坡为1∶2.0。心墙顶高程57.02 m。大坝全长190 m，上游采用块石护坡，下游为土质坡。

勘察时在坝轴线上布置了3个钻孔，并在不同部位进行取样，查明了坝体填筑料的物质组成及大坝基础的工程地质情况。根据钻探揭地层描述如下：

1）素填土：

黄褐色，松散状态，湿，主要由黏性土组成，含砂，表层生长少量杂草，冻层0.9 m。层厚0.4 m，层底标高57.23～57.25 m。

2）黏土芯墙：

黄褐色，软塑－可塑状态，湿－饱和，主要由黏性土组成，团聚结构，层状构造，切面稍有光泽，干强度韧性中等。层厚8.5～11.4 m，层底埋深8.9～11.8 m，层底标高45.85～48.73 m。

3）花岗混合岩：

有两种状态①为灰黑色，强风化，中粗粒变晶结构，块状构造，矿物成分为石英、长石、云母等，节理裂隙发育，岩芯破碎，呈碎块状，干钻可钻进。揭露深度1.4～3.7 m，层顶埋深8.9～11.8 m，层顶标高45.85～48.73 m；②同样为花岗混合岩，灰黑色，强风化，中粗粒变晶结构，块状构造，矿物成分为石英、长石、云母等，节理裂隙较发育，岩芯较完整，呈短柱状，但干钻不易钻进。揭露深度0.8 m，层顶埋深15.2 m，层顶标高42.43 m。

4 水库工程地质评价

4.1 库区地质评价

库区为河谷带状交汇地貌，坝址处最窄，东西两侧为中低山，山脊山顶呈尖顶状和长梁状，在山坡麓处倒石堆、冲积扇发育。水库区为太古界鞍山群地层，拦河大坝筑于混合岩之上。山体坡麓处为第四纪坡残积层，两岸谷地为第四纪为冲积层。

库区分水岭较宽厚、连续，库区四周山地及库盆均为坚硬的不透水岩体，无可溶性岩石存在，既无单薄分水岭和低矮的垭口地形，又无通向库外的较大规模的断裂构造，库区不存在渗漏问题［2］。

库区岸坡均为第四纪以来侵蚀自然斜坡，边坡稳定性较好，未见有不利于边坡稳定的结构面。斜坡上植被发育，水土保持良好，流砂等固体径流来源极少，水土流失轻。

4.2 坝体工程地质评价

大坝为黏土芯墙坝，上游采用块石护坡，坡比为1∶2.5；下游为土质坡，坡比1∶2.0。结合《大西沟水库修改设计书、报告》（1994年10月），坝体黏土芯墙的物质组成及其物理力学性质均为粉质黏土。

大坝防渗墙为粉质黏土，物理力学性质指标满足设计要求。水库经多年运行，未发现坝体渗漏问题。坝壳料为砂砾石，颗粒组成满足设计要求。大坝上游护坡块石风化严重且存在不均匀沉陷现象。下游坝面无防护，需铺设碎石护坡。

关于坝基，根据资料大西沟水库在施工过程中，竖井以北约100 m长基础只挖到2 m深，没有挖到基岩层，心墙边施工，下游10 m处就漏水。后经勘查发现坝基有30多米长漏水严重。1992年对大坝进行的开挖，重新打心墙，彻底处理。此后运行至今。从本次勘察结果显示，坝体黏土芯墙与坝基接触较好，虽然接触处岩体较破碎，但大坝基础未发现较大渗漏问题。

大坝左坝肩（溢洪道左边墙）岩石裸露，为开挖的山体，岩性为混合岩，岩石呈强风化状态，坝体与坝肩接触较好，水库运行多年后没有发现绕坝渗漏问题。但坝体与溢洪道边墙接触底部部位发现漏水现象，需进行处理。大坝右坝肩与道路相连接，坝体与坝肩接触较好，水库运行多年后没有发现绕坝渗漏问题。综上所述，左岸坝肩与山体相连接，右岸坝肩地形完整，岸坡稳定性好。两岸坝肩不存在绕坝渗漏问题。

4.3 溢洪道工程地质评价

溢洪道位于大坝左坝端，为开敞式侧槽溢洪道，堰顶高程为54.8 m，堰体净宽15 m。从溢洪道开挖断面看，溢洪道部位出露的岩性为太古界鞍山群混合岩。溢洪道左边墙为开挖的山体，岩石呈强风化状态，溢洪道右边墙与坝体相连接，库水位高时，溢洪道右边墙底有漏水现象；溢流堰加高的混凝土与原溢流堰接缝处存在漏水现象。综上所述，溢洪道右边墙与坝体连接处边墙底部、溢流堰加高的混凝土与原溢流堰接缝处、溢洪道底板存在漏水现象。

5 结 论

据2001年国家地震局编制的国家标准（GB18306—2001）1／400万《中国地震动参数区划图》，工程区地震动峰值加速度为0.10 g，相应地震基本烈度Ⅶ度。

第四纪以来，本区处于整体抬升时期，属于相对稳定区。本区最大冻深达1.5 m。河水化学类型为重碳酸钙钾钠型水；地下水化学类型为重碳酸硫化物钾钠钙型水，两者对混凝土无腐蚀性。

大坝材料，防渗墙为粉质黏土，物理力学性质指标满足设计要求。坝壳料为砂砾石，颗粒组成满足设计要求。上游坝坡为块石护坡，由于水位变动及风浪淘刷，块石护坡凸凹不平，风化严重。且右坝上游侧坡已种地，迎水侧部分块石护坡已脱落。大坝上游护坡块石风化严重且存在不均匀沉陷现象，局部已无护坡，需更换部分块石，重新铺筑。下游坝坡无护坡，造成坝坡石冲刷产生水土流失。下游坝坡经多年使用和雨水冲刷，坡面凸凹不平。下游坝面无防护，需铺设碎石护坡。大坝基础承载力满足设计要求。

溢洪道基础为开挖的岩石，物理力学指标均能满足溢洪道基础要求。溢洪道右边墙与坝体连接处边墙底部、溢流堰加高的混凝土与原溢流堰接缝处、溢洪道底板存在漏水现象，溢洪道边墙与大坝心墙连接处有漏水现象。库水位高时，溢洪道边墙底有漏水现象；溢洪道底板存在3处漏水点。溢洪道陡槽左边墙为开挖的山体。山体坡面很陡，岩石风化严重，且无防护。需采取相应措施进行处理，如帷灌浆。

输水洞为坝下埋管形式，基础承载力满足设计要求，由现场检查和运行情况分析，输水洞工程运行情况良好，不需要处理。

［1］朱建业，等.水利水电工程地质勘察规范［M］.北京：中国计划出版社，1999：22－26.

［2］于学馥，等.地下工程围岩稳定性分析［M］.北京：煤炭工业出版社，1983：12－15.

TV221.2

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1007－7596（2015）05－0109－03

2014－10－31

门立发（1963－），男，辽宁抚顺人，工程师，研究方向为水文地质。