待贤水库坝址区地质条件试验分析

麻江峰

（山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002）

待贤水库坝址区地质条件试验分析

麻江峰

（山西省水利水电科学研究院，山西 太原 030002）

介绍了待贤水库工程概况，从地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件方面阐述了坝址区工程地质情况，通过对坝体质量分析、坝基地质条件分析、坝基渗透量估算、坝体和坝基土的渗透变形评价，可知坝址区地质条件总体上符合水库的除险加固要求。

坝址；渗透变形；地质条件；待贤水库

1 工程概况

待贤水库位于沁县新店镇待贤村西浊漳河西源白玉河支流待贤河上，距县城以南直线距离约25 km外，是一座以防洪为主，兼顾灌溉的小（二）型水库。工程等别为Ⅴ等，建筑物级别为5级，包括大坝、溢洪道、输水洞。设计洪水标准10年一遇，校核洪水标准50年一遇。水库枢纽工程由均质土坝、溢洪道、输水洞三部分组成。坝长71m，最大坝高10m，坝顶高程998.0m，坝顶宽2m。溢洪道位于大坝左侧58m处，为人工开挖石槽，总长80m，底宽2m。进口底高程约995.0m。输水洞位于右坝肩，洞身为矩形砌石结构，洞身尺寸为0.5m×1.0m，长约58m，最大泄量2.2m3/s。

2 坝址区地质情况

2.1 地形地貌

坝址区位于低山丘陵区，地势起伏变化不大，海拔高程990～1 020m，相对高差10～30m。坝址处在两条“U”型沟谷交汇处，地形相对狭窄，谷底宽60～130m；左坝肩为凸向河床的天然黄土台地，沿大坝方向宽度约60m，顺河方向宽度约20～60m；右坝肩岸坡较顺直，基岩出露，边坡稳定。

2.2 地层岩性

坝址区出露地层岩性为三叠系二马营组灰色砂岩和第四系松散堆积物，现由老到新分述如下：三叠系中统长石砂岩，灰绿、灰白色，中粒厚层状，交错层理发育，地表易风化，岩层倾向275°～285°，倾角3°～5°。第四系中更新统洪积，岩性为低液限黏土，呈褐红、褐黄色，含零星钙质结核和锰铁质结核和古土壤层，主要分布在左坝肩及两岸，厚度2～10m。水库淤积物岩性为低液限粉土、低液限黏土及粉细砂，分布于坝前库区。人工堆积物为坝体填筑土。

2.3 地质构造

坝址区地质构造简单，未发现断裂构造，构造形迹主要为宽缓褶皱。坝址区地震动反应谱特征周期0.45 s，地震动峰值加速度0.10 g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

2.4 水文地质条件

根据地下水赋存条件，地下水可分为碎屑岩类裂隙水和松散岩类孔隙水，松散岩类孔隙水主要接受大气降水补给，向下游径流排泄或越流补给碎屑岩类裂隙水，碎屑岩类裂隙水主要向下游径流排泄。

3 坝址区地质条件试验分析

3.1 坝体质量分析

坝体土主要为低液限黏土，厚度6.0～10.0m。在坝体上共布置钻孔2眼，取得坝体不同部位和深度的原状土样，进行室内土工试验，并在钻孔中进行标准贯入试验以检验坝体土的密实度。标准贯入试验结果为：最小值11.9，最大值18.1，平均值14.6，说明坝体土填筑质量尚可。

坝体土含水量自上而下有增大趋势，但整体上坝体土含水量差异较小，一般自坝顶7.0～7.2m以下呈饱和状。坝体土液性指数为-0.06～0.13，呈坚硬—硬塑状态。压缩系数范围值0.19～0.38MPa-1，平均值0.32MPa-1，呈中等压缩性；孔隙比0.575～0.759，平均值0.682；干密度1.53～1.71 g/cm3，平均值1.61 g/cm3，其中干密度不小于1.60 g/cm3的约占57%，说明坝体土干密度值基本合格。根据土工试验和相关试验参数计算可得坝体土饱和密度为2.00 g/cm3。

坝体土渗透系数为1.64×10-6～1.31×10-4cm/s，平均值2.46×10-5cm/s，其中渗透系数不大于1×10-4cm/s的约占83%，整体呈弱—微透水性，基本满足均质土坝的质量要求。

3.2 坝基地质条件分析

坝基地层岩性由第四系中更新统冲洪积低液限黏土和三叠系中统砂岩组成，现自上而下分述如下：低液限黏土层厚4～10m，由左坝肩向右坝肩逐渐变薄，呈暗黄色、灰黄色，饱和状，软塑状，无摇震反应，中等干强度、中等韧性，手捻无砂感，偶夹褐黄色细砂透镜体，厚度1～2 cm。根据土工试验数据，低液限黏土比重2.70～2.71，含水量17.2%～27.7%，干密度1.48～1.77 g/cm3，孔隙比0.521～0.828，压缩系数0.12～0.50MPa-1，压缩模量3.7～12.8MPa，渗透系数5.33×10-7～ 4.36×10-4cm/s，黏聚力7.3～36.8 kPa，内摩擦角9.6°～27.3°，属稍密—密实状，无湿陷，中等压缩，弱—微透水性土层。

标准贯入试验结果为：最小值9.5，最大值12.6，平均值11.2，坝基低液限黏土属可塑—软塑状态，建议地基承载力特征值150 kPa。根据土工试验和相关试验参数计算可得坝基土饱和密度为1.97 g/cm3。

坝基低液限黏土液限为28.6%～34.8%，塑限为17.0%～20.8%，塑性指数为11.5～18.0，液性指数为0.36～0.54，可塑—软塑状；砂粒含量占4.8%～17.1%，粉粒含量占62.3%～73.9%，黏粒含量占20.6%～21.5%，不均匀系数13.5～15.5，曲率系数1.2～1.5，级配良好。

三叠系中统砂岩，灰白色，中粒厚层状，岩层倾向275°～285°，倾角3°～5°。根据工程地质类比，砂岩强风化层厚度3～5m，坚硬岩，中等透水性，地基承载力特征值350 kPa以上，工程地质条件良好。

3.3 坝基渗漏量估算

根据坝基的地层结构，坝基渗漏通道主要为低液限黏土和基岩，渗透量采用双层计算公式：

式中：Q——坝基渗漏量，m3/d；

K1，K2——透水层渗透系数，m/d；

B——计算段宽度，m；

M1，M2——透水层厚度，m；

H——上、下游水头差，m；

2b——坝底宽度，m。

正常蓄水位995.11m下，坝基渗漏计算结果见表1。其中：最大坝基长度选90 m；由坝基地质条件可知坝基第一透水层为低液限黏土，层厚4～10m，现选取M1为其平均值6m；第二透水层为砂岩强风化层，其厚度3～5m，现M2选取透水性最强的5m。由此可得计算结果为24.16m3/d，按全年365 d计算，坝基年渗漏量约为8 819.05m3。

表1 正常蓄水位坝基渗漏计算结果

3.4 土的渗透变形评价

坝体和坝基的低液限黏土可能发生的渗透破坏变形为流土和接触流失两种类型，其允许水力比降采用公式Jcr=（Gs-1）（1-n）计算，计算结果见表2。

表2 允许水利比降计算表

4 结论

工程坝区地质构造简单，未发现有断裂构造及新构造运动迹象。库岸大部分基岩出露，山体宽厚，库区渗漏不明显，标准贯入试验结果可知坝体土填筑质量尚可，符合规范要求。从土工试验成果可以看出，坝体土干密度值基本合格，渗透系数基本满足均质土坝的质量要求。坝基为低液限黏土，建议地基承载力特征值150 kPa。计算得到的坝基年渗漏量约为8 819.05m3，约占入库多年平均径流量39.8万m3的2.22%。结合目前水库运行现状，坝后及两坝肩没有明显水流溢出点，说明坝基渗漏量较小。由于实际渗透比降均小于允许渗透比降，说明水库现状正常运行条件下低液限黏土不会发生流土和接触流失破坏，大坝渗流相对稳定。

P642 ［

］C ［

］1004-7042（2016）09-0035-02

麻江峰（1985-），男，2015年毕业于太原理工大学水利工程专业，助理工程师。

2016-07-09；

2016-08-17