牛路水库坝区节理统计分析与评价

杨小伟,杨伟麟

(广州市水务规划勘测设计研究院，广东 广州 510640)

牛路水库坝区节理统计分析与评价

杨小伟,杨伟麟

(广州市水务规划勘测设计研究院，广东 广州 510640)

基于从化牛路水库坝址区节理裂隙发育情况，统计并绘制节理裂隙玫瑰图，分析主要发育节理对两岸边坡、坝基渗漏及坝基抗滑稳定性的影响，并对主要工程地质问题提出相应的处理措施，从而为水工建筑物的布置及类似的工程提供一定的参考。

牛路水库；节理；节理玫瑰图；处理措施

1 工程概况

牛路水库位于广州从化区良口镇，坝址位于流溪河的一级支流的中游，区域地处岭南山系南缘，地形北高南低，地貌特征为低山丘陵区，地势由南西向北东倾斜。牛路水库是以城市供水为主，兼有防洪、发电、灌溉、旅游等综合效益的水利枢纽工程，正常蓄水位高程为177.5 m，正常库容为6 297万m3，总库容为 6 663万m3。工程等别为Ⅲ等，规模为中型水库。其主要建筑物有大坝、电站厂房和引水隧洞等。

区域地处华南华夏系构造带与南岭东西向构造带交接地带，主要构造运动以燕山期大规模岩浆活动为主。工程区内并没有明显的较大断裂地质构造，工程区周边存在断层构造，主要为独石山断裂带和温泉断裂带，由于两断层离库区较远，对工程区影响较小。根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)，工程区地震动峰值加速度为0.05 g，地震动反应谱特征周期0.35 s，相应地震基本烈度等于Ⅵ度。根据区域构造稳定性分级，本区域构造稳定性好。

构成库盆的地层岩性单一，主要是燕山第三期中心相或过渡相浅肉红色、灰白色中粗粒、粗粒黑云母花岗岩，岩体因受后期构造影响，裂隙发育，沿裂面多发生绿泥石化或绿帘石化，呈条带分布，岩石较坚硬；两岸山坡地表为残坡积棕红色粘土质砂覆盖；河床多为漂石、砂卵砾石堆积，厚度小。

库区内的地表水体主要为河水，分布较广泛。地下水类型主要以第四系孔隙潜水及基岩裂隙水为主。第四系孔隙潜水主要沿冲洪积层分布。基岩裂隙水主要以块状岩类裂隙水为主，由地表水补给[1-2]。

2 坝型对地基的要求

综合考虑枢纽布置、地质、施工条件、运行管理等影响因素，选定碾压混凝土重力坝作为本工程坝型。碾压混凝土重力坝由非溢流坝段和溢流坝段组成。重力坝坝顶高程为180.0 m，防浪墙高程为181.2 m，坝长为389.19 m，建基面高程为110.2 m，最大坝高为69.8 m，坝区总体平面布置示意见图1。混凝土重力坝对地基的基本要求主要有：具有足够的岩体强度，以承受坝体压力；具有足够的整体性和均匀性，以满足坝基抗滑稳定要求和减少不均匀沉陷；具有足够的抗渗性，以满足渗透稳定要求等。

图1 坝区总体平面布置

坝基岩体为花岗岩弱风化带～微风化带，能满足强度要求及不均匀沉陷要求。坝基岩体节理较发育，其对两岸边坡、坝基渗漏、坝基抗滑稳定均存在一定的影响。因此，应摸清坝区节理的分布规律及主要发育节理的特征。

3 节理分类

节理是指有一定成因、形态和分布规律的裂隙，也是岩体中未发生位移的破裂面，破裂面两侧岩层无明显的相对位移[3-4]。节理按力学属性可分为张节理和剪切节理两类，其特征见表1。

表1 节理力学分类及特征

4 坝区节理统计

坝区节理裂隙比较发育，规模大小不一。根据河床及两岸平硐地质测绘，结合钻探岩芯揭露，坝区岩体中主要发育节理有如下3组：

①40°～50°/SE或NW∠63°～88°，走向与河流大角度相交，剪性，延伸大多较短，闭合～微张，4～6条/m。

②80°～90°/SE或NW∠40°～50°，剪性，延伸较短，闭合～微张，1～3条/m。

③20°～30°/NW∠15°～30°，走向与河流近于垂直，节理面舒缓波状，张性，延伸较长，张开宽0.1～0.5 cm， 2～4条/m。该节理裂隙主要发育于强风化带～弱风化带岩体中。在强风化带内，顺节理面风化严重，多呈全风化条带，地下水渗流携运次生泥土充填于节理中，具水平卸荷特性。坝区节理玫瑰示意见图2。

图2 坝区节理玫瑰示意

据统计：① 强风化带节理面铁锰质渲染呈黑褐色、黄褐色，节理中多充填次生泥土，岩体节理线密度为4～6条/m、连通率约85%。 ② 弱风化带节理面铁锰质轻微渲染，呈浅黄褐色，节理间多无充填，岩体节理线密度为2～4条/m、连通率约75%。

5 节理对工程影响性分析

根据坝区节理玫瑰图可知，坝基岩体主要受3组节理切割，各组节理对工程的影响如下。

1) 40°～50°/SE或NW∠63°～88°节理分布在坝头两岸，倾向南东的节理对左岸边坡稳定不利，倾向北西的节理对右岸边坡稳定不利。

2) 80°～90°/SE或NW∠40°～50°节理若分布在坝基，可能形成连通坝基上下游的渗漏通道；若分布在坝头两岸，倾向南东的节理对左岸边坡稳定不利，倾向北西的节理对右岸边坡稳定不利。

3) 20°～30°/NW∠15°～30°缓倾角节理，走向与坝轴线近于平行，该软弱结构面的产状愈平缓，由坝体自重力和水平推力组成的合力作用在其上的向下游的下滑力愈大，抗滑力愈小，对坝基岩体抗滑稳定愈不利。虽该缓倾角结构面倾向上游，但易与坝踵附近的横向切割面和平行于河流方向的侧向切割面组合成楔形体，直接由河床面滑出[5-6]。

6 主要工程地质问题处理措施

6.1边坡处理措施

结合地形地质条件，左、右坝肩高边坡应根据地形布置，开挖边坡高度自下而上均为10.0 m，另开挖边坡时应分级设置马道，马道宽约2 m，开挖边坡坡比根据实际地形从下到上依次在1∶0.75～1∶1.50之间选择。边坡防护主要采用档墙、锚索格梁支护、三维网植草。

6.2渗漏处理措施

由于坝区岩体节理较发育，且部分坝段基础置于弱风化带上部，形成连通坝基上下游渗漏通道的节理80°～90°/SE或NW∠40°～50°，为了提高坝基岩石的完整性和承载能力，在坝基上游和下游侧各设3排固结灌浆，孔距为3.0 m，中间部位固结灌浆，孔距为6.0 m，固结灌浆孔深在中间部位分别为6.0～8.0 m、上游侧8.0～15.0 m。固结灌浆压力通过灌浆试验确定，在不掀动基础岩石的原则下，应尽量取较大值。对缓倾角节理或裂隙较发育的基岩，灌浆压力应适当降低[7-9]。

6.3深层抗滑处理措施

根据工程实际地质条件，对于河床埋藏较浅的缓倾角软弱破碎带，可全部挖除，回填混凝土；对于两岸埋藏较深的缓倾角软弱破碎带，若能满足稳定的条件下可以部分挖除，可沿其走向每隔一定距离挖一平洞，洞的顶部和底部均嵌入坚硬完整的岩层中，然后回填混凝土，形成混凝土键以提高其抗滑能力。同时，为增加坝体的完整性，挖除回填后，尚可进行固结灌浆。

7 结语

本文结合牛路水库的工程实例，简要的分析了坝区节理的发育情况及对工程的影响，并提出了主要工程地质问题的处理措施，得到如下结论。

1) 花岗岩区域主要发育节理有3组，其将花岗岩切割成块状。牛路水库坝区节理规模大小不一，具水平卸荷特性。

2) 节理对坝区的影响主要有如下3个方面：两岸坝肩边坡稳定、坝区上下游渗漏稳定、坝基深层抗滑稳定。

3) 混凝土重力坝深层抗滑稳定性主要受缓倾角软弱结构面控制，应采用挖除回填混凝土处理。

4) 花岗岩区域节理发育情况具有相似的特征，但在施工开挖时应积极的参与验槽，为其他类似工程提供一定的参考。

[1] 广州市水务规划勘测设计研究院.广州市牛路水库建设工程地质勘察报告(初步设计阶段)[R].广州：广州市水务规划勘测设计研究院，2016.

[2] 水利水电工程地质勘察规范:GB 50487—2008[S].

[3] 彭土标.水力发电工程地质手册[M].北京：中国水利水电出版社,2011.

[4] 杨连生.水利水电工程地质[M].武汉：武汉大学出版社，2004.

[5] 戴呈祥.土坝渗漏裂隙通道探测方法探讨[J]. 广东水利水电, 2002(10): 28-30.

[6] 葛军辉，丁耿龙.惠州抽水蓄能电站厂房区岩体节理网络分析研究[J].广东水利水电,2009(9): 11-13.

[7] 孔繁在.合面狮水库大坝除险加固处理[J]. 广东水利水电, 2008(8): 49-51.

[8] 袁伟力.复杂地质条件下的帷幕灌浆施工技术[J]. 广东水利水电, 2009(7): 55-57.

[9] 水工建筑物水泥灌浆施工技术规范：SL 62—2014[S].

(本文责任编辑 王瑞兰)

Statistical Analysis and Evaluation of Joints in Dam Area of Niulu Reservoir

YANG Xiaowei , YANG Weilin

(Guangzhou Water Planning Survey and Design Institute，Guangzhou 510640，China)

Based on the development of joint in the dam site of Conghua Niulu Reservoir, joint rose chart have been drawn. The influences of main development joints on slope stability, dam foundation leakage and anti - sliding stability of dam foundation are analyzed, and the corresponding treatment measures to the main engineering geological problems are put forward, so as to provide a reference for the layout of hydraulic structures and similar projects.

Niulu Reservoir；joint；joint rose chart；treatment measures

2016-10-12;

2016-11-04

杨小伟(1986),男,硕士，工程师，从事岩土勘察与设计工作。

TV64;TV22.34