德隆水库坝址工程地质条件分析及坝型优选

肖国贤

（遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002）

德隆水库坝址工程地质条件分析及坝型优选

肖国贤

（遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563002）

针对德隆水库坝址区地质条件较复杂，可能存在不良工程地质地段、可疑渗漏带等问题。从地形地貌、地层岩性、地质构造、岩溶水文等方面，对坝址区地质环境各项因素及各种坝型适宜性进行分析论证。结果表明：混凝土面板堆石坝坝型对地质条件适应性较高，但结合坝区承压水对柔性坝的影响、水工枢纽布置和施工工艺等进行综合考虑，最终优选技术和经济均较优的重力坝坝型。

地质条件；坝型选择；重力坝；德隆水库

德隆水库位于贵州省凤冈县土溪镇鱼泉村梯子岩境内，工程主要任务是农田灌溉、城镇和农村人畜供水。坝址距土溪镇7km、距凤冈县城52km，距遵义市中心城区170km，现有乡村公路从坝址左岸通过，工程对外交通较方便［1］。在德隆水库地质勘察中，严格根据工程项目建设可行性和经济效益指标，结合干沟河流域开发整体规划任务，遵循技术可行性、效益最大化、整体与具体相结合综合考虑原则，通过详细的地质勘察，全面分析，反复论证，为合理选择坝型提供准确详实的地质资料与建议，确保工程施工的高效优质。

1 坝址区工程地质条件

坝址位于河湾地带，河流弯曲延伸，河水深0.2～2m，河床高程一般818.00～828.00m。坝址两岸地形总体上从上游至下游逐渐变陡，其中左岸坡受断层F5切割影响，地形起伏较大，斜坡、陡坡均有分布，在∈1j上游侧分布区多为陡坡地形，在下游侧则形成峻坡至悬坡地形，而在∈1q分布区则形成带状发育的陡岩，陡岩以上地形平缓，山顶高程954.00m，与河床相对高差约为130m，左岸发育为一低矮垭口，垭口鞍部高程872.00～877.00m，垭口处有乡村公路通过；右岸除发育有冲沟外地形总体较平顺，地形坡角一般为30～50°，靠近河床一带地形平缓，右岸山顶高程在970m高程以上。总体上看，在坝区河谷两岸地形对称性较好，设计正常蓄水位868m高程时河谷宽约200m，谷口宽高比为4.5左右，左岸岩层产状 N35～42°E/SE∠5～14°，河谷为基本对称的“V”型走向、斜向河谷结构。

坝址区分布地层为寒武系下统清虚洞组（∈1q）、 金顶山组（∈1j1、 ∈1j2、 ∈1j3）。 ∈1q浅灰至深灰色中至厚层灰岩夹豹皮状白云质灰岩，分布于左岸865.00m高程以上岸坡；∈1j1灰色、灰绿色薄层、极薄层为主夹中厚层粉砂岩及少量灰岩，分布河床12.4m以下；∈1j2浅灰色至深灰色中厚层灰岩夹砂质灰岩，分布于河床附近；∈1j3薄层、极薄层为主夹中厚层粉砂岩及少量灰岩、泥岩，分布于左右坝肩。坝址区多为覆盖层分布，河床厚0.5～8m第四系冲洪积（Qapl）砂卵砾石覆盖，两岸均有厚2～10m残坡积粘土、砂质粘土夹块石碎石等；崩塌堆积分布于左岸坡。

工程区西侧为毕节北东向构造变形区，南面为贵阳复杂构造变形区，地质构造较复杂，坝址发育仁老山断层（F5），F5从左岸坡通过并向下游延伸斜切河床，为张扭性断层，断层面产状N15～40°E/SE∠60°，断层倾左岸，上盘为∈1q地层，下盘为∈1j地层，坝址处断距约60m，左岸钻孔揭露破碎带宽约2m，断层带附近岩体破碎，多小块石、碎石，少量断层角砾充填，受断层影响，区内裂隙发育，主要发育4组裂隙：Ⅰ组N5～20°E/NW∠70～80°； Ⅱ组 N60 ～80°E/NW∠60 ～85°； Ⅲ组 N40 ～50°E/SE∠67 ～85°； Ⅳ组 N45°W/NE∠70 ～80°。 坝址平面地质分布情况，如图1所示。

坝址出露地层为金顶山组第一至第三层（∈1j1～∈1j3）及清虚洞组（∈1q），碎屑岩和碳酸盐岩相间分布， 其中∈1j1、∈1j3为碎屑岩类，∈1q、∈1j2为碳酸盐岩，根据地表地质调查及钻孔勘探揭露，坝址区∈1q、∈1j2层内均未见大型岩溶形态分布，但存在小型岩溶管道分布，其中∈1j2层内在河床上游侧右岸零星出露，受地形、构造切割影响，右岸山体单薄，裂溶隙发育，使得右岸沿河床一带形成小型岩溶系统，从上游至下游依次出露上升泉 S2～S6，各泉点流量稳定，另外在钻孔ZK2、ZK5内存在承压水，孔内承压水高出孔口4.2m及1.2m，在承压水出溢部位岩体较破碎，说明钻孔∈1j2层内浅表溶蚀发育，其它河床钻孔也有承压水分布；∈1q在坝址区岩溶相对发育，地表岩溶有岩溶洼地、消洞等，溶槽、溶沟发育［2］。在钻孔ZK1内10.2m处漏水，在16.3～19.2m处揭露2.8m溶洞，洞内黄色粘土夹碎石充填，在20.6～21.5m、22.1～22.5m存在掉钻现象，孔内无充填。在∈1j1、∈1j3层内夹少量灰岩夹层，补给径流条件均较差，岩溶弱发育。坝址典型地质条件剖面，如图2所示。

2 工程地质问题论证分析

2.1 坝基肩持力层分析

坝基∈1j2中厚层弱风化灰岩承载力为3～3.5 MPa，变形模量为5～7GPa；两坝肩出露∈1j3薄层、极薄层的粉砂岩夹少量灰岩，弱风化承载力为2～2.2MPa，变形模量弱风化为1～2GPa，存在不均匀沉降问题，另外左岸断层破碎带岩体松散，裂隙延伸长，不能满足坝基条件，需采用深挖、扩挖以及相应加固处理措施后方可达到要求［3-4］。坝基∈1j2灰岩内存在承压水分布，对坝体存在顶托作用，须采取固结、减压等处理。

图2 坝址典型地质条件剖面

2.2 抗滑稳定分析

坝基岩层缓倾左岸偏下游，倾角为5～13°，对坝基稳定构成一定的影响，灰岩层面可构成坝基深层单一滑动面，且左岸发育有贯通下游的断层面，对坝基的抗滑稳定不利，但在坝趾及下游阻滑岩体内，节理或裂隙倾角大于60°，向下逐渐闭合，且在大坝下游河床平缓，未发现跌坎、深槽发育，无明显的滑出临空面，而且坝基内分布的裂隙主要发育在强风化带，弱风化带则多闭合或尖灭，岩体相对较完整，裂隙的连通性较差，切割深度不大，故滑出面为弱风化弱发育裂隙与爬坡剪断岩体组合面［5-6］。故应对坝脚下游一定范围内的基础岩体进行抗冲保护，防止因泄洪淘刷切脚而形成临空面，削弱基础稳定性。浅层滑动的控制滑动面为建基面与混凝土的接触面。

2.3 渗透稳定评价

坝址区强至弱风化带岩体透水性较强，ZK1揭露：在高程822.01m以上，岩体透水率均大于10Lu，在高程822.01m以下透水率均小于5Lu；河床钻孔ZK2揭露，在高程804.19m以上岩体透水率均大于10Lu，在高程794.19～804.19m之间岩体透水率为5～10Lu，在高程794.19m以下，岩体透水率小于 5Lu；右岸钻孔 ZK3揭露，在高程850.80m以上岩体透水率均大于100Lu，在高程850.80m以下，岩体透水率为10～100Lu。各钻孔下部岩芯相对完整，未发现大的溶洞和溶蚀裂隙，由以上钻孔压水试验资料可知，表层强风化带、断层破碎带、∈1j2灰岩一带透水性强，水库蓄水水位抬升后，存在沿以上强透水带向下游渗漏问题，渗透降低坝基岩体力学指标，对坝基抗滑稳定不利，须采取防渗处理措施［7］。

3 坝型选择

根据坝址地形地质条件及天然建筑材料分布情况，结合各水工布置建筑物情况，拟对堆石混凝土重力坝和混凝土面板堆石坝两种坝型方案进行比较，如表1所示。经技术经济综合比较，重力坝方案在地形地质条件适应性、枢纽布置和技术经济上均占优势，故推荐重力坝坝型。

4 结论

德隆水库坝址区地形地貌和地质构造条件较复杂，受断层切割等因素的影响，工程地质条件差，坝型选择较困难。为合理选定坝型，从地形地貌、地层岩性、地质构造、岩溶水文等方面，对坝址区工程地质条件进行了详细分析和论证研究，优选重力坝方案，为枢纽建筑物布置和基础处理设计，提供了重要的地质资料与结论建议。

（1）坝基岩体存在不均匀沉降问题，坝址左岸断层发育，断层带岩体破碎，不 能满足坝基条件要求，需采用深挖、扩挖以及相应加固处理。坝基∈1j2灰岩内存在承压水分布，对坝体存在顶托作用，须采取减压处理。

表1 坝型比选

（2）岩层产状平缓，对坝基的抗滑稳定不利，但大坝下游河床平缓，未发现跌坎、深槽发育，无明显的滑出临空面，滑出面为弱风化弱发育裂隙与爬坡剪断岩体组合面。应对坝脚下游一定范围内的基础岩体进行抗冲保护，防止因泄洪淘刷切脚而形成临空面，削弱基础稳定性。

（3）坝址区强至弱风化带岩体透水性较强，水库蓄水水位抬升后，存在沿强透水带向下游渗漏问题，渗透降低坝基岩体力学指标，对坝基抗滑稳定不利，须采取防渗处理措施。

（4）从坝基岩体质量、开挖边坡及处理、防渗工程量、承压水的影响和施工组织设计等方面进行论证，结合技术经济、枢纽布置等综合比选，结果表明：混凝土重力坝坝型均优于混凝土面板堆石坝，推荐采用较适宜坝址地形地质条件的重力坝坝型。

［1］遵义水利水电勘测设计研究院.凤冈县德隆水库工程可行性研究报告［R］.2016.

［2］何川，马晓立.新疆奎屯市东郊水库坝型比选方案［J］.水利建设与管理，2015，35（10）：34-36.

［3］黄兵.汉中市小型水库大坝安全问题及对策分析［J］.水利发展研究，2015，15（08）：86-88.

［4］王爱林.小中甸水利枢纽坝型比较及选择［J］.水利规划与设计，2011（02）：14-16.

［5］焦军毅.洮河九甸峡水利枢纽坝型适应性的工程地质研究［J］.水利规划与设计，2004（03）：53-56.

［6］何忠富.猴山水库坝型比较与选择［J］.水利技术监督，2015，23（02）： 79-81.

［7］王瑞民.山西磨河水电站坝基工程地质问题研究［J］.中国水能及电气化，2014（08）：54-57.

［8］罗洪银.白岩河水利工程坝型地质条件适应性评价［J］.小水电，2013（02）：29-31.

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1672-2469（2017）10-0138-03

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.10.039

2017-01-08

肖国贤（1979年-），男，高级工程师。