息烽两岔河水库地质条件评价与坝型选择

2018-04-02 06:45兰绍华
陕西水利 2018年1期
关键词:坝型拱坝坝址

兰绍华

息烽两岔河水库位于息烽县西北部,距息烽县城约10 km。建库河流息烽河为乌江右岸一级支流,属长江流域乌江水系。该工程主要功能为供水,主要枢纽建筑为大坝。坝高70m,正常蓄水位910 m,水库回水线长约4.1 km,库容约1250万m3,为中等规模水利工程。

1 坝址基本地质条件

1.1 地形地貌

坝址位于鱼洞上游约130 m,河谷为不对称"U"型纵向谷,河床高程853.8~854.0 m,河面宽28 m,正常高蓄水位河面宽116 m,宽高比2.5。两岸边坡较陡,左岸884 m以下地形坡度53°,以上地形坡度24°,后缘山顶高程1053 m,坡高198 m;右岸882 m以下为陡壁,以上地形坡度36°,后缘山顶高程990 m,坡高135 m。由于河流地质营力的作用,在河床左岸堆积砂、卵、砾石层形成漫滩。

1.2 地层岩性

坝址区覆盖层主要分布于河床,基岩为三迭系中统松子坎组(T2s)和狮子山组第一段(T2sh1)地层,根据其岩性不同,松子坎组(T2s)细分三小层,其地层岩性及分布位置见表1。

表1 坝址区地层岩性特征表

1.3 地质构造及结构面

坝址地质构造复杂,岩层产状倒转多变,总体产状走向N50°~60°E,倾向 SE,倾角 37°~75°。坝址主要发育的断裂构造为坝址下游F3断层和坝址上游右岸冲沟f1断层。

图1 DF3测线视电阻率反演色度图

F3断层:该断层走向 N55°E,倾向 SE,倾角 50°~60°。据物探DF3测线资料(图1),该段层距坝址102 m,断层破碎带及影响带岩体极为破碎,视电阻率极低[1],在10~100Ω·m间变化,且杂乱无章,宽度>50m。据地表调查,该断层为强透水断层,控制两岸岩溶洼地、落水洞及暗河系统发育主方向。

f1断层:位于坝首右岸上游冲沟,延伸长度80~120 m,断层走向 N60°~85°W,倾向 NE,倾角 20°~22°,断层破碎带宽0.3~0.5 m,断距1.2~1.5 m,为压扭性断层,受其影响,两侧岩体多褶曲。据地表调查,f1断层延伸不长,因远离坝址,对坝址影响较,但两侧次生的羽状裂隙因延伸长,连通性好,对坝址坝肩抗滑稳定影响较大。

根据坝址区裂隙统计(见图2),坝址主要发育裂隙有4组,其中①、③、④较集中在左岸,①、②较集中发育在右岸,其特征见表2。

图2 坝址裂隙等密度图

表2 坝址区裂隙发育特征表

1.4 软弱夹层

根据两坝肩平硐揭露,两坝肩软弱夹层发育,其中左坝肩发育有2条软弱夹层,为岩屑夹泥充填;右坝肩发育2条软弱夹层,为泥夹岩屑充填。

2 坝址主要工程地质评价与坝型选择

2.1 大坝抗滑稳定评价及坝型选择

2.2.1 坝基稳定评价

坝址坝基持力层为狮子山组第一段(T2sh)1中-厚层灰岩、白云质灰岩,岩层陡倾,走向线与河床斜交,交角40°,倾向左岸偏上游,岩层层面不构成滑动面。根据野外裂隙调查,对坝基抗滑稳定不利的裂隙主要为缓倾角裂隙③,裂隙③产状335°~358°∠16°~25°,裂隙发育密度 1.5~3 条/m,延伸长度 0.2~1m;裂隙③仅在右坝肩上游三田冲沟汇口处发育,而根据两坝肩平硐裂隙统计,未见该组裂隙发育,说明该组裂隙发育弱,不构成坝基抗滑稳定的滑动面,大坝坝基除建基面抗滑稳定外,无深层抗滑稳定问题。

2.2.2 坝肩边坡稳定问题

两坝肩出露地层为狮子山组第一段(T2sh1)中-厚层灰岩、白云质灰岩,岩层产状130°∠75°,基岩裸露,为斜向陡倾岩质边坡,边坡结构属稳定结构,现代河谷自然边坡呈稳定状态。据地表调查,坝址两岸软弱夹层较发育,主要为薄层泥质白云岩夹层,沿层面发育,一般厚0.5~3 cm,因坝址靠近区域性断层F3,受其影响,节理裂隙发育程度高,岩体较破碎。根据地表裂隙统计分析,主要有 4组优势节理面,裂隙①:325°~355°∠47°~68°;裂隙②:240°~272°∠46°~77°;裂隙③:335°~358°∠16°~25°;裂隙④:100°~126°∠37°~56°,其中左坝肩发育裂隙为①、③、④组,右坝肩裂隙发育为①、②组。边坡稳定主要受控于软弱夹层面、裂隙面及其之间交线控制,根据节理裂隙统计结果,对两岸边坡选择最不利的节理裂隙进行赤平投影稳定分析[2],分析结果见图3和图4。

图3 左坝肩边坡赤平投影稳定分析图

图4 右坝肩边坡赤平投影稳定分析图

从图3可见,左坝肩有第④组裂隙落入滑动区内,根据平硐资料,第④组裂隙在强风化带发育,至弱风化带尖灭,延伸不长,连通性差,不构成统一滑移面,仅地表局部有切脚现象,局部形成小块不稳定楔形体,需开挖清除,清除后大坝左岸边坡稳定[3]。

从图4可见,右坝肩有第②组裂隙落入滑动区内,根据平硐资料,第②组裂隙在平硐5.5~6.7 m和11.0~12.5 m为风化夹泥,夹泥厚0.5~2 cm,延伸性好,对大坝坝肩稳定不利,需加强支护措施[4]。

图5 拱坝坝型坝肩抗滑稳定分析示意图

对于拱坝坝型,左岸主要发育裂隙①、裂隙③和裂隙④,坝肩岩体受裂隙切割,存在沿裂隙④结构面滑出的可能。根据左岸平硐揭露,左坝肩岩体溶蚀风化严重,平硐在23 m仍存在溶蚀风化现象,溶蚀风化不均一,多呈囊状,坝基岩体完整性差。平硐内跨孔波速测试结果,平硐在6.5 m之后平均波速3477 m/s,动弹模量23.75 GPa,动泊松比0.31,完整性系数0.31,为较破碎岩体,因此,左坝肩岩体质量属BⅣ类,不宜直接作拱坝坝肩持力层,需作专门的固结灌浆处理,建议固结灌浆范围从河床至坝顶高程,向下游延伸20~30 m,固结灌浆面积约4240 m2。

右坝肩存在沿岩层层面和裂隙②的组合,特别是裂隙②在平硐5.5~6.7m和11.0~12.5m夹风化夹泥,夹泥层厚0.5~2 cm,对拱坝坝肩抗滑稳定不利,需进行抗滑稳定计算。

2.2 坝型选择

坝址受区域性断层F3影响,节理裂隙发育,岩体完整性较差。坝址两岸存在软弱夹层,且左岸存在溶蚀风化带,风化不均一,坝基岩体完整性差。

对重力坝坝型,因岩层陡倾,且为纵向谷,无贯穿性缓倾结构面发育,无深层抗滑稳定问题;对拱坝坝型,左岸存在溶蚀风化带,坝基岩体完整性差,右岸存在软弱夹层,加上岩层与走向线与拱端推力平行,存在沿岩层层面、软弱结构面的滑出模式,对拱端抗滑稳定极为不利,需对坝肩抗力岩体作专门的补强加固处理措施。根据坝址地质条件,对拱坝坝型适宜性差,对重力坝坝型无控制性不利地质因素,适宜修建,因此选择重力坝坝型较适宜。

3 结论与建议

3.1 结论

通过对息烽两岔河水库大坝工程地质条件进行分析,对拟采用有成坝条件的重力坝、拱坝坝基、坝肩进行稳定性分析。得出若选择重力坝坝型坝基无深层抗滑稳定问题;对拱坝坝型,左岸、坝基岩体完整性差,右岸存在软弱夹层,岩层与走向线与拱端推力平行,存在沿岩层层面、软弱结构面的滑出模式,对拱端抗滑稳定极为不利,需对坝肩抗力岩体作专门的补强加固处理措施。通过比较得出,息烽两岔河水库大坝宜选择重力坝坝型。

3.2 建议

场地第四系覆盖层及强风化厚度不大,建议全部清除。对重力坝型选择弱风化中下部基岩为坝基持力层,且河床宜适当嵌深,以满足坝体抗滑稳定安全,建议其河床中部建基面高程为843~845 m,向岸坡阶梯式抬升,两坝肩清除强风化岩体即可,对左岸溶蚀风化带,作固结灌浆处理。

[1]孙燕峰.甘肃省酒泉市洪水河水库坝型比选设计[J].水利技术监督.2017(05).

[2]张明.盘县西得泥水库坝线和坝型选择[J].水利科技与经济.2014(01).

[3]武东财.汪清水库消险增容扩建工程坝型方案比较与选择[J].黑龙江水利科技.2012(03).

[4]彭成居.驮英水库坝型选择刍议[J].企业科技与发展.2011(06).

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