萌特矿坑湖成库岩溶水文地质条件分析

杨 野，景 随 心

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院,重庆 江北 400020)

1 概 述

萌特矿坑湖是利用原灰岩开采形成的矿坑蓄水，初拟总库容约300万m3。萌特矿坑位于地表分水岭附近，其岩溶水文地质条件复杂。笔者介绍了采用地表测绘、钻探、物探、孔内电视、现场试验及室内试验等方法对其进行的勘察过程，并分析了成库的可能性。

该矿坑为南北向分布，坑底长约1.2 km，宽140～160 m(东西向)，其中北侧分水岭高程为500～505 m，距矿坑最近的距离为1.25 km，坑底最低高程为423 m，北高南低，北侧坑底高程为430 m，南侧高程在426 m附近。矿坑集雨面积为2.66 km2,集雨面积内为溶蚀槽谷、槽坡地貌及剥蚀中低山地貌。

矿坑范围主要分布三叠系下统嘉陵江组和飞仙关组地层，岩性主要为灰岩、白云岩、岩溶角砾岩等，厚度约500 m，其中矿坑主要分布三叠系下统嘉陵江组一段(Tlj1)灰色薄层状灰岩，层间夹泥质灰岩条带,厚220 m，东侧坑壁为三叠系下统飞仙关组四段(T1f4)紫红色含粉砂质泥岩、泥岩夹薄层状泥晶灰岩、泥质灰岩、泥灰岩层，厚35～40 m。矿坑位于观音峡背斜中梁山南段西翼近轴部，岩层产状：走向177°～183°，倾向267°～273°，倾角65°～71°，主要发育三组裂隙。

2 岩溶水文地质条件

(1)岩 溶。据地表测绘、物探、钻探揭示：矿坑底及坑壁分布8个溶洞，2个漏斗；集雨面积内见1个溶洞、1个漏斗、1个泉点，矿坑南侧下游槽谷分布6个泉点。

矿坑岩溶发育分带：北侧在479～475 m高程向南侧变化为450 m高程以上为强岩溶；北侧460～465 m至南侧430～435 m高程以上为中等岩溶发育带；以下高程岩溶呈弱发育。坑底受反倾裂隙及岩层陡倾发育有溶洞。

沿矿坑主要发育两条岩溶管道，第一条：Ld3(470 m长水平溶洞)→Rd3(465 m)→S4(原始高程441.05 m，现漏水至430 m高程左右)，管道通过部分切层连通，管道最低高程约在428 m以上；第二条：Rd1→Rd2→Rd6→h1，为顺层发育的岩溶管道，位于可溶岩与非可溶岩附近，目前Rd2尚未完全挖除。根据对ZK16号孔冲沟断面进行的观察，未见明显的管道。

(2)岩体透水性。通常坑底10 m以下一般岩溶不发育，岩体透水性为0～3 Lu。北侧坑壁在458 m高程以下透水率多小于3 Lu，为隔水层；西侧从北侧至南侧高程454.5～432.5 m以下透水率小于3 Lu； 南侧坑壁 430～4 256 m高程以下透水率多小于3 Lu；东侧坑壁除垭口外，445 m高程以下透水率多小于3 Lu。

(3)地下水位。目前的地下水位位于坑底，且北侧高于初拟正常水位高程445 m，南侧水位位于坑壁附近最低水位423 m高程附近；总体而言，矿坑为一降落漏斗，由四周的地下水补给矿坑，南侧及西侧偏南的地下水位低于445 m高程。

(4)地下水的补给、径流与排泄。矿坑形成之前，分为T1f3、T1f4、T1j+ T2l三套各自的岩溶管道系统；矿坑形成后，矿坑降低了地下水位，目前的矿坑为一降落漏斗，其地下水位位于矿坑坑底426 m高程附近。东侧T1f3层的地下水受T1f4隔水层的阻挡，沿接触带往南侧渗漏，不能排至矿坑内；T1f4层地下水位较矿坑底板高，其地下水呈陡降补给矿坑；北侧、西侧矿坑壁外的地下水成陡降补给矿坑；南侧矿坑的地下水位在430 m高程左右，补给南侧矿坑，因矿坑的底板高程为426 m，补给矿坑的坡度不大。

3 矿坑湖成库条件评价

(1)库底渗漏：库区北侧底板高程为430 m；南侧最低底板高程为426 m，为斜坡库底，平均坡度约为0.3%。因坑底岩溶主要沿南北向顺走向发育，亦存在沿陡倾裂隙垂直发育的情况。坑底除发育溶洞外，其他可见坑底未见裂隙性溶蚀，但见有开挖爆破导致的局部层面微张。勘察期间，坑底北侧的地下水位位于430 m高程附近，南侧位于423～425 m高程。总体而言，地下水由北向南径流，由四周向坑底汇集，现状坑底除沿溶洞渗漏、漏斗、浅表爆破裂隙渗漏外，其他岩体完整带多不渗漏；当水库蓄至445 m高程时可能存在沿库底溶洞、浅表爆破裂隙和少量构造裂隙向下渗漏的可能性，封堵坑底岩溶管道后将不存在渗漏问题。

(2)北侧渗漏：北侧地表槽谷分水岭高程为500～505 m，465 m高程以下坑壁完整；钻孔至相对不透水层的底界高程为458.83 m，地下水位高程为471.52 m，水位较高，水库蓄水后不存在向北侧渗漏的问题。

(3)东侧渗漏：东侧坑壁灰岩料完全开挖后显示为T1f4页岩坑壁，页岩坑壁厚约35 m，山脊顶高程达485～495 m，最大高差为55 m左右。因东侧T1f3地层中存在独立的地下水系统，在矿坑侧段可见S1泉点流出且高于正常蓄水位，因此，不存在通过裂隙向东侧T1f3渗漏的问题。

(4)西侧渗漏：西侧坑底高程为430～426 m，坑顶高程为478～453 m，最大高差达48 m，坑顶内侧为溶槽低位，位于高程445 m附近。槽谷基岩面经推测定在440 m高程左右，正常蓄水位445 m高程时南段存在沿土层渗漏的问题；该段钻孔压水试验成果表明：430 m高程以下透水率小于3 Lu，表明在该高程至正常蓄水位间的库水会通过裂隙向槽谷渗漏，坑壁也存在正常蓄水位时库水沿坑壁裂隙渗漏或沿第一条管道向右侧槽谷渗漏，再沿槽谷向南流的情况。因此存在沿坑壁裂隙渗漏、再沿槽谷向南流的问题，亦存在局部段产生管道型渗漏的可能性[2～4]。

(5)南侧渗漏：南侧剖面线最低高程为445 m，槽谷覆盖层厚度为5～6 m，基岩面顶高程最低为439 m，因此存在沿覆盖层渗漏的问题。上述三条岩溶管道全部通过南侧向南延伸，相对不透水层底高程位于430～404 m之间，地下水位最低高程为432.89 m，但因岩溶管道水位可能低而形成一个地下水位低槽，故存在沿该管道集中渗漏和裂隙性渗漏问题[5]。

4 防渗方案建议

笔者根据对矿坑实施的勘察结果进行分析后提出了矿坑成湖处理建议，供同类工程勘察分析时借鉴。

(1)坑底全防渗方案：坑底在蓄水位高于430 m高程时可能存在缓慢渗漏，南、西侧存在溶洞集中渗漏或裂隙性渗漏。建议将坑底残渣全部清除，对坑底及坑壁发现的溶洞进行封堵，对坑底其他部位采用适宜的防渗方式进行全面防渗；对于东侧坑壁(将灰岩全部清除后)，结合边坡稳定支护型式进行喷护；北侧坑壁不做坑壁防渗处理；西侧及南侧坑壁根据溶蚀发育程度建议分段考虑混凝土贴坡防渗和喷护防渗。

(2)垂直防渗方案：①南侧东西向防渗：对坑壁溶洞、漏斗及坑底溶洞需要进行封堵，在南侧进行垂直防渗，按相对不透水层q<3 Lu进行控制，左岸接入T1f4页岩内10 m，右岸接地下水位并适当延长 至T1j3段，防渗线长390 m左右，对其下部的溶洞采用其他有效的防渗方案。②西侧与南侧结合防渗方案：西侧对右0+987—右1+180段进行垂直防渗，长度约200 m，按相对不透水层q<3 Lu进行控制；南侧接至T1f4段泥岩中10 m，长约223 m。

(3)防渗方案比较：采用铺盖防渗方案稳定性高，边界明确，难度低；而垂直防渗方案遇溶洞时采用灌浆封堵难度大，不可预见因素多。建议设计单位应根据投资进行比较并根据设计深度、精度要求下阶段进行必要的勘察工作。

5 结 语

在该项目勘察过程中，采用了物探、钻探及水文地质试验与观测等措施，基本查明了工程区水文地质条件，对于西南岩溶发育区勘察具有代表性意义，特别是近期国家要求补短板项目中的水库建设条件普遍较差，而现实情况是农民生活缺水严重，因此，在类似项目勘察过程中，笔者建议：以水文地质为基础，提出合理的建议，为老百姓提供稳定的水源、为国家减少投资做出贡献。