F20 断层对尖山水库工程面板堆石坝趾板基础选择影响

赵汝刚,苏贵红

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002)

1 工程简介

兴仁县尖山水库位于兴仁市潘家庄镇把铺村，坝址河段为珠江流域北盘江右岸一级支流麻沙河上游河段，水库正常蓄水位高程1372.0 m，相应库容1336 万m3，总库容1462.00 万m3。水库枢纽由坝区枢纽和输水系统组成，枢纽主要建筑物有水库大坝、导流洞、引水隧洞等，输水系统由干渠、支渠和输水管组成，渠系建筑物3 座渡槽，提灌站3 座，尖山水库工程任务是乡镇供水和农田灌溉。

初设阶段面板堆石坝趾板建基面选择置于坚硬的基岩上，在施工初期根据开挖情况进行二次定线，调整趾板基础选择[1]。

2 坝址区工程地质条件

坝址区河流流向总体呈近W-E 向，河床高程1330.0 m～1334.0 m，河谷断面呈宽缓基本对称的“V”型河谷，左岸地形坡度15°～35°，右岸地形坡度20°～35°。河床砂砾石层厚4 m～6 m，三叠系关岭组第二段T2g2灰岩分布于左坝肩1365 m 高程以上，三叠系关岭组第一段T2g1泥质白云岩、泥岩分布整个坝区。F20 断层通过从坝址河床通过，为压扭性，总体呈N75°～90°E 方向延伸，断层破碎带宽约4m ～8m，破碎带物质灰岩中为方解石胶结角砾岩，节理裂隙发育:①N70°E/SE ∠75～85°、②SN/E ∠70～85°、③N2°W/NE ∠50～65°三组。T2g2灰岩发育主要岩溶形态为溶蚀裂隙及层间浅层小溶洞等，T2g1泥质白云岩与泥岩主要发育溶孔、溶隙性岩溶形态。坝址区岩体风化见表1 覆盖层及风化厚度统计表。T2g2灰岩弱风化岩体质量属于BⅢ类，T2g1泥质白云岩与泥岩弱风化岩体质量属于BⅣ类与CⅣ类[2]。

表1 覆盖层及风化厚度统计表

3 趾板基础选择调整

2015 年12 月底大坝基础验收小组对大坝基础开挖、大坝上游趾板基础开挖及地质缺陷处理等施工情况进行了现场检查，对大坝趾板基础声波测试数据、大坝开挖测量断面资料进行核查，对施工单位申请的大坝基础开挖单元验收评定资料进行核定，对趾板建基面进行二次定线调整。

3.1 河床趾板

初设资料河床覆盖层深度4.0 m～7.0 m， 强风化厚度6.0 m～7.0 m，强风化深度11.0 m～14.0 m，强风化下限高程1319 m～1322 m，河床基坑开挖后出露的地层岩性与初设资料一致。

初设阶段推测河床断层F20 未从河床通过，河床段趾板基础岩体为连续的层状岩体，其强风化深度为8.0 m～10.0 m，较初设阶段推测的强风化深度抬高了3 m～4 m，节理裂隙弱发育，无软弱夹层及泥化夹层分布，进入弱风化岩体后裂隙弱发育且胶结良好，基坑内未显岩溶现象，岩体完整，河床布置声波检测孔岩体波速为4121 m/s～4238 m/s，由此河床趾板建基面高程为1322 m～1324 m，建基面抬高3.0 m～5.1 m。河床趾板基础照片见图1。

图1 河床趾板基础照片

3.2 左岸趾板

初设资料左岸覆盖层深度0～1.0 m，强风化厚度4.0 m～6.0 m，强风化深度12.0 m～14.0 m，左岸趾板开挖后出露的地层岩性与初设资料一致。

桩号趾0+174～0+223 岩体强风化深度8.6 m～18.0 m，趾0+230～0+266 强风化深度5.1 m～10.0 m。在趾0+174～0+223 段岩体强风化深度比初设资料深3.6 m～11.0 m，趾0+230～0+266 段岩体强风化深度比初设资料深1.5 m～3.0 m。左岸趾板岩体风化深度较初设资料加深主要由于原河床推测的F20 断层及f1断层从左岸坡通过，断层F20 从趾0+217～0+218 处通过，断层f1 从趾0+217～0+218 处通过，受断层破碎带及影响带的影响，岩体强风化厚度变大，节理裂隙发育，强风化带内裂隙张开夹泥等，趾板基础在趾0+174～0+223 段置于1328 m～1330 m高程，趾0+230～0+266 段置于1342 m～1344 m 高程，建基面加深1.5 m～11.0 m，左岸在1328 m 布置声波检测孔岩体波速为2667 m/s～4762 m/s，岩体进入弱风化岩体，节理裂隙弱发育，无贯通控制性裂隙，趾板开挖未见岩溶现象，左岸趾板基础照片见图2。

图2 左岸趾板基础照片

3.3 右岸趾板

右岸趾板地形条件完整，为顺向坡，开挖后趾板基础岩体为弱风化岩体，由于初设阶段推测的F20 断层未从河床段通过，河床段开挖深度减少，以至于右岸坡因切脚开挖产生滑动的岩体减少，右岸趾板基础相对初设资料有所抬高，在靠近河床段趾板建基面抬高约3.0 m，在坝顶附近趾板建基面抬高约1.0 m。岩体裂隙主要发育在强风化带岩体中，缓倾角裂隙受层面控制，延伸短，规模小，软弱夹层在强风化带发育，右岸在1334 m布置声波检测孔岩体波速为3448 m/s～5128 m/s，进入弱风化岩体后裂隙弱发育且胶结良好，逐渐歼灭，无贯通控制性裂隙，坝肩开挖未见岩溶现象，右岸趾板基础照片见图3。

图3 右岸趾板基础照片

4 断层F20 对趾板基础选择影响

在初设阶段通过地表地质测绘及野外勘探，推测断层F20 从河床通过， 断层性质为压扭性，呈N75°～90°E 方向延伸，倾SE，倾角75°～90°，地表可见断层破碎带宽约4 m～8 m，破碎带物质为方解石胶结角砾岩，并见风化溶蚀，冲填夹泥。趾板基础地质建议置于弱风化岩体上，受断层破碎带及影响带影响，河床段趾板基础建基面高程为1317.2 m，趾板右岸边坡结构为顺向坡，为保证右岸边坡稳定，趾板基础置于弱风化岩体，对右岸开挖边坡进行支护或不能切脚开挖。

开挖揭露河床段趾板基础岩体为连续的层状岩体，其强风化深度为8.0 m～10.0 m，强风化下限高程1323 m～1324 m，河床趾板建基面较初设阶段抬高了3.0 m～5.1 m，河床趾板开挖至1322.0 m 高程岩体为弱风化岩体中上部，岩体强度较高，岩体完整性好，能满足趾板建基面持力层要求。右岸趾板开挖边坡为顺向坡，开挖后趾板基础岩体为弱风化岩体，由于F20 断层未从河床段通过，河床段开挖深度减少，以至于右岸坡因切脚开挖产生滑动的岩体减少，右岸趾板基础在靠近河床段趾板建基面抬高约3.0 m，在坝顶附近趾板建基面抬高约1.0 m。

断层F20 从趾0+217～0+218 处通过，断层f1 从趾0+217～0+218 处通过，为满足趾板基础要求，对地质缺陷部位需进行处理，对该两处断层破碎带进行扩挖换填处理，并进行帷幕、固结灌浆处理，增强趾板基础岩体整体性和岩体强度。

5 结语

兴仁县尖山水库属于贵州省水利建设生态建设石漠化治理综合规划建设项目，为乡镇供水和农田灌溉。坝址的地形地质条件为尖山水库面板堆石坝坝型提供先决条件。通过施工前期的开挖揭露，断层的分布位置、规模及胶结等情况对趾板建基面的选择有一定的影响，结合断层的特性和面板堆石坝的适应性，通过检测手段、地质缺陷处理、稳定计算等复核工作，对趾板建基面进行二次调整，使得面板堆石坝坝体设计更加科学合理，可为工程建设进度取得宝贵的时间，对类似工程提供借鉴的经验。