大卜冲水库工程地质条件分析与评价.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 30 日 作者简介：秦鲜玮（1990），男，广西临桂人，硕士研究生，广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司，中级工程师，主要从事地质资源与地质工程方面的工作。-83-大卜冲水库工程地质条件分析与评价 秦鲜玮 广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司，广西 南宁 530023 摘要：摘要：拟建的大卜冲水库是位于来宾市金秀瑶族自治县金秀镇和平村范道屯的重要水利工程，旨在解决区域水资源短缺问题，改善周边地区的人饮供水和灌溉条件，对于桐木镇的用水安全和经济发展具有重要意义。因此，对于工程所处地区的地质条件进行详细分析与评价，能够为工程顺利实施提供科学依据。本文将对大卜冲水库工程的地质条件进行综合分析与评价，并探讨其对工程建设和运营的影响。关键词：关键词：大卜冲水库；地质条件；分析评价 中图分类号：中图分类号：TV221.1 1 工程概况 拟建的大卜冲水库位于来宾市金秀瑶族自治县金秀镇和平村范道屯，四周均为中低山地貌，山顶高程一般为 400600m。枢纽建筑物主要由拦河坝、放水系统及输水管道组成。主要建筑物级别为 4 级，次要建筑物级别为 5 级，是一座以供水为主的小(1)型水库。2 坝址区基本地质条件分析 2.1 地形地貌 上坝址河段较顺直，河流流向为 S51W，沟谷呈宽底“U”型，河床高程约 268m，河床宽 3040m，水深00.5m；河床左侧为冲洪积河漫滩，宽约1015m，呈阶梯状分布，上面多为杂木；河床右侧为残坡积，地形稍缓，局部见基岩出露。左岸山体雄厚，山顶高程 450m，植被发育，多为竹子、松树和杂木等，坡度4065，坝轴线上游局部存在崩积体。右岸山体较雄厚，山顶高程 420m，植被发育，多为杂木，坡度 4045。下坝址河段较顺直，河流流向为 S31W，沟谷呈宽底“U”型，河床高程约 253m，河床宽 1520m，水深 00.5m；河床左侧为残坡积，地形较陡，局部见基岩出露；河床右侧为冲洪积河漫滩，宽约 1015m，呈阶梯状分布，上面多为杂木。左岸山体较单薄，山顶高程 420m，植被发育，多为八角树和杂木等，坡度40，局部存在崩积体。右岸山体单薄，山顶高程 400m，植被发育，多为砂糖橘地及杂木，坡度 2040。2.2 地层岩性 上坝址地层主要为第四系和泥盆系下统莲花山组下段地层，下坝址地层主要有第四系和泥盆系下统莲花山组上、下段地层，主要为D1l1-1肉红色夹灰白色厚巨厚层状砂岩，分布于上坝址两岸山坡底部及上坝址上游河床，厚度大于 100m；D1l1-2深紫色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩，砂岩与粉砂质泥岩比例约 9:1，主要分布于上坝址两岸下部及上坝址河床，厚度 3436m；D1l1-3灰白色夹肉红色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩，砂岩与粉砂质泥岩比例约 9:1，主要分布于上坝址两岸中部，厚度2123m；D1l1-4深紫色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩，砂岩与粉砂质泥岩比例约 9:1，主要分布于上坝址两岸上部、下坝址河床及下坝址两岸中下部。厚度大约 50100m；D1l2紫红色薄中层状粉砂质泥岩与紫色中厚层状砂岩互层，粉砂质泥岩与砂岩与比例约约 1:1，主要分布于下坝址两岸中上部，厚度大于 100m；Qedl残坡积物：主要为含碎石粉土，褐黄色、紫红色，松散稍密，碎石成分为全强风化砂泥岩，碎石含量 3050%不等，分布于坝址区两岸山坡。上坝址厚度一般 02.0m，右岸山顶稍厚；下坝址厚度一般 02.0m，右岸松树林处较厚；Qapl冲洪积物：含泥漂卵砾石，分布于河槽、河漫滩，杂色，次棱角次圆状为主，饱和，松散稍密，厚度 015m不等。2.3 地质构造 上、下坝址区地质构造形迹主要为近南北向构造及其派生构造形迹。上坝址区岩层产状为 N510W，SW20，倾向下游偏右岸，为单斜构造，河床有断中国科技期刊数据库 工业 A-84-层通过，两岸以陡倾角节理较为常见；下坝址区岩层产状为 N2040W，SW21，倾向下游偏右岸，为单斜构造，根据地质测绘，坝址区无明显大的断层等不良地质现象。根据大卜冲水库可研物探报告成果，在上坝址 W2W2 剖面 78173m 埋深 1236m 的异常W2Y1，此处异常电性特征是等值线稀疏呈条带状，剖面右端等值线呈低阻闭合状，且异常未封闭，低阻异常区倾向下游，从上游往下游方向，异常带范围内视电阻率横向梯度变化明显，异常带两侧存在明显电性差异，如图 1 及图 2，推测此处为构造、裂隙破碎带或岩性变化区（带）。图 1 大卜冲水库上坝址物探布置初步示意图 图 2 W2W2剖面低阻异常带 2.4 水文地质条件 上、下坝址区地下水类型均为孔隙水和裂隙水，地下水沿覆盖层、岩层面及岩体节理裂隙活动，向河流排泄。孔隙水主要埋藏于第四系覆盖层中，含水量较贫乏，不能形成独立的含水层，主要接受大气降水的补给，向河谷和下伏岩体排泄；基岩裂隙水主要埋藏于碎屑岩的风化裂隙中，含水量较贫乏，一般不形成独立含水层，接受大气降水和上层孔隙水的补给，向沟谷排泄。根据上、下坝址钻孔压（注）水试验成果，残坡积含碎石粉土为强透水层，冲洪积漂卵砾石为强透水层，强风化岩体为强中等透水层，弱风化岩体为中等弱透水层，微风化岩体为弱微透水层。本次勘察在上坝址河中、下坝址河中分别取了 1 组水样进行室内试验，根据试验成果对照水利水电工程地质勘察规范（GB50487-2008）附录 L 的规定，坝址河水的 PH 值为 7.358.05，坝址河水、地下水的化学类型均为 HCO3Ca2+Mg2+型水，对混凝土为中等腐蚀性，对钢筋混凝土中的钢筋为无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性，混凝土的腐蚀性类型为重碳酸型。2.5 主要工程地质问题 2.5.1 坝基抗滑稳定性问题 坝址区岩层倾角较缓，大部分为 1420，且张开型层面发育，充填岩块岩屑或薄层粉砂质泥岩，如修建重力坝存在较大的抗滑稳定问题。2.5.2 开挖边坡稳定性问题 坝址区岩层产状为 N510W，SW20，倾向下游偏右岸，左、右岸部分开挖边坡为顺向坡，且强弱风化岩体陡倾角节理裂隙发育，开挖时容易形成楔形体或局部持续掉块，边坡设计时应进行边坡稳定计算，根据计算成果采取支护措施。3 坝址区工程地质评价 根据本阶段勘查工作集合地址测绘调查，拟建工程区工程地质评价如下：3.1 上坝址坝型选择及坝型比较 上坝址河床宽 3040m，水深 00.5m，河床左侧为冲洪积河漫滩，宽约 1015m，河床右侧地形稍缓，局部见基岩出露。左岸山坡坡度 4065，覆盖层厚度一般 01.0m，强风化下限线埋深 26m，从坡脚至山顶逐渐加深，岩层产状倾向坡外，为横向坡。右岸山坡坡度 4045，覆盖层厚度一般 03.0m，强风化下限线埋深 1.56.0m，往山顶逐渐加深，岩层产状倾向山内，岩层倾角较缓。两岸坝基岩性以深紫色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩为主，少部分为灰白色夹肉红色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩，岩石强度较高。从地质条件来分析，中国科技期刊数据库 工业 A-85-上坝址具备修建混凝土重力坝的地质条件。重力坝两岸坝基需清除覆盖层及强风化层，两岸地形较高部位坝基可置于强风化岩体中下部，地形较低部位坝基需置于弱风化岩体上。河床含泥漂卵砾石层较厚，且有一定厚度的强风化岩体，岩体破碎，节理发育，溢流坝段需清除覆盖层及强风化岩体，将坝基置于弱微风化岩体中。两岸坝基岩体中含较多的粉砂质泥岩，岩石饱和抗压强度低，为较软岩，右岸坝基岩层倾角较缓，为 1220，修建重力坝存在较大的抗滑稳定问题。当地材料坝对坝基地质条件要求不高，上坝址具备修建当地材料坝的地质条件，主要制约因素为坝体填筑料的质量和储量。均质土坝所需土料较多，需征用较多土地，对环境影响较大，因此上坝址不宜修建均质土坝。而上坝址地层强度较高，可作为心墙堆石坝坝体填筑料，储量丰富，心墙可采用粘土心墙进行防渗，因此上坝址当地材料坝坝型推荐采用粘土心墙堆石坝。粘土心墙堆石坝对地基要求不高，坝体所需填筑料可在坝址区及库区附近开挖。导流、泄洪洞隧洞围岩较好，以类围岩为主，局部类，需加强支护。心墙堆石坝方案堆石料场选择下坝址左岸山体，料场开挖边坡较高，存在高边坡问题。表 1 上、下坝址工程地质条件比较 比较内容 上坝址方案 下坝址方案 比较结果 地形地貌 右岸发育有冲沟 两岸山体较单薄 上坝址稍优 地层岩性 以砂岩夹粉砂质泥岩为主，两者比例约 9：1 左岸及右岸下部为砂岩夹粉砂质泥岩，右岸中上部为砂岩与粉砂质泥岩互层 两者相当 地质构造 坝址河床处发育尖灭型小断层 F1，断层影响带内岩体破碎，工程性质差 断层不发育，岩体破碎，陡倾角节理发育 下坝址稍优 岩体风化 弱风化下限埋深 1640m 弱风化下限埋深 1770m 上坝址稍优 水文地质 5Lu 界线埋深1560m 5Lu 界线埋深3878m 上坝址稍优 地质问题 两岸坝基岩体中含较多的粉砂质泥岩，为较软岩，右岸坝基岩层倾角较缓，为 1420，修建重力坝存在较大的抗滑稳定问题 坝基开挖、回填量较大，投资较大；两岸坝基岩层倾角较缓，为 1422，修建重力坝存在较大的抗滑稳定问题 两者相当 3.2 下坝址坝型选择及坝型比较 综上，上坝址具备修建重力坝和心墙堆石坝的工程地质条件，总体上心墙堆石坝方案略优于重力坝方案。下坝址河床宽 1520m，水深 00.5m，右侧为冲洪积河漫滩，已种植松树，宽约 1015m，地形较缓，未见基岩出露，左侧为残坡积，局部见基岩出露。左岸山坡坡度约 40，覆盖层厚度一般 0.51.0m，强风化下限线埋深 325m，从坡脚至山顶逐渐加深，岩层产状倾向山外，为横向坡。右岸山坡坡度 2040，覆盖层厚度一般 0.53.0m，强风化下限线埋深 2.522.0m，岩层产状倾向山内，为横向坡，岩层倾角 1422。两岸坝基岩性主要为深紫色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩，右岸上部为紫红色薄中层状粉砂质泥岩与紫色中厚层状砂岩互层，岩石强度较高。从地质条件来分析，下坝址具备修建混凝土重力坝地质条件1。重力坝两岸坝基需清除覆盖层及强风化层，两岸地形较高部位坝基可置于强风化岩体中下部，地形较低部位坝基需置于弱风化岩体上2。河床及河漫滩含泥漂卵砾石层较厚，河床及河漫滩坝段需清除覆盖层及强风化岩体，将坝基置于弱微风化岩体中，而下坝址河床段长度较大，达 50m，坝基需开挖较深，开挖、回填量较大。两岸坝基岩体中含较多的粉砂质泥岩，岩石饱和抗压强度低，为较软岩，两岸坝基岩层倾角较缓，为 1422，修建重力坝存在较大的抗滑稳定问题。当地材料坝对坝基地质条件要求不高，下坝址也具备修建当地材料坝的地质条件。均质土坝所需土料较多，需征用较多土地，对环境影响较大，因此下坝址也不宜修建均质土坝。而下坝址地层岩性为泥盆系下统莲花山组下段（D1l1）深紫色、肉红色中厚厚层状砂岩夹紫红色薄层状粉砂质泥岩、莲花山组上段（D1l2）紫红色薄中层状粉砂质泥岩与紫色中厚层状砂岩互层，强度较高，可作为心墙堆石坝坝体填筑料，储量丰富，心墙则建议采用粘土心墙进行防渗，因此下坝址当地材料坝坝型也推荐采用粘土心墙堆石坝。大坝对地基要求不高，坝体所需填筑料可在坝址区及库区附近开挖。导流洞隧洞围岩较差，基本以类围岩为主，需加强支护3。心墙堆石坝方案堆石料场选择上坝址右岸山体，料场开挖边坡较高，存在高边坡及顺向坡问题。综上所述，下坝址具备修建重力坝和心墙堆石坝的工程地质条件。重力坝方案对坝基要求较高，坝基需开挖较深，开挖、回中国科技期刊数据库 工业 A-86-填量较大，支护措施较多，工程投资远大于心墙堆石坝方案4。而心墙堆石坝更能适应不良地质条件，且节约工程投资，从地质条件方面考虑心墙堆石坝方案更优。3.3 上、下坝址工程地质条件比较 本阶段通过两坝址的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化和水文地质等工程地质条件进行比较，选择较优坝址。坝址比较表见表 1。上、下坝址地质条件较复杂，均存在较多的工程地质问题，从地质条件方面比较，上坝址方案优势较大，但经过一定的工程处理，两坝址均具备建重力坝及心墙堆石坝的工程地质条件，建议设计从经济性、合理性等多方面综合比较，选取合适的坝址及坝型5。4 结束语 综上所述，大卜冲水库工程地质条件较为复杂，需要采取相应的措施进行加固和处理，以确保工程的安全性和稳定性。同时，在工程建设过程中，需要加强地质勘察和施工监测工作，及时发现和处理可能出现的问题，确保工程的顺利进行。参考文献 1顾城.凌云县沙里至彩架村排涝隧洞工程地质条件分析与评价J.工程建设(维泽科技),2023,6(3):141-143.2薛勇勇.灵台县新集水库坝址区工程地质条件分析与评价J.甘肃水利水电技术,2023,59(3):24-27.3王克颖.贵州某医院综合楼工程地质条件分析与评价J.西部探矿工程,2021,33(11):3.4刘传信.新疆某水库库区工程地质条件及评价J.水电水利,2022,6(1):117-119.5龚斌.颜涵.张江海.马鞍山市地下水应急水源地水文地质条件分析与取水方案研究J.中国金属通报,2022(5):240-242.