達友水庫壩址工程地質比選

磨柯吉，覃陸緣

（1.廣西桂禹工程咨詢有限公司，南寧 530023；2.廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 工程概況

達友水庫是一座以人飲供水、灌溉為主的綜合利用水利工程，選擇上壩址及下壩址兩個壩址進行比選。兩壩址相距約240 m，上壩址集水面積3.26 km2，下壩址集水面積3.97 km2?？尚行匝芯侩A段對上、下壩址進行同深度勘察，主要采用測量、工程地質調繪、物探、原位測試試驗、室內實驗等勘察手段，共布置了12個鉆孔，勘探點間距30～80 m，累計完成進尺533.3 m，完成壓水試驗62段、注水試驗30段，完成各類室內巖土試驗18 組等，為比選提供可靠的基礎數據。

2 上、下壩址工程地質比選

2.1 區域構造穩定性

區域構造穩定性主要是對測區區域構造背景進行調查和研究，對可能存在的活斷層進行判定，并確定地震基本烈度；收集歷史地震和地震臺網觀測等資料，分析地震危險性；綜合評定區域構造穩定性分級。壩址宜選擇區域構造穩定性好的地段，避開活動性斷層或構造復雜的斷裂破碎帶。同時，盡量選擇在抗震有利地段，不宜選擇地震動峰值加速度≥0.4 g的強震區[1]。

（1）上壩址。上壩址所在測區位于華南準地臺右江再生地槽（Ⅴ）都陽山隆起（Ⅴ2），經歷了華力西、印支～燕山和喜馬拉雅三個大的構造歷史時期，地質構造基本特征是以北北西向構造線為主，次為南北向，褶皺強烈，斷裂較發育。工程區25 km范圍內無活動性斷裂分布，近場區無大于7 級歷史地震活動，地震動峰值加速度取值0.05 g，反應譜特征周期0.35，對應地震基本烈度為Ⅵ度?？傮w上來說，測區地質構造條件較為簡單，未發現第四紀活斷層，地震活動水平不高，區域構造穩定性好。

（2）下壩址。下壩址位于上壩址下游，相距僅240 m，下壩址所在測區區域構造穩定性與上壩址一致。

經比選，上、下壩址兩者相當，區域構造穩定性分級均為好。

2.2 地形地貌

地形條件是壩址選擇中非常重要的條件之一。壩址區場地地形應相對完整、沖溝不發育，兩側山體要有足夠的高度和厚度，且盡量選在兩岸輪廓在壩體范圍內向下游方向呈收縮狀，以滿足壩高要求和壩肩的穩定要求。地形決定了建筑物軸線的長短，一般來說，壩址選在河谷狹窄地段，壩軸線較短，可以大大減少壩體工程量[2]。此外，若采用當地材料筑壩，壩型需注意有沒有可利用的地形條件布設溢洪道等附屬建筑物。

上壩址地貌屬于中低山溝谷地貌，地形下陡上緩，山谷呈”U”字型，兩岸均為突出山嘴，較單薄。左岸由于建設倉庫，山頂已開挖平整，高程530～540 m，右岸山頂高程540～550 m，山坡坡度為10°～50°，局部因修建農村道路開挖邊坡，坡度較陡（＞45°），山腳處地形呈陡坎狀。下壩址地貌屬于中低山溝谷地貌，山谷呈”V”字型，谷底高程為460～480 m，河谷兩側岸坡坡度為35°～55°，壩址左岸山體較為雄厚，山頂高程為555～560 m，右岸為突出山梁，較單薄。下壩址稍優于上壩址。

2.3 河流條件

壩址一般布置在較為順直的河段上，壩軸線盡可能與河流流向垂直，盡量避免壩址上、下游河流有急彎的情況，以便泄洪水流能順直的泄入下游河道。上壩址位于兩溝交匯處，主要支流自北東向南西，次要支流大致自東向西，于上壩址壩軸線東北側約30 m處匯集，雨季水量較大。由于河流下蝕沖刷，在壩軸線附近形成陡坎，陡坎高約15 m，長約12 m，基巖裸露。下壩址河流流向較為順直，大致自北東向南西，流速平緩。下壩址稍優于上壩址。

2.4 地層巖性

當采用土基時盡量選擇物質成分均勻、有足夠抗水性的土體，避免存在影響壩基穩定性的軟弱夾層及特殊性土。當采用巖基時壩址盡量選擇巖體相對完整，巖性較均一，物理力學性質較好，有足夠承載力的場地，避開巖溶化巖體，同時要特別注意軟弱夾層的情況及其對建構筑物穩定的影響[2]。

經比選，上、下壩址兩者相當，無軟弱夾層，無巖溶化巖體，巖層物理力學參數下壩址稍優。

2.5 地質構造

地質構造包括巖層產狀、褶皺、斷層及節理裂隙等?？辈爝^程中應查明各個構造的性質、空間位置及相互之間的組合關系。盡量選擇巖體完整性好的地段，盡量避開褶皺軸部，和大的斷裂帶、節理裂隙密集帶。從岸坡穩定性、壩基抗滑穩定性等方面綜合分析各個構造的利弊。

（1）上壩址。上壩址位于長江至太平向斜西南翼，左岸巖層產狀整體較穩定，一般為N40°～60°W，NE∠25°～35°，巖層傾向上游。右岸受構造擠壓作用，巖層局部扭曲，發育次級褶曲，巖層產狀不穩定。上壩址區下游西南側發育泗孟至香河斷裂，該斷層在二疊系碳酸鹽巖與三疊系碎屑巖之間展布。斷裂帶兩側由不同地貌組成，斷裂現象明顯，附近斷層產狀N40°～65°W，NE∠50°～70°，為一正斷層。距壩軸線最近處約350 m，對工程影響不大。壩區節理共發育14組，裂面均較平直粗糙，寬度為0.2～2 mm，長度為1～4 m，強風化巖體裂隙一般風化呈黃褐色，充填巖屑夾泥質，弱風化巖體裂隙大部風化呈黃褐色，少量較新鮮，充填巖屑或無充填，主要節理產狀：N40°～70°E，SE∠55°～85°，N0～35°W，SW∠60°～90°，N0～35°W，NE∠50°～85°。

（2）下壩址。下壩址位于長江至太平向斜西南翼，左岸巖層產狀整體較穩定，一般為N19°～58°W，NE∠29°～35°，巖層傾向上游。右岸受構造擠壓作用，巖層局部扭曲，發育次級褶曲，巖層產狀不穩定。壩址區下游西南方向發育泗孟至香河斷裂，距壩址壩軸線最近處約130 m，對工程影響不大。壩址區節理共發育14 組，陡傾角節理較發育，主要節理產狀與上壩址一致。

經比選，上、下壩址兩者相當。

2.6 巖體風化

巖體風化深度主要受地形、巖性及構造控制，全風化巖體原巖結構和構造已完全破壞，巖芯風化呈礫石土狀，手捏易散。強風化巖體巖質軟，結構大部分破壞，巖芯多呈碎塊狀，節理裂隙很發育，巖體破碎。弱風化巖體結構部分破壞，節理裂隙發育，節理面有次生礦物充填，巖芯大部呈短柱～柱狀，少量呈碎塊狀，巖體較完整。微風化巖體表面或裂面大部較新鮮，僅節理面有渲染或略有變色，巖石較堅硬～堅硬，錘擊聲脆，鉆孔巖芯呈柱狀，巖體較完整～完整。巖石風化程度越低，物理力學性質越好，對于混凝土壩而言，壩高大于50 m的壩段，建議壩基置于微風化巖體上部；壩高為30～50 m的壩段，壩基宜置于弱風化巖體中部或中下部；壩高為15～30 m的壩段，壩基宜置于弱風化巖體中部或中上部；壩高小于15 m 的壩段，壩基可置于強風化巖體中部或中下部。因此，宜選擇巖體風化深度較淺，開挖量較少的壩址區。

（1）上壩址。上壩址兩岸風化程度從岸邊至坡頂深度逐漸增加，河床部位巖體基本為弱～微風化；左岸斜坡段巖體呈強風化～弱風化，其中強風化下限0.5～4.4 m，弱風化下限大于40 m；右岸斜坡段巖體呈全風化～弱風化，其中強風化下限10.0～27.3 m，弱風化下限大于40.5 m；河床段弱風化下限4.3～16.3 m。

（2）下壩址。下壩址兩岸風化程度從岸邊至坡頂深度逐漸增加，河床部位巖體基本為弱～微風化；左岸斜坡段巖體呈全風化～弱風化，其中強風化下限9.1～11.5 m，弱風化下限9.8～22.8 m；右岸斜坡段巖體呈全風化～弱風化，其中強風化下限10.8～17.1 m，弱風化下限17.6～25.2 m；河床段弱風化下限0～7.6 m。

經比選，上壩址右岸強風化下限較深，開挖量大，下壩址稍優于上壩址。

2.7 水文地質

壩址選擇應充分考慮水文地質條件，應充分利用相對隔水層，使壩址不致產生嚴重的滲漏或滲漏問題易于處理[2]。對于土石壩來說1級、2級壩及高壩，基巖透水率要求為3～5 lu；2 級中壩、低壩和3級以下中壩，基巖透水率不大于5～10 lu[3]。對于混凝土壩來說壩高在50～100 m之間，基巖透水率為3～5 lu；壩高在50 m以下，基巖透水率不大于5 lu[4]。當巖石壩基的透水率不滿足要求時應設置灌漿帷幕等防滲措施。因此，能滿足透水率的基巖埋深越淺，越有利于防滲處理。

（1）上壩址。上壩址兩岸地下水及巖體透水率5 Lu 線均低于正常蓄水位，水庫蓄水后，庫水可能從兩側壩肩往下游滲漏，建議對正常蓄水位以下、地下水位或透水率5 Lu 線以上巖體進行帷幕灌漿處理，防止庫水繞壩滲漏。上壩址按深度從上往下巖體透水性總體呈減弱趨勢，左岸地下水平均坡降21.7%，右岸地下水平均坡降19.3%；透水率5 Lu 下限埋深左岸為40.8～43.8 m；河床為33.5～40.8 m；右岸為35.0～42.5 m。

（2）下壩址。下壩址按深度從上往下巖體透水性總體呈減弱趨勢，左岸地下水平均坡降41.2%，右岸地下水平均坡降40.3%；透水率5 Lu 下限埋深左岸為10.5～45.7 m，河床為8.5～20.6 m；右岸為8.5～25.3 m。

經比選，上壩址需進行防滲處理，透水率5 Lu下限埋深較深，防滲工程量大。下壩址優于上壩址。

2.8 不良地質現象

應查明喀斯特洞穴、滑坡體、崩塌體、潛在不穩定巖土體和泥石流對壩址穩定的影響，壩址應選在不良地質影響范圍以外。對于巖溶地區，要掌握巖溶發育規律，特別要注意潛伏溶洞、暗河、溶溝和溶槽。應盡量避開細砂、軟黏土、淤泥、濕陷性黃土和膨脹土等特殊性土地基[1]。上壩址未發現不良地質現象，下壩址亦未發現規模較大的山體失穩、滑坡、泥石流等不良地質現象。上、下壩址兩者相當。

3 結論

地質因素是壩址比選的重要因素之一，對比選結果往往起決定性的作用。通過比選，下壩址在地形地貌、河流條件、地層巖性、巖體風化、水文地質方面均優于上壩址，因此從工程地質角度推薦下壩址方案。