【文章內(nèi)容簡介】 地質(zhì)構(gòu)造及地震 16 工程區(qū)處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺 東 南緣，二級構(gòu)造單元屬下 揚(yáng) 子錢塘臺坳的一部分 ， 基底褶皺強(qiáng)烈，斷層發(fā)育，以北東向斷裂為主。 據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB183062021）界定，工程區(qū)地震動峰值加速度為， 相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。 水文地質(zhì)條件 本區(qū)地下水可分為基巖裂隙水和孔隙潛水兩種類型。 基巖裂隙水：主要賦存于斷層破碎帶及節(jié)理裂隙中，接受大氣降水或地下水補(bǔ)給，排泄于盆地及溝谷內(nèi)。 孔隙潛水：主要賦存于第四系全新統(tǒng)洪沖積地層中，水量不豐，接受大氣降水和基巖裂隙水補(bǔ)給，向低洼地帶排泄。 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件 壩體狀況及質(zhì)量評價 壩體狀況 大壩壩型為粘土心墻壩，風(fēng)化石填筑壩體，壩頂高程為 ，最大壩高 13m，壩頂寬 － ，壩頂長度 ，上游壩坡坡比為 1： ，下游壩坡坡比為 1： 3，坡面雜草叢生，且均未護(hù)坡，下游沒有排水棱體，壩上無防浪墻。 大壩均為就近取土填筑而成，其成份較復(fù)雜，土質(zhì)極不均一。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)，將壩體分為壩殼 (rQ1)、粘土心墻 (rQ2)兩部分，現(xiàn)分別敘述如下： (rQ1)：主要分布于壩體心墻兩側(cè) , 填筑料主要取自 壩區(qū)分布的元古界板溪群利安組板巖風(fēng)化狀碎塊石及壩基清基土等，土質(zhì)主要為粘土質(zhì)礫、碎塊石，以灰色為主，局部夾灰黃、黃褐色，稍濕 ~濕，塊徑大者達(dá) 20~ 30cm， 含量一般為 20 %~30 %，具中等透水性， 建議滲透系數(shù) K=2 103cm/s。壓縮系數(shù)為 ，具中等壓縮性；呈疏松 ~稍密狀。 (rQ2)：分布于壩軸線附近，據(jù)《沈家山水庫現(xiàn)場檢查報告》及本次坑探揭露心墻頂高程約為 。心墻填土主要由灰黃色、黃褐色的低液限粘土(含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )組成 , 多處含有碎石。稍濕 , 呈可塑 ~硬可塑狀。據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果干密度 ，孔隙比 。心墻土體的滲透系數(shù)建議值 k=4104cm/s。 壩體質(zhì)量評價 壩殼 (rQ1)：主要由粘土質(zhì)礫、碎塊石組成，局部為低液限粘土，填筑質(zhì)量較差， 17 局部存在孔隙、空洞及施工界縫。具中等透水性。 粘土心墻 (rQ2)：主要由低液限粘土 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )填筑而成，多處含有碎石塊。 滲透系數(shù)建議值 k=4 104cm/s， 不滿足現(xiàn)行規(guī)范強(qiáng)制性條文要求。心墻填土干密度偏小?？紫侗绕?，表明碾壓不均勻，欠密實(shí)，心墻填筑質(zhì)量較差。 水庫在運(yùn)行期 間，大壩下游壩腳存在滲水，大壩下游坡范圍內(nèi)也存在不同程度的滲漏，故大壩存在壩體滲漏問題。 上游壩坡坡面無護(hù)坡，坡面沖刷嚴(yán)重，凹凸不平。下游壩坡坡面雜草叢生，且不平整，沖蝕嚴(yán)重。下游壩腳未設(shè)排水反濾設(shè)施，滲流出口無保護(hù)，對大壩滲透穩(wěn)定不利。 綜上所述，該大壩壩體單薄，填筑質(zhì)量較差，填土不均勻，欠密實(shí)，存在較多的施工界縫，粘土心墻墻頂高程偏低，防滲性能不滿足現(xiàn)行規(guī)范對防滲體的強(qiáng)制性條文要求，存在壩體滲漏問題，建議對壩體采取必要的防滲處理，對壩坡采取相應(yīng)的整理措施，增設(shè)下游壩腳排水反濾設(shè)施。 據(jù)壩體土的顆粒組成， 按規(guī)范要求判別，壩體土屬 流土型滲透變形 ，其允許水力比降建議值為 。根據(jù)試驗(yàn)成果及工程類比，壩體土主要物理力學(xué)參數(shù)及滲透系數(shù)建議采用值見表 。 壩址區(qū)工程地質(zhì)條件及評價 壩址工程地質(zhì)條件 （ 1）地形地貌及物理地質(zhì)現(xiàn)象 壩址位于山間盆地的峽谷出口，屬剝蝕堆積丘陵地貌，小溪自南東向北西流經(jīng)壩址。 壩址區(qū)未見其他不良物理地質(zhì)現(xiàn)象，近壩庫岸較穩(wěn)定。 （ 2）地層巖性 壩基覆蓋層為第四系全新統(tǒng)洪沖積層（ pl~alQ4），壩肩覆蓋層為第四系全新統(tǒng)殘坡積層（ el~dlQ4），下伏基巖為元古 界板溪群利安組（ Ptbnl），現(xiàn)據(jù)地層由老至新分述如下： 1)元古界板溪群利安組（ Ptbnl）：巖性為灰色條帶狀板巖、粉砂凝灰質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)砂巖夾鈣質(zhì)砂巖、板巖團(tuán)塊和黃鐵礦晶體，變余砂狀、泥狀結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造， 18 板理較發(fā)育，面光滑，與層理一致。巖體總體走向呈北東，傾向總體傾南東，傾角 75176。~85176。，巖體小褶皺較發(fā)育。 2)第四系松散堆積物 (Ｑ ) ①全新統(tǒng)洪沖積層（ pl~alQ 4）：低液限粘土 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )分布于壩基，層厚約 ~，呈灰黃、黃褐等色，濕，以可塑狀為主，局部軟可塑狀，含砂 %，含礫 %，底部含較多粉細(xì)粒及少量石英細(xì)礫，粘塑性稍差。室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)為 104cm/s，建議值為 104cm/s，具中等透水性，壓縮系數(shù)為 ，具中等壓縮性。 ②全新統(tǒng)殘坡積層（ el~dlQ4） ： 分布于左、右壩肩坡麓一帶，厚度較薄，巖性主要為含礫低液限粘土夾風(fēng)化巖碎塊，局部為粘土質(zhì)礫，以硬可塑狀為主，物理力學(xué)性質(zhì)較好，一般具中等壓縮性，弱透水性。 上述壩基各土層物理力學(xué)參數(shù)及滲透系數(shù)建議采用值見表 。 （ 3）地質(zhì)構(gòu)造 1)褶皺、斷層 工程區(qū)為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺基 底的板溪群，褶皺強(qiáng)烈，地層產(chǎn)狀變化較大 , 經(jīng)野外地質(zhì)測繪，壩址區(qū)未見大的斷層分布。 2)裂隙 壩址區(qū)在基巖出露點(diǎn)經(jīng)地質(zhì)測繪，節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要有發(fā)育 NNE 向、 NW向兩組節(jié)理，面平整、閉合，延伸較長，裂面見鐵、錳質(zhì)薄膜，發(fā)育頻率為 3~5 條 /m。 （ 4）水文地質(zhì)條件 1)地下水 壩址區(qū)地下水根據(jù)賦存及埋藏特性，可分為二種類型。 孔隙潛水：主要賦存于第四系全新統(tǒng)洪沖積地層中，水量不豐，接受大氣降水、基巖裂隙水及庫水的補(bǔ)給，向低洼地帶排泄，地下水頭受庫水位變化影響較大。 基巖裂隙水：儲存和運(yùn)移于基巖裂隙（帶）中， 接受大氣降水補(bǔ)給，排泄于溝谷低地。 2)巖土體透水性 基巖透水性：大壩壩基巖體為板巖，全 ~強(qiáng)風(fēng)化巖體具中等 ~弱透水性，在壩基連續(xù)分布，厚度較大。 19 土體透水性：粘土心墻底部座落在第四系全新統(tǒng)洪沖積的低液限粘土層 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )之上， 滲透系數(shù) K= 104cm/s， 具中等透水性。 壩址工程地質(zhì)評價 （ 1）壩基處理 據(jù)現(xiàn)場檢查及業(yè)主提供的訪談資料，左、右兩岸兩端山坡壩基作了簡單的清基處理，清除了零星的樹根及殘坡積土，利用全 ~強(qiáng)風(fēng)化板巖作壩基，但沒有開挖基槽。溪溝段壩基清基不徹底，壩基為第四系全新 統(tǒng)洪沖積層，巖性為低液限粘土 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 ), 且夾較多植物根系，壩基清基效果較差。 （ 2）壩基壓縮變形問題 大壩左、右側(cè)壩基為全 ~強(qiáng)風(fēng)化板巖，承載力均可滿足壩體荷載要求；溪溝部位壩基主要為第四系全新統(tǒng)洪沖積層的低液限粘土 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )，局部為粘土質(zhì)(砂 )礫，以可塑狀為主，具中等壓縮性，物理力學(xué)性質(zhì)較好，經(jīng) 40 余年上部壩體荷載自然壓密固結(jié)，承載力可滿足壩體荷載要求。故壩基不存在壓縮變形問題。 （ 3）壩基滲漏及繞壩滲漏問題 如前所述，溪溝段壩基清基不徹底，壩基為第四系全新統(tǒng)洪沖積層，巖性為 低液限粘土層 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )，層厚約 ~，該土層貫穿大壩上、下游，具中等透水性，且由于壩基夾有較多植物根系，壩體填筑時對壩基未進(jìn)行碾壓處理，該部壩基存在滲漏薄弱環(huán)節(jié)，故壩基存在滲漏和淺層接觸滲漏問題。水庫運(yùn)行期間 壩體與壩基接觸滲漏嚴(yán)重，存在集中滲漏點(diǎn)，漏水量隨庫水位升高而增大 ；左、右壩肩壩基為全 ~強(qiáng)風(fēng)化板巖，巖體節(jié)理裂隙連通性較差，一般具中等 ~弱透水性，防滲性能一般，基本不存在繞壩滲漏問題。且壩體與壩基基巖接觸部位壩體填土碾壓不充分，存在淺層接觸滲漏問題。建議對壩基采取必要的防滲加固處理 壩下輸水涵管工程地質(zhì)條件及評價 壩下輸水涵管位于大壩右端，該管于 1964年建成，主要用于灌溉、泄洪，管身為瓦圓管，管徑為 米，總長 36 米，進(jìn)口底板高程為 米，最大過水流量為 。涵管進(jìn)口采用臥管控制。 涵管基礎(chǔ)持力層為元古界板溪群的強(qiáng)風(fēng)化板巖，物理力學(xué)性質(zhì)及承載條件較好。據(jù)對大壩現(xiàn)場安全檢查，現(xiàn)壩下涵管砼多處老化剝蝕，且大面積露筋，斷裂漏水嚴(yán)重，出口無消能防沖設(shè)施。水流沖刷較嚴(yán)重且直沖下游壩腳。建議對涵管進(jìn)行加固處理。 溢洪道工程地質(zhì)條件及評價 20 溢洪道 于 1965年建 成， 在大壩右 側(cè)上由山體 中開挖而成，主要 由進(jìn)口段、泄 槽 段組成，進(jìn)口過水?dāng)嗝鎸挾瘸叽鐬? 米，進(jìn)口底板高程 ，下游無消能防沖設(shè)施。 溢洪道出露地層巖性為元古界板溪群板巖，呈灰色，變余砂狀結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，板理及節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈全、強(qiáng)風(fēng)化狀，未見較大斷裂通過，巖層產(chǎn)狀一般為N80176。E/SE∠ 75176。~85176。，具中等 ~弱透水性，工程地質(zhì)條件較好。建議砼 /強(qiáng)風(fēng)化巖體抗剪強(qiáng)度為 f=， 抗剪斷強(qiáng)度為 f 39。=， C 39。=，允許不沖刷流速 。建議強(qiáng)風(fēng)化巖體永久邊坡值為 1:~1:1。 現(xiàn)狀 溢洪道底板及兩側(cè)邊坡均未襯砌，且邊坡較陡， 坡高 3~4m， 受節(jié)理裂隙的組合影響邊坡 穩(wěn)定性較差，局部見小型崩塌 ，抗沖 性能較差， 下游出口無消能防沖設(shè)施， 尾水渠未按設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)完建，建議對 溢洪道采取工程處理措施。 土料 壩址區(qū)附近防滲土料缺乏，本次勘察在壩區(qū)下游選擇了一土料場，土料場位于楊梓鎮(zhèn)紅旗村東側(cè)公路旁，為低丘崗地地貌，地面高程 52~54m(黃海高程），為旱地。土料場面積 104m2，無用層厚度 ，體積 104m3；有用層平均厚度為 2m，儲量 104m3。土料為第四系全新統(tǒng)殘積層低液限粘土，紅褐色，稍濕，硬塑狀。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)類比，土料有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)建議采用值為： W=24%，ρ d=， Ip=17；土料擊實(shí)后的物理力學(xué)及滲透指標(biāo)建議采用ρ dmax=， Wop=23%， K=106cm/s， C=20Kpa，φ =18176。根據(jù)《水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程》 (SL 2512021)天然建筑材料質(zhì)量技術(shù)要求中“防滲體土料質(zhì)量指標(biāo)”進(jìn)行評定，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。 土料場與大壩運(yùn)距約 。質(zhì)量及儲量均可滿足 要求。 砂礫石料 工程區(qū)附近砂礫石料缺乏需外購。彭澤縣龍城鎮(zhèn)砂礫石銷售點(diǎn)，運(yùn)距 25~30km。質(zhì)量及儲量均可滿足要求。 塊石料 工程區(qū)塊石料較缺乏，需從浪溪鎮(zhèn)購買，巖性為燕山晚期黑云母花崗巖，青灰色，出露巖石呈微新狀。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)類比，飽和抗壓強(qiáng)度為 60MPa，容重為 ，軟化系數(shù)為 ，質(zhì)量及儲量可滿足要求。 21 料場距壩址約 50~55km。 據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》 (GB183062021)的界定，本區(qū)地震動峰值加速度為 ， 相應(yīng)地震基本烈度為Ⅵ度。 工程區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水。 大壩為粘土心墻壩，壩殼 (rQ1)主要由粘土質(zhì)礫及碎塊石組成，局部為低液限粘土，存在較多的孔隙，空洞及施工界縫，具中等透水性，填筑質(zhì)量較差。粘土心墻 (rQ2)主要由低液限粘土 (含少量礫的重粉質(zhì)壤土 )組成 , 干密度偏小，孔隙比偏大，碾壓不密實(shí)，滲透系數(shù) K=4 104cm/s，防滲性能不滿足規(guī)范強(qiáng)制性條文要求。大壩未設(shè)排水體。運(yùn)行中下游壩腳及壩坡見有滲水點(diǎn)，大壩存在壩體滲漏問題。建議對壩體采取除險加固措施。 大壩壩基溪溝段清基不 徹底，表部多殘留植物根系、松散土層，易形成淺層接觸滲漏通道，左、右壩肩巖性為全 ~強(qiáng)風(fēng)化的板巖，具中等 ~弱透水性，基本不存在繞壩滲漏問題。壩基土具中等透水性，存在壩基滲漏及壩體與壩基接觸滲漏問題。建議對壩基采取相應(yīng)的防滲措施。 壩下涵管管基為強(qiáng)風(fēng)化板巖，承載條件較好?，F(xiàn)狀涵管斷裂漏水嚴(yán)重，存在管與圍巖的接觸沖刷破壞問題。建議對壩下涵管采取除險加固處理。 溢洪道堰、槽基為板溪群強(qiáng)風(fēng)化板巖，工程地質(zhì)條件較好，現(xiàn)狀底板及兩側(cè)邊坡均未襯砌，且邊坡較陡，抗沖及邊坡穩(wěn)定性較差，下游出口無消能防沖設(shè)施，尾水渠未按 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)完建，建議對溢洪道采取工程處理措施。 工程所需天然建筑材料中，土料儲量及質(zhì)量基本可滿足要求，開采條件較好，交通運(yùn)輸不便；壩殼用風(fēng)化料儲量和質(zhì)量可滿足要求；砂料和礫石料需商業(yè)購買，儲量和質(zhì)量均可滿足要求；塊石料需商業(yè)購買，質(zhì)量和儲量均可滿足要求。 22 4 加固設(shè)計 工程任務(wù)和規(guī)模 工程任務(wù) 本次除險加固的主要任務(wù)是保持工程現(xiàn)有規(guī)模，加固大壩、溢洪道、拆除重建壩下涵管，完善工程運(yùn)行、管理及防汛設(shè)施，提高水庫蓄水和防洪能力，確保水庫大壩安全，充分發(fā)揮本工程的經(jīng)濟(jì)和社會效益。除險加 固主要建設(shè)內(nèi)容為： （ 1）大壩：對壩體進(jìn)行培厚、防滲處理；按規(guī)范要求擬定新的大壩斷面； 對大壩上、下游壩坡進(jìn)行護(hù)坡處理，增設(shè)貼坡排水； （ 2）溢洪道：對大壩溢洪道進(jìn)行加固，重建溢洪堰及泄槽，新建消能設(shè)施。 （ 3）壩下涵管：對壩下涵管拆除并在原處新建，重建進(jìn)口控制設(shè)施，更換金屬結(jié)構(gòu)及啟閉設(shè)施。 （ 4）管理設(shè)施：增設(shè)水位觀測設(shè)施；增加通訊設(shè)施；制訂合理調(diào)度方案。 洪水調(diào)節(jié) 按上述方程組逐時段進(jìn)行水庫調(diào)洪計算，求得水庫最高調(diào)洪水位。迭代計算時，每計算時段控制水位計算誤差 dh。 設(shè)計洪 水 設(shè)計洪水采用本階段壩址設(shè)計洪水，見表 ～ 。 泄流曲線 水庫現(xiàn)有泄洪設(shè)施主要為開敞式溢洪道。僅由進(jìn)口段組成，無陡槽段、消力池段兩部分，本次設(shè)計重建右側(cè)溢洪道，重建后堰頂溢流寬度確定為 ，堰頂高程 。 起調(diào)水位、調(diào)度方式及調(diào)洪計算方法 本次設(shè)計經(jīng)比較確定水庫的正常蓄水位為 ， 水庫的起調(diào)水位為 ，泄洪調(diào)度方式是：在庫水位達(dá)到 時 ,