【文章內(nèi)容簡介】 礎(chǔ)下為人工開挖后進行的回填土，填土下伏地層為中元古界冷家溪群第二巖組（ Pt2ln2）板巖。 ①填土：灰黑色，可塑，濕，中實，礫質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，礫為板巖風化巖塊，含量 15～ 25%。 ②基巖強風化層：黃色、紫紅色板巖，裂隙發(fā)育，巖芯破碎，塊狀、砂狀，巖石較軟。 ③基巖弱風化層：灰色、灰黃色板巖，裂隙 較發(fā)育，巖芯較完整，呈短柱狀 柱狀，少量塊狀，巖石較軟。鉆孔揭露最大厚度 。 (3)地質(zhì)構(gòu)造 壩基地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育，為單斜構(gòu)造，巖層傾向上游，左岸巖層產(chǎn)狀為 N10176。 W178。 SW∠ 30～ 35176。，右岸巖層產(chǎn)狀為 N12176。 W178。 SW∠ 25～ 32。 (4)巖石透水性 本次于壩軸線上布置鉆孔 3個，經(jīng)鉆孔揭露，大壩基礎(chǔ)底部大部分座落于回填土上，下伏基巖為中元古界冷家溪群第二巖組（ Pt2ln2）板巖；兩岸壩肩基礎(chǔ)為中元 23 古界冷家溪群第二巖組（ Pt2ln2）板巖。 經(jīng) 3 個鉆孔 1 段注水試驗及 8 段壓水試驗，基本查明壩基、兩岸壩肩巖 石的滲透性，其試驗成果如表 。 XX 水庫壩基鉆孔注水、壓水試驗統(tǒng)計表 表 鉆孔 編號 鉆孔 位置 段號 試驗孔深（ m） 段長（ m） 滲透系數(shù)或 透水率（ Lu） 備注 ZK2 壩中 注水 ～ 179。 103cm/s 填土 1 ～ 基巖 2 ～ ZK3 壩左 1 ～ 基巖 2 ～ 3 ～ ZK1 壩右 1 ～ 基巖 2 ～ 3 ～ 從表中可以看出，壩基巖土體滲透性特征為： 壩右岸在壩基接觸面以下約 ，下伏基巖鉆孔壓水試驗透水率值為 ～ ； 以下為弱透水帶，透水率值 。 河床部位在壩基接觸面以下約 以內(nèi) 為中等透水帶，滲透系數(shù)值為 179。103cm/s，透水率值為 ； ，透水率值為 。 壩左岸在壩基接觸面以下約 ，下伏基巖鉆孔壓水試驗透水率值為 ～ ； 以下為弱透水帶，透水率值 。 (5) 壩基填土特征及巖石風化特征 ①填土特征 根據(jù)鉆孔揭露及調(diào)查，大壩填筑前發(fā)現(xiàn)該溝谷內(nèi)有泉水涌出，故對壩基位置進行大面積開挖后進行的回填，填土為就近取土，主要為溝谷稻田土、沖積粉質(zhì)黏土及山坡殘積土，底部含少量板巖風化巖塊。滲透性 較強。 ②巖石風化特征 24 壩基巖石風化程度取決于巖石的礦物成份、巖層結(jié)構(gòu)、地形條件、地質(zhì)構(gòu)造和地下水活動等因素的影響。壩基巖石以板巖為主。表層巖石強風化，巖石破碎，裂隙發(fā)育。 根據(jù)鉆孔揭露，強風化層下限埋深為：左岸為基巖面以下 ；右岸為基巖面以下 ，河床部位為基巖面以下 。 (6)壩基 (肩 )工程地質(zhì)問題評價 壩址區(qū)基礎(chǔ)為填土，回填質(zhì)量較差，未進行防滲處理，滲透性較強；下伏基巖巖性以冷家溪群板巖為主，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，強風化層巖石較破碎，對壩基防滲不利。 壩基清基時兩岸只清除了表層雜物和碎石，接 觸面處理不好；基巖巖石強風化破碎層未作處理，清基不徹底，滲透性較強。庫水沿壩基接觸面和強風化巖體裂隙滲漏。隨著水庫水位的升高，滲透壓力增大，滲透水流將孔隙或裂隙中的細小顆粒帶走，淘空裂隙，導致滲漏量逐年增大。 壩址區(qū)填土、壩基與壩體接觸面、基巖強風化層和弱風化層上部存在滲漏，是壩基滲漏及兩岸壩肩繞壩滲漏的主要原因。 因此，壩基的主要工程地質(zhì)問題是壩基滲漏和繞壩滲漏。 壩體工程質(zhì)量及存在的問題 水庫大壩系均質(zhì)土壩，為 5級建筑物，工程于 1958 年 2月動工， 1958 年 11 月竣工后正式投入使用。設(shè)計單位為 原醴陵市水利水電局，施工單位為集體大會戰(zhàn)，是典型的邊設(shè)計邊施工的工程。由于交通不便，全部工程都是人工完成，受施工條件的限制，填土主要來源于兩岸巖石風化殘坡積層及風化巖塊，選料不嚴格，土料質(zhì)量較差。由于采用的是“大兵團作戰(zhàn)”，民工素質(zhì)較低，缺少技術(shù)人員和有經(jīng)驗的施工員，人多、作業(yè)面狹窄，壓實是采用砼圓滾進行夯壓，質(zhì)量難以控制，導致填土質(zhì)量不均勻，夯壓不密實，填筑質(zhì)量達不到防滲要求?？傮w填筑質(zhì)量較差。 壩體填土以礫質(zhì)粉質(zhì)粘土為主， 土的組成與兩岸山坡殘坡積土基本一致，土質(zhì)均勻性較差， 填土局部含水量偏高，干密度小， 孔隙比較大。由于大壩填土填筑質(zhì)量較差，局部碾壓不密實，滲透系數(shù)偏大，尤其是分層接合部位及填土與壩基接觸面處理不好，滲漏較嚴重，是造成壩體滲漏的主要原因。 25 現(xiàn)場在壩體中做注水試驗共 5 段，均為中等透水。滲透系數(shù)為 ～ 179。103cm/s，平均值為 179。 103cm/s。 XX 水庫大壩填土鉆孔注水試驗成果表 表 孔號 注水試驗位置 滲透系數(shù) 自 至 段長 ZK1 103 ZK2 103 103 ZK3 103 ZK4 103 大壩填筑接口多，碾壓不均一，局部欠密實。大壩填筑過程，對分層填土層面沒有進行徹底處理，致使局部分層結(jié)合部位土體較松散而成為壩體滲漏通道。水庫蓄水后，庫水沿土中孔隙、分層界面產(chǎn)生滲漏。工程在運行過程中，受鼠蟲洞穴危害，出現(xiàn)各類孔洞和裂隙，使土的 密實程度降低，長期的滲流作用，致使壩體滲漏日趨嚴重，散浸面積增大，壩體穩(wěn)定性降低。 綜合上述可知，大壩填筑不均一，局部地段填土填筑夯壓不實，結(jié)構(gòu)較松散，質(zhì)量較差。 各建筑物區(qū)工程地質(zhì)條件 (1)溢洪道 巖土結(jié)構(gòu)及特性 本次于溢洪道堰頂左側(cè)布置鉆孔 1個，經(jīng)鉆孔揭露，溢洪道堰頂以下 為強風化層，巖石破碎，裂隙發(fā)育； 以下為弱風化層，巖石較完整，裂隙較發(fā)育。 經(jīng) 1 個基巖鉆孔 3 段壓水試驗，基本查明溢洪道的滲透性，其試驗成果如表。 26 XX 水庫溢洪道鉆孔壓水試驗統(tǒng) 計表 表 鉆孔 編號 鉆孔 位置 段號 試驗孔深（ m） 段長（ m） 滲透系數(shù)或 透水率（ Lu） 備注 ZK1 溢洪道 1 ～ 基巖 2 ～ 3 ～ 從表中可以看出，溢洪道巖土體滲透性特征為： 溢 洪道地面以下約 范圍內(nèi)為中等透水帶，鉆孔壓水試驗透水率值為～ ； ，透水率值 。 溢洪道工程地質(zhì)問題評價 溢洪道 堰體 位于右岸 山體邊 ，為人工開挖而成，為岸邊正槽式寬頂堰，堰頂寬，最大下泄流量 ，溢洪道 無陡槽及消力池 。 目前，溢洪道完全破壞，現(xiàn)做簡易小路使用。 (2)涵洞 涵洞位于壩體左端，為磚砌拱涵，斷面為 179。 (m)，進口底高程 ，輸水流量 。 經(jīng)現(xiàn)場檢查，存在的主要問題為：涵洞紅磚及砌磚砂漿老化。 巖土物理力學參數(shù)建議值 對試驗所獲得的資料用數(shù)理統(tǒng)計的方法進行統(tǒng)計，計算均值 X? ，均方 差 ? ，變異系數(shù) cv。 數(shù)據(jù)的取舍，按 ??? 3X 的原則，舍棄 ??? 3X 范圍以外的數(shù)據(jù)，重新進行統(tǒng)計。 根據(jù)實地調(diào)查結(jié)合現(xiàn)場勘察情況及施工人員反映大壩填筑時的具體狀況，結(jié)合室內(nèi)土工試驗成果統(tǒng)計結(jié)果、原位測試成果，參照同類工程的經(jīng)驗值，其中物理性質(zhì)取統(tǒng)計平均值，力學性質(zhì)取統(tǒng)計結(jié)果的小值平均值，滲透系數(shù)取統(tǒng)計結(jié)果的大值平均值，巖石力學性質(zhì)為類比經(jīng)驗值。 大壩工程除險加固時，建議采用的巖土物理力學指標值 見表 。 27 XX 水庫大壩物理力學指標推薦表 表 項 目 物理力學指標 壩體填土 (Ⅰ區(qū) ) 溢洪道 天 然 含 水 量 (%) 物 理 力 學 指 標 天然密度 P 干密度 (g/cm3) 濕密度 (g/cm3) 孔 隙 比 ( e ) 比 重 ( Gs ) 液 限 WL (%) 塑 限 WP ( % ) 塑 性 指 數(shù) ( IP ) 壓縮模量（ MPa) 滲透系數(shù) K(cm/s) 179。 103 內(nèi)摩擦角φ (176。 ) 凝聚力 C(KPa) 允 許 滲 透 坡 降 允許承載力 (KPa) 160 220 不沖刷流速 (m/s) ～ 摩擦系數(shù) (f 砼 /巖 ) ～ 開挖坡比（坡高＜ 5 m） 臨時： 1:； 永久： 1: 天然建筑材料 根據(jù) XX 水庫除險加固工程設(shè)計對天然建筑材料儲量和質(zhì)量的要求，本階段工程地質(zhì)勘察時對工程區(qū)附近的砂礫料、粘土料和塊石料產(chǎn)地進行了詳細調(diào)查?？睖y工作中遵循先近后遠、先集中后分散、保護環(huán)境、確保質(zhì)量的原則。但由于工程區(qū)處于丘陵區(qū)，儲量豐富的建材產(chǎn)地缺乏，加固所需的天然建筑材料多需外地購進。 28 粘土料 料場產(chǎn)地為占佳料場，為灰?guī)r風化殘積的粘土、粉質(zhì)粘土，面積廣，儲量較豐富。 土質(zhì)為紅色、紅褐色含礫粘土、粉 質(zhì)粘土，粘粒含量 40～ 50%，稍密 中密，可塑，土的最優(yōu)含水量 23%～ 26%，最大干容重 ～ ，內(nèi)摩擦角 14176?！?17176。，凝聚力 18～ 25KPa，各項指標基本達到土壩填筑用料要求及防滲體土料要求。 產(chǎn)地地表根系土厚 ～ ，有用層可開采厚度 ～ ，有用層儲量可滿足工程需要。 可修 簡易公路直通料場，運距為 10km。 砂礫石料 工程區(qū)優(yōu)質(zhì)砂礫石料缺乏，需從外地購進 ， 平均運距 大 約 40km。 塊石料 壩址區(qū) 缺乏塊石料，需至外地購買，平均運距 大 約 40km。 其它 建筑材料 其它 建筑材料主要有水泥、鋼筋、鋼材、木材、油料和炸藥，可從醴陵市購買，采用汽車運輸，運距 15km。 結(jié)論與建議 通過對壩體土和壩基巖石的勘察和必要的試驗，針對主要隱患，基本查明了 XX水庫大壩及主要建筑物的主要工程地質(zhì)問題，主要有如下幾點： (1) 壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，未見大的斷裂構(gòu)造通過，地殼運動處于相對穩(wěn)定階段，屬相對穩(wěn)定地塊。據(jù) 1/400 萬《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB18306～ 2021）， XX水庫地震動峰值加速度為＜ ，地震動反應譜特征周期為 ，相 對應的地震基本烈度值為小于Ⅵ度。 (2) 壩基座落于填土及強風化基巖之上，填土為溝谷沖積粉質(zhì)黏土、山坡殘積 29 土及少量板巖風化碎塊，滲透性較強；基巖巖性為中元古界冷家溪群第二巖組（ Pt2ln2），以灰黃色 紫紅色板巖為主，巖體表層強風化裂隙較發(fā)育，巖石較玻碎。主要滲漏問題為基礎(chǔ)滲漏、接觸面滲漏以及繞壩滲漏。建議采用帷幕灌漿防滲處理。 (3) 壩體填土以礫質(zhì)粉質(zhì)粘土為主，填土局部含水量偏高，干密度小，孔隙比大。由于大壩填土填筑質(zhì)量較差，局部碾壓不密實，滲透系數(shù)偏大，尤其是分層接合部位及填土與壩基接觸面處理不好，滲 漏較嚴重，是造成壩體滲漏的主要原因。建議采用沖抓回填和高噴灌漿防滲處理，對大壩內(nèi)外坡進行整形處理。 (4) 溢洪道完全破壞，建議重建處理。 (5) 放 水涵洞為磚砌拱涵，涵 洞紅 磚及 砌磚砂漿老化 ， 運行基本正常， 建議 暫不處理 。 (6)新建 排水棱體。 (7) 對上 游坡面進行砼預制塊護坡。 (8) 建議右岸 新建 上壩公路。 (9) 建議完善觀測設(shè)施及有關(guān)制度，改造管理所危房。 (10) 加強施工地質(zhì)工作，有問題及時與設(shè)計聯(lián)系。 (11) 大壩下游為尾砂庫，庫內(nèi)尾砂排放以漫過大壩坡腳，建議對下游尾砂庫中的尾砂進行轉(zhuǎn)移且封 閉改尾砂庫。 30 4 除險加固設(shè)計 設(shè)計依據(jù) 工程等別、建筑物等級和洪水標準 XX 水庫總庫容 萬 m3，設(shè)計灌溉面積 萬畝， 根據(jù) 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（ SL2522021） （以下簡稱標準）中 表中知 ， 本 工程等別為 Ⅴ 等工程，工程規(guī)模為小（ 2）型 ，相應的永久性水工建筑物 大壩、溢洪道等建筑物級別為 5 級 。 因本工程處于山區(qū)、丘陵地帶，壩型為均質(zhì)土壩 ,查詢《標準》表 中的有關(guān)規(guī)定，因考慮到本工程的最大壩高只有 ，故取下限，即： 設(shè)計洪水標準 為 30 年一遇，校核洪水標準為 300 年一遇 。 消能防沖建物物按 30年一遇洪水 標 準設(shè)計。 采用的技術(shù)規(guī)程規(guī)范 1） 《水利水電工程等級劃分及洪水標準》 (SL252— 2021)； 2） 《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》 (SL274— 2021)； 3） 《水庫大壩安全評價導則》 (sL258— 2021)； 4） 《水利水電工程設(shè)計洪水計算規(guī)范》 (SL44— 93)； 5） 《水力計算手冊》武漢水利電力學院編制； 6） 《醴陵市 XX 水庫相關(guān)資料》； 7） 《湖南省暴雨洪水查算手冊》 (1984 年 )； 8） 《湖南省地面氣象資料》； 9） 《水工設(shè)計手冊》； 設(shè)計依據(jù) 1） 《 XX 水庫除險加固工程設(shè)計合同書》 2） 《大壩安全鑒定