【文章內容簡介】 礎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，礫質粉質粘土為主，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)地質構造 壩基地質構造不發(fā)育，為單斜構造，巖層傾向上游，左岸巖層產狀為 N10176。 W178。 SW∠ 30～ 35176。，右岸巖層產狀為 N12176。 W178。 SW∠ 25～ 32。 (4)巖石透水性 本次于壩軸線上布置鉆孔 3個，經鉆孔揭露，大壩基礎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；兩岸壩肩基礎為中元 23 古界冷家溪群第二巖組（ Pt2ln2）板巖。 經 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 為中等透水帶，滲透系數值為 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 根據鉆孔揭露及調查，大壩填筑前發(fā)現該溝谷內有泉水涌出，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、巖層結構、地形條件、地質構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 )工程地質問題評價 壩址區(qū)基礎為填土，回填質量較差，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，地質構造較簡單，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問題是壩基滲漏和繞壩滲漏。 壩體工程質量及存在的問題 水庫大壩系均質土壩，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，土料質量較差。由于采用的是“大兵團作戰(zhàn)”，民工素質較低，缺少技術人員和有經驗的施工員，人多、作業(yè)面狹窄，壓實是采用砼圓滾進行夯壓，質量難以控制，導致填土質量不均勻，夯壓不密實，填筑質量達不到防滲要求?？傮w填筑質量較差。 壩體填土以礫質粉質粘土為主， 土的組成與兩岸山坡殘坡積土基本一致，土質均勻性較差， 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量較差，局部碾壓不密實，滲透系數偏大，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 現場在壩體中做注水試驗共 5 段，均為中等透水。滲透系數為 ～ 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 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、分層界面產生滲漏。工程在運行過程中，受鼠蟲洞穴危害，出現各類孔洞和裂隙，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，結構較松散，質量較差。 各建筑物區(qū)工程地質條件 (1)溢洪道 巖土結構及特性 本次于溢洪道堰頂左側布置鉆孔 1個，經鉆孔揭露，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 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 。 經現場檢查，存在的主要問題為：涵洞紅磚及砌磚砂漿老化。 巖土物理力學參數建議值 對試驗所獲得的資料用數理統(tǒng)計的方法進行統(tǒng)計，計算均值 X? ，均方 差 ? ，變異系數 cv。 數據的取舍，按 ??? 3X 的原則，舍棄 ??? 3X 范圍以外的數據，重新進行統(tǒng)計。 根據實地調查結合現場勘察情況及施工人員反映大壩填筑時的具體狀況，結合室內土工試驗成果統(tǒng)計結果、原位測試成果，參照同類工程的經驗值，其中物理性質取統(tǒng)計平均值，力學性質取統(tǒng)計結果的小值平均值，滲透系數取統(tǒng)計結果的大值平均值，巖石力學性質為類比經驗值。 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 ( IP ) 壓縮模量（ MPa) 滲透系數 K(cm/s) 179。 103 內摩擦角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 (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 XX 水庫除險加固工程設計對天然建筑材料儲量和質量的要求，本階段工程地質勘察時對工程區(qū)附近的砂礫料、粘土料和塊石料產地進行了詳細調查?？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 料場產地為占佳料場，為灰?guī)r風化殘積的粘土、粉質粘土，面積廣，儲量較豐富。 土質為紅色、紅褐色含礫粘土、粉 質粘土，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問題，主要有如下幾點： (1) 壩址區(qū)地質構造簡單，未見大的斷裂構造通過，地殼運動處于相對穩(wěn)定階段，屬相對穩(wěn)定地塊。據 1/400 萬《中國地震動參數區(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) 壩體填土以礫質粉質粘土為主，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量較差，局部碾壓不密實，滲透系數偏大，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) 建議完善觀測設施及有關制度，改造管理所危房。 (10) 加強施工地質工作，有問題及時與設計聯系。 (11) 大壩下游為尾砂庫，庫內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移且封 閉改尾砂庫。 30 4 除險加固設計 設計依據 工程等別、建筑物等級和洪水標準 XX 水庫總庫容 萬 m3，設計灌溉面積 萬畝， 根據 《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?。?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，壩型為均質土壩 ,查詢《標準》表 中的有關規(guī)定，因考慮到本工程的最大壩高只有 ，故取下限，即： 設計洪水標準 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 準設計。 采用的技術規(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） 《水工設計手冊》； 設計依據 1） 《 XX 水庫除險加固工程設計合同書》 2） 《大壩安全鑒定