【導(dǎo)讀】包括：1、大壩：壩基、壩肩及大壩壩身進(jìn)行防滲處理；大壩進(jìn)行加高培厚，蝕性混凝土；對溢洪道兩側(cè)山坡進(jìn)行整理、護(hù)砌并作好防滲排水設(shè)施。設(shè)大壩觀測設(shè)施。最終通過水庫除險加固設(shè)計方案滿足水庫安全及灌溉要求。

　　

【正文】 價導(dǎo)則》（ SL2582021）， 四十灣 水庫工程質(zhì)量評價為不合格。建議盡快采取措施，擬定除險加固處理方案。 為查清樞紐工程存在的問題，分析險情出現(xiàn)的地質(zhì)原因。 2021 年 8 月，受 鶴城區(qū)水利局的委托，我院 又 承擔(dān)了 四十灣 水庫除險加固工程初步設(shè)計階段的勘察任務(wù) 。本次勘測工作依據(jù)《中小型水利水電工程地質(zhì)勘測規(guī)范》（ SL552021）等及《勘測任務(wù)書》的要求進(jìn)行，采用測繪、鉆探及室內(nèi)、室外試驗等勘察手段，對本項目進(jìn)行工程地質(zhì)勘察和評價。地勘工作的主要任務(wù)是： （ 1） 根據(jù)已有地質(zhì)資料 ,進(jìn)一步查明本工程存在的各類地質(zhì)問題； （ 2）查明壩體材料組成、物理力學(xué)性質(zhì) 特征 與透水特征； （ 3）26 查明壩基水文、工程地質(zhì)條件及存在的主要工程地質(zhì)問題。 （ 4）查明 擬建放水 隧洞、溢洪道水文、工程地質(zhì)條件及 可能 存在 的 主要工程地質(zhì)問題； （ 5） 對天然建筑材料產(chǎn)地進(jìn)行詳查。 根據(jù)工程病險情況、除險加固設(shè) 計方案及勘測大綱，綜合前期地勘工作，適當(dāng)補(bǔ)充地勘工作，野外工作于 2021 年 3 月 2 日進(jìn)場，至 2021 年 3 月 8 日結(jié)束。完成的工作量見下表 1。 表 1 勘探試驗主要工作量 序號 項目名稱 單位 工作量 備 注 1 1： 1000 大壩地形測量 km2 2 1:500 大壩地質(zhì)平面測繪 km2 3 地質(zhì)剖面測繪 km 4 鉆探 m/孔 5 槽坑探 m 3 80 5 注水試驗 次 8 6 壓水試驗 段 6 7 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 次 35 6 取原狀土樣 組 7 8 訪問收資 工日 5 工程區(qū)地質(zhì)概況 壩址區(qū)河谷基本對稱的 “V”字型，河谷寬 20~30m，河床高程 左右，兩岸地形基本對稱，自然坡角為 30～ 35?，相對高差較大，基巖大面積出露，風(fēng)化剝蝕較為強(qiáng)烈，局部第四系殘坡積層零星覆蓋。 地層巖性 （ 1）泥盆系中統(tǒng) (D2t) 紫 灰 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖， 頂、底 部 為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖， 厚度 100~150m， 分布于工程區(qū)。 （ 2） 第四系 27 ① 殘坡積堆積 (Qedl)： 棕黃色、褐紫紅色含 碎石 粉質(zhì) 粘土，厚度 0~2m，分布不均勻，主要見于 壩肩 兩岸山坡及沖溝 等部位。 ② 全新統(tǒng)沖積堆積 (Q4al)： 上部為 棕黃色粉質(zhì)粘土，下部砂礫石層結(jié)構(gòu)松散，礫石磨圓度差，成分以板巖、砂巖為主，厚度 2~3m。此外，在水庫庫底近代沉積了厚度較薄的淤泥質(zhì)粘土 。 ③ 人工堆積 (Qs)：在大壩區(qū)域主要為人工堆積的 礫質(zhì)重粉質(zhì)壤土、礫質(zhì)粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘土，為大壩填筑體 。 局部為漿砌石體，形成大壩的壩體排水溝、溢洪道擋墻等。厚度 1~。 地質(zhì)構(gòu)造 壩址區(qū)呈單斜構(gòu)造，巖層走 向 N40176。～ 50176。 E，斜切河床，傾向下游偏右岸（ SE），傾角 60176。～ 65176。據(jù)調(diào)查，壩區(qū) 節(jié)理裂隙比較發(fā)育，主要有以下幾組： （ 1） N50176。 W， NE∠ 65176。～ 70176。，節(jié)理面平直、閉合，地表可見延伸長大于 5m，一般 2～ 4 條 /m。 （ 2） N60176。 W， NE∠ 45176?！?50176。，節(jié)理面平直光滑，切割深，地表可見延伸長大于10m，比較發(fā)育，一般 3~5 條 /m。 （ 3） N75176。 E， SE∠ 65176。 ~70176。，節(jié)理面平直，切割深，延伸長，比較發(fā)育，密集處可達(dá) 5~6 條 /m。 物理地質(zhì)現(xiàn)象 大壩區(qū)主要不良物理地質(zhì)現(xiàn)象為巖石風(fēng)化。 壩區(qū)巖體為 泥盆系中統(tǒng) (D2t)紫 灰 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖， 頂、底 部 為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖，巖石軟硬相間，炭質(zhì)頁 巖 、泥質(zhì)粉砂巖 抗風(fēng)化能力 較 弱，風(fēng)化較強(qiáng)烈。 含礫石英砂巖較堅硬，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)。 有風(fēng)化厚度具有山頂比坡麓厚，坡麓比河床厚的特點。 兩 岸巖體 強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 8~18m，河床 強(qiáng) 風(fēng)化帶下限埋深 10~20m（壩頂起算） 。 水文地質(zhì) 壩區(qū)地下水類型除第四系松散堆積層孔隙水外，主要為分布在巖體中的裂隙水，接受大氣降水及第四系孔隙水補(bǔ)給，地下水埋藏深度，右岸 6~12m，左岸 8~13m。 根據(jù) 鉆孔壓水試驗成果，壩基巖體透水性從上至下大致分為： 28 （ 1）淺部中等透水帶：巖體為強(qiáng)風(fēng)化，透水率 ～ ，本帶厚 5～ 13m，分布河床壩基及兩岸壩肩。 （ 2） 中部弱透水帶上帶：巖體呈弱風(fēng)化狀態(tài)，透水率 ～ ，分布河床及左、右兩岸壩肩，標(biāo)高 255～ 300m。 據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和對運(yùn)行期觀察資料的綜合分析，四十灣水庫壩基（肩）滲漏是其存在的主要工程地質(zhì)問題。 壩基滲漏問題 河床壩基為泥盆系中統(tǒng)紫灰色中厚～厚層狀含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及碳 質(zhì)頁巖，巖層產(chǎn)狀 N40176。～ 50176。E， SE∠ 60176?！?65176。，壩基淺部巖體為強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，由于節(jié)理裂隙的切割， 上部巖體相對較破碎，鉆孔壓水試驗其透水率 q＝ ～ ， 為中等透水帶。 另外據(jù)當(dāng)?shù)胤磻?yīng)，施工時，只對壩基表部風(fēng)化巖體進(jìn)行了簡單開挖后既進(jìn)行填筑，也沒有作防滲處理，從而為壩基滲漏留下隱患。 壩肩滲漏主要發(fā)生在壩體與山體接觸帶部位，其表現(xiàn)形式為散浸和滲水。根據(jù)水庫多年運(yùn)行觀測資料，隨庫水位升高，散浸面積擴(kuò)大，滲水處流量增大。 滲漏產(chǎn)生的原因一是壩基表部的第四系松散堆積物沒 有徹底清除，直接將壩體填筑在孔隙度偏大，結(jié)構(gòu)較松散的殘坡積土層上，從而形成了壩肩接觸部位的滲漏帶 。 各附屬建筑物工程地質(zhì)條件及評價 溢洪道位于大壩左岸， 其型式為岸邊側(cè)槽式實用堰。設(shè)計 堰頂高程 ， 溢流孔口寬度 12m， 最大下泄流量 。 溢洪道沿線基巖祼露，泄水槽兩側(cè)邊坡左陡右緩，左側(cè)邊坡角 35176。，坡高 15~20m，右側(cè)邊坡坡角 10176。左右，坡高 3~5m。 溢洪道沿線 出露地層為泥盆系中 統(tǒng)紫 紅 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖，巖層產(chǎn)狀 N45176?！?50176。 E， SE∠ 60176?！?65176。，傾向右側(cè)坡內(nèi)偏小游。未見斷層發(fā)育，主要有： （ 1） N60176。 W， NE∠ 45176?！?50176。，節(jié)理面平直光滑，切割深，地表可見29 延伸長大于 10m；（ 2） N75176。 E， SE∠ 65176。 ~70176。，節(jié)理面平直，切割深，延伸長，比較發(fā)育，形成高陡邊坡 。受節(jié)理影響，傾向右側(cè)邊坡坡外。溢洪道邊坡巖體比較破碎，強(qiáng)風(fēng)化深度 5~8m。 據(jù)調(diào)查，溢洪道邊坡巖體經(jīng)常發(fā)生小規(guī)模的崩 塌、滑坡變形破壞，并使其堵塞。究其原因，溢洪道右側(cè)邊坡表部巖體因?qū)永戆l(fā)育，加之節(jié)理裂隙切割，巖體完整性較差，加之風(fēng)化影響，在重力、降雨等因素的作用下，而發(fā)生結(jié)構(gòu)面組合塊體的小規(guī)模的崩塌和滑坡。 放水隧洞工程地質(zhì)條件及評價 擬建放水隧洞布置于左壩端， 進(jìn)口 底板 底 高程 ，出口 底板 底 高程 。隧洞 為城門洞形，洞寬 ，高 ， 長 。 隧洞 進(jìn)口明挖段（ 0~）臉邊坡：坡角 27~32176。，地面高 程 ~，坡高50m?；鶐r裸露，巖性為 為泥盆系中 統(tǒng)紫 紅 色中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖 。 強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 5m~7m。巖體中發(fā)育與壩區(qū)相同的 二 組節(jié)理， 其節(jié)理走向多與洞臉邊坡斜交，傾角較陡， 巖層產(chǎn)狀 N45176?！?50176。 E， SE∠ 60176。～ 65176。 ， 走向與隧洞軸線 近于直交 ，傾角較陡，傾向 出 口。 洞臉邊坡巖體 呈強(qiáng)風(fēng)化狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理與層面組合將巖體切割成棱形塊體，完整性較差 ，存在洞臉邊坡沿結(jié)構(gòu)面組合滑移邊坡穩(wěn)定問題 。 建議對洞臉邊坡進(jìn)行支護(hù)，建議開挖坡比為：永久開挖坡比 1： 0. 5，臨時開挖坡比 1： 。 洞身段上覆圍巖厚度 5m~45m。圍巖巖性為中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖 ，巖層產(chǎn)狀 N45176?！?50176。 E， SE∠ 60176。～ 65176。，走向與洞軸線近于直交 。除進(jìn)口洞段 （ ~27m） 與出口洞段 （ 155~180） 各長 、 25m 洞段 ， 上覆巖體厚度較薄，大部分洞段處于 強(qiáng)風(fēng)化 帶內(nèi) ， 圍巖類別 屬 Ⅲ 類 ，欠 穩(wěn)定圍巖，地下水活躍，自穩(wěn)能力較差， 存在沿結(jié)構(gòu)面組合的掉塊現(xiàn)象，其 堅固系數(shù) fk=~，彈性抗力系數(shù)K0=3~5Mpa/cm。其它 洞段 為弱風(fēng)化狀，巖體完整性較好 ，圍巖類別 屬 Ⅱ 類圍 巖，自穩(wěn)能力較好， 其 堅固系數(shù) fk=~，彈性抗力系數(shù) K0=10~15Mpa/cm。 隧洞 出口明挖段（ 180~190m）坡坡角 28~30176。，地面高程 ~，坡高 605m左右，洞臉邊坡為順向邊坡，巖層傾角大于坡角。基巖裸露，巖性為 中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖 。 強(qiáng)風(fēng)化帶下限埋深 8m~10m。巖體中發(fā)育與壩區(qū)相同的30 二 組節(jié)理， 節(jié)理裂隙與洞軸線交角較大， 巖層產(chǎn)狀 N5176?！?15176。 E， SE∠ 30176?！?40176。 ， 走向與隧洞軸線 近于直交， 傾向 出 口 。洞臉邊坡存在層面與結(jié)構(gòu)面組合的崩塌、掉塊現(xiàn)象， 建議 對邊坡進(jìn)行噴砼，建議永久開挖坡比 1： ，臨時開挖坡比 1： 。 灌溉輸水涵管 灌溉放水涵管位于大壩左岸，為Φ 的現(xiàn)澆鋼筋混凝土有壓圓形壩下涵， 進(jìn)口底板高程 ，無閘門控制，上游處采用放水臥管控制。 根據(jù)調(diào)查和運(yùn)行觀測資料，放水涵管主要存在嚴(yán)重腐蝕、脫落，多處地方鋼筋裸露。通過初步分析認(rèn)為， 大壩修筑時材料選料不嚴(yán)，施工質(zhì)量比較差，在多年運(yùn)行過程中，由于水流沖刷，造成上述現(xiàn)象。 壩體工程地質(zhì)特性 壩體填土組成及分區(qū) 通過調(diào)查并結(jié)合鉆孔資料，壩填筑土主要為 礫質(zhì)重粉質(zhì)壤土、礫質(zhì)粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘土。 根據(jù)鉆探資料，壩體大致可分為二個區(qū)，即： Ⅰ區(qū)為壩體區(qū)，其材料主要為 礫質(zhì)重粉質(zhì)壤土、礫質(zhì)粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘土等 ，從鉆探情況看，該區(qū)碾壓不密實，標(biāo)貫擊數(shù)一般 5～ 8 擊?，F(xiàn)場注水試驗滲透系數(shù) ,且碾壓時未進(jìn)行分層 ,夯壓不密實?，F(xiàn)場試坑注水試驗，其滲透系數(shù) K＝ 10－ 5cm/s～ 10－ 4 cm/s，說明該區(qū)填筑質(zhì)量一般。 Ⅱ區(qū)為壩體與基巖接觸帶區(qū)， 基巖巖性 主要為 D2t中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖， 基巖表部呈強(qiáng)風(fēng)化，且較破碎，透水性較大，透水率 為～ 18Lu，為中等透水區(qū)，接觸帶區(qū)滲透系數(shù) 3 10－ 4 cm/s ~ 10－ 4 cm/s。 壩基為 中厚～厚層狀含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及碳質(zhì)頁巖， 上部巖石多呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，巖石較破碎透水性較大，下部巖石透性較小，多為弱透水層。 壩基強(qiáng)風(fēng)化帶 ,巖性 主要為 D2t 中厚 ～ 厚層狀 含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖， 基巖表部呈強(qiáng)風(fēng)化，且較破碎，透水性較大，透水率為 ~18Lu，為中等透水區(qū)。下部為 壩基巖石不透水區(qū) ,為弱 風(fēng)化巖石 含礫石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾頁巖及炭質(zhì)頁 巖 ，巖體較完整，透水性較 小，透水率為 4~，為弱透水帶。 31 為了調(diào)查填土的物理力學(xué)特性，在壩體有代表性的斷面上布置鉆孔和現(xiàn)場注水試驗。共取原狀土樣 7組，現(xiàn)場注水試驗 8 次，現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗 35次， 根據(jù)試驗成果，用數(shù)理統(tǒng)計法分別計算出各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)平均值、大值平均值、小值平均值 ，然后根據(jù)統(tǒng)計值按如下原則確定土的各種物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo) ，四十灣水庫大壩巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值見表 。 其 物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值 具體確定如下： ⑴ 含水量、孔隙比、滲透系數(shù)、壓縮系數(shù)推薦值取試驗值的大值平均 值； ⑵ 干密度、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力推薦值取小值平均值； ⑶ 濕密度、塑性指數(shù)、液性指數(shù)取算術(shù)平均值； ⑷ 快、慢剪的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，根據(jù)試驗資料取小值平均值，當(dāng)試驗數(shù)據(jù)偏少時，結(jié)合工程類比提出； （ 5） 室內(nèi)、外滲透試驗數(shù)據(jù)有一定的出入，這可能與現(xiàn)場取樣不規(guī)范，路途運(yùn)輸未采取防震措施有關(guān)。因此，滲透系數(shù)取值以現(xiàn)場注水試驗資料為準(zhǔn)。 （ 6）鑒于斜墻區(qū)鉆孔施工難度大，無法孔內(nèi)取土樣進(jìn)行試驗，因此，只能根據(jù)現(xiàn)場試驗及調(diào)查結(jié)合工程地質(zhì)類比法提出有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)建議值。 32 表 四十灣水庫大壩巖土體物理力學(xué)指標(biāo)推薦值表 分區(qū) 巖性 含水量 （ %） 濕密度 （ g/cm3） 飽和 密度 （ g/cm3） 干密度 （ g/cm3） 孔隙比 滲透系數(shù) K（ cm/s） 固結(jié)快剪 固結(jié)慢剪 允許滲透坡降 備 注 垂直 水平 綜合 K φ （176。） C （ KPa） φ （176。） C （ KPa） 壩體區(qū)（Ⅰ） 礫質(zhì)重粉質(zhì)壤土及礫質(zhì)粉質(zhì)粘土 29 5 104 104 6 104 13 18 20 14 5～ Ⅱ區(qū) 壩體與基巖接觸帶及強(qiáng)風(fēng)化帶 / / 、 104 / / / / 分區(qū) 巖性 風(fēng)化 程度 飽和抗壓強(qiáng)度 （ MPa） 抗剪強(qiáng)度 抗剪斷強(qiáng)度 抗沖刷流速 備 注 f C (MPa