上林水库坝址工程地质条件比选分析

上林水库坝址工程地质条件比选分析

谢忠伟 ,李俊燚

广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司 广西 南宁 530023

摘要：分析了上林水库上、下坝址主要工程地质条件，从两坝址的库区、坝址区地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化和水文地质等方面进行工程地质评价和比较，选择较优坝址。

关键词：水库工程、工程地质条件、坝址比选

0引言

凤山县地处广西壮族自治区西北部，系国家级贫困县。上林水库是凤山县城及坝址下游沿线未来发展的重要水源工程，兼顾满足下游才劳村、上林村一带居民生活用水需求和下游3000亩农田灌溉需求，可解决2030年县城居民生活用水缺口问题，是推动凤山县经济社会可持续发展、有效落实国家乡村振兴战略的重要工程。

1工程概况

上林水库是一座以供水为主，兼顾灌溉的小（1）型水库，工程等别为Ⅳ等工程，主要建筑物级别为4级，主要由大坝、消力池、放水设施、输水管道及附属建筑物等组成，水库正常蓄水位651m，坝顶高程656.00m，最大坝高50m，坝顶长170m，总库容350万m³，有效库容254.6万m³，工程总投资2.5亿元。

2水库区工程地质条件

水库上下坝址相距仅0.6km，库区工程地质条件基本相同，主要为中低山区，地貌为构造剥蚀、侵蚀中低山地貌，两岸为雄厚的山体，覆盖层主要为第四系残坡积含碎石粉质粘土、碎石土，砂卵砾石、含泥漂卵砾石层等，下伏基岩为三迭系中统板纳组第二段（T2b2）灰色中厚～厚层状粉细砂岩夹少量薄层状粉砂质泥岩，局部薄层状泥质粉砂岩与含钙泥岩互层。

库区为单斜构造，未见大的区域性断层和褶皱，主要在上坝址发育压扭性逆断层F1，断层位置未见明显破碎带发育，基本不存在沿断层向库外渗漏的可能。

库区河谷下切强烈，两岸谷坡外侧亦无低洼平缓地带，不存在浸没问题，库岸基本稳定，水库蓄水后，局部岸坡较陡部位在水位升降和波浪冲刷影响下会产生小规模的崩塌现象，工程区属于构造活动相对稳定地区，地震活动较弱，水库蓄水后，不会大幅降低断层面的力学性质，库区不具备诱发较强地震的地质构造背景。

3上坝址工程地质条件及评价

上坝址河段顺直，覆盖层主要为砂卵砾石、含泥漂卵砾石、含碎石粉质粘土等，下伏基岩为三迭系中统板纳组第二段，分为三层：第一层（T2b2-1）为中厚-厚层状粉细砂岩夹薄层状蓝灰色含钙泥岩，第二层（T2b2-2）为薄层状泥岩与灰色粉砂质泥岩互层，第三层（T2b2-3）为中厚-厚层粉细砂岩夹少量薄层粉砂质泥岩。

坝址区为单斜构造，河槽左侧附近发育压扭性逆断层，岩体风化主要为垂直方向的物理风化，受F1断层影响存在差异风化现象，河床岩体局部风化稍深。地下水主要受大气降水补给，赋存于第四系松散堆积物及基岩裂隙中，沿岩层面及岩体节理裂隙活动，向河流排泄。

含泥漂卵砾石层、含碎石粉质粘土以中等～弱透水性为主，强风化岩体以中等～弱透水性，弱风化岩体为中等透水性，微风化岩体为弱微透水性。整体来看岩体透水性随深度增加而减弱，若以岩体透水率5Lu做为相对隔水层，建议对透水率大于5Lu岩体进行防渗处理，防渗深度宜超过5Lu界线5m。

上坝址推荐坝型为堆石坝，对地基要求不高，坝基各岩土层承载力均较高，但各层沉降量不同，需考虑不均匀沉降问题，建议清除覆盖层将大坝基础置于基岩上，右岸覆盖层厚度大，须考虑一定的工程处理措施或清除覆盖层，将基础置于基岩上，避免不均匀沉降引起的大坝开裂渗漏。若坝基防渗以透水率5Lu岩体作为相对隔水层，建议对透水率大于5Lu以上岩土体进行防渗处理，防渗深度应超过5Lu界线5m，并向两岸适当延伸，河床冲洪积物渗透性较强，基坑开挖时应做好防渗排水工作，避免基坑涌水、积水。

4下坝址工程地质条件及评价

下坝址河段略弯曲，两岸山体较单薄且不对称，覆盖层主要为粉质粘土夹碎块石、砂卵砂砾石、含碎石粉质粘土等，下伏基岩为三迭系中统板纳组第二段第三层（T2b2-3）中厚-厚层粉细砂岩夹少量薄层粉砂质泥岩，第四层（T2b2-4）薄层状含钙泥岩与粉砂质泥岩互层，坝址区内未见断层发育，产状整体稳定。

岩体风化主要为竖直方向及垂直坡面方向的物理风化，岩体风化较深，冲积砂卵砾石层、含碎石粉质粘土以中等～弱透水性为主，强风化岩体以中等～弱透水性，弱风化岩体为中等～弱透水性，微风化岩体为中等～弱透水性，岩体透水性不随埋深增加而减弱，主要受岩性及节理控制，透水率小于5Lu的相对隔水层（厚度大于10m）埋深大，建议采用悬挂式帷幕，帷幕深度满足0.7倍水头压力，并进行验算。

    下坝址河床狭窄，两岸岸坡陡，两岸覆盖层厚度不大，岩层产状整体稳定，未见断层发育，适宜修建混凝土重力坝及堆石坝，对两种坝型的工程地质评价如下：

（1）重力坝方案工程地质评价

坝基岩性为中厚-厚层粉细砂岩夹少量薄层粉砂质泥岩，强风化岩体工程地质类别为Ⅴ类，T2b2-3弱风化岩体为AⅣ类夹CⅣ类，微风化岩体为AⅢ类夹CⅣ类；T

2b2-4弱风化岩体为BⅣ类夹CⅣ类，微风化岩体为BⅢ类夹CⅣ类。

坝址未见断层发育，产状整体稳定，为单斜构造。岩层产状与坝轴线走向夹角47～51°，坝址发育节理多为陡倾角节理，缓倾角结构面主要为岩层面，建议根据地质提供层面参数进行稳定计算。强弱风化岩体节理发育，岩体破碎，加上爆破对建基面的影响，大坝易沿坝体和坝基接触面附近产生浅层滑动，建议对坝基进行固结灌浆处理。岩体节理相互切割导致的岩体风化破碎范围和深度有限，通过固结灌浆处理后，对大坝的抗滑稳定影响不大，两岸坝基可置于弱风化基岩上，两岸地形较高部位坝基可置于强风化岩体中部。

岩层倾向右岸偏下游且较破碎，对左岸开挖边坡有不利影响。岩体透水性岩性及节理控制，不随埋深增加而减弱，透水率小于5Lu的相对隔水层（厚度大于10m）埋深大，建议采用悬挂式帷幕，帷幕深度满足0.7倍水头压力。枯水期两岸地下水位埋深大，岩体以中等透水性为主，存在绕坝渗漏问题，坝基帷幕灌浆轴线应沿山脊向两岸适当延伸。若采用灌浆平硐方式进行施工，建议设计对采用灌浆平硐进行灌浆和从地表钻孔进行灌浆等防渗方案进行对比，选择安全、经济的防渗方案。

（2）下坝址堆石坝方案工程地质评价

堆石坝为柔性基础，对地基要求不高，坝基各岩土层承载力较高，但可能引起不均匀沉降，由于覆盖层厚度不大，建议清除坝基覆盖层，将基础置于基岩上，堆石坝方案坝轴线与重力坝方案坝轴线相距仅22m，其坝基地质条件和水文地质条件相差不大，坝基渗漏分析评价及处理措施建议基本相同。

5坝址比较

本阶段通过两坝址的地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体风化和水文地质等工程地质条件进行比较，选择较优坝址。坝址工程地质比较表见表1。

表1                  上林水库上、下坝址工程地质条件对比表

6结语

根据上、下坝址的地形、地质条件来看，上坝址宜修建堆石坝，下坝址具备修建混凝土重力坝和堆石坝的地质条件。总体来说，下坝址地质条件优于上坝址，推荐坝址为下坝址。

参考文献

[1]广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司.广西河池市凤山县上林水库工程地质勘察资料成果[R].南宁：广西壮族自治区水利电力勘测设计研究院有限责任公司，2022.

[2]GB50487-2008，水利水电工程地质勘察规范[S].

作者简介：谢忠伟（1990-）男，广西桂林人，工程师，硕士，主要从事水利水电工程地质勘察设计工作。

3-1