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【摘 要】 本文针对基岩山区水库建设中重要问题之一“坝肩渗漏”，通过分析拟建场地地貌、地层结构、构造以及各主要岩土层物理力学参数、水力学参数等，经过工程地质评价、渗透稳定分析，按经验等确定了基岩坝肩防渗处理深度，解决了水库渗漏及库岸渗透稳定等问题。
【关键词】 工程地质分析;相对隔水层;防渗帷幕;渗透稳定
1 前言
拟建洛南县台峪水库，位于洛南县麻坪镇陈兴村境内，距刮长沟沟口上游200m处，距离县城约20km。工程区地处洛南县东秦岭山脉南麓，属洛河上游水系。台峪水库大坝位于沟口一带，拟采用浆砌石重力坝，坝高32.2m，坝顶长78m，设计洪水位1126.46m，死库容17万m3。
我院于2013年11月承担了该水库工程工程地质勘察工作任务，对坝址、溢洪道、库区等方案進行工程地质论证，解决了坝基整治、坝肩防渗处理等问题，提供本阶段设计所需工程地质资料。本文主要突出对基岩坝肩防渗处理问题的阐述。
2 勘察成果
2.1地形地貌、区域构造
工程区位于东秦岭南麓低中山区，由深断裂复活和近代新构造断裂掀升而形成，地势总体呈北高南低，高度变化介于1090～1500m之间，沟谷深切约100～300m。
工程区属于低中山区河谷地貌。山体突兀深厚，北高南低，山坡陡峻，基岩多裸露，坡残积土披覆很少，植被较发育。沟谷幽深，河曲发育。台峪河属于尹洛河三级支流，自北向南穿越工程区，工程区段河流比降约4%，太峪河出山谷后汇入东麻坪河，在孤山村汇入麻坪河;工程区河谷属“U”型沟，沟底宽度一般30～50m，最大宽度约100m，河谷内较平缓，多未形成阶地，以薄层圆砾及坡洪积土为主;沟谷两侧基岩裸露，岸坡一般50～70°，稳定性良好。
工程区位于中朝准地台的西南边缘，豫西元台拗褶断带南端石门背斜北翼上，工程区基岩岩层产状受该背斜控制，多北倾，倾角15～40°。工程区及附近无区域性断裂发育。
石门背斜：为向四周倾伏的短轴穹窿背斜，轴部出露下远古界熊耳群，翼部为震旦系。地层产状倾向四周，倾角15～40°。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）分析，工程地震动峰加速度a=0.10g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2.2岩土层工程特性
（1）岩土层结构
勘探测绘范围内地层主要为第四系松散堆积。其埋藏与组合关系见剖面图。按由新至老依次为：①填土/②圆砾/③粉质粘土（含碎石）/④强风化石英砂岩/⑤中风化石英砂岩。
（2）粗粒土颗粒粒组分析
颗粒分析统计表见表2-1。
表2-1 颗粒分析试验结果统计表
岩土名称 颗粒组成（%） 限制
粒径 平均
粒径 有效
粒径 均匀
系数 最大干密度 最优含水量
卵石 砾石 砂土 粘粒 d60 d30 d10 d60/d10 g/cm3 %
>60 60-2 2-0.075 <0.075 mm mm mm
圆粒② 25 56.73 16.92 1.35 31.2 7.00 0.84 37.1 1.74 8.10
（3）砾卵石层密实度
为了评价砾卵石层密实度，本次勘察在各层分别进行了重型动力触探试验，统计结果和密实度评价见表2-2。
表2-2 重型动力触探试验成果统计表
序号 勘探点编号 试验段深度
（m） N63.5
（击） 探杆长度
（m） 探杆修正系数 修正击数 岩土编号 岩土名称
1 ZK5 0.5-0.6 8 2.1 1.00 8 ② 圆砾
2 ZK5 0.6-0.7 11 2.1 1.00 11 ② 圆砾
3 ZK5 0.7-0.8 13 2.1 1.00 13 ② 圆砾
4 ZK6 0.5-0.6 7 2.1 1.00 7 ② 圆砾
5 ZK6 0.6-0.7 12 2.1 1.00 12 ② 圆砾
6 ZK6 0.7-0.8 13 2.1 1.00 13 ② 圆砾
7 ZK7 0.5-0.6 9 2.1 1.00 9 ② 圆砾
8 ZK7 0.6-0.7 11 2.1 1.00 11 ② 圆砾
9 ZK7 0.7-0.8 12 2.1 1.00 12 ② 圆砾
平均值 10.7 10.7
标准差 2.18 2.18
变异系数 0.20 0.20
（4）岩土层渗透性
堤基附近的粉土水平渗透系数试验值约为1.2×10-4～9.6×10-5cm/s。
根据工程地质勘探、试验结果以及收集附近场地资料，结合地区经验，主要岩土层渗透系数可按表2-3采用。
表2-3 岩土层渗透试验成果统计表
序号 地貌单元 岩土名称及编号 统计项目 渗透试验及工程类比
渗透系数（cm/s）/吕荣值（Lu）
② 河床 圆砾 范围值 >1.00×10-2
④ 山体 强风化石英砂岩 范围值 >1.00×10-3
⑤ 山体 弱风化石英砂岩 范围值 10.36<q<35.4
⑥ 山体 微风化石英砂岩 范围值 q<5.0
（5）岩体物理力学指标建议值
根据勘探测试及试验成果，结合地区经验提出岩体物理力学建议值见表2-4。 表2-4 岩体物理力学指标建议值
工程地质单元 地层
岩性 风化
程度 重力密度
ρ（KN/m3） 抗剪断强度 抗剪 变形模量
E（MPa） 泊松比
μ/
f` C`（Mpa） f
⑤ 石英砂岩（Z1g） 弱 27.0 0.80 1.5 0.60 5000 0.25
⑥ 石英砂岩（Z1g） 微 26.7 0.94 2.0 0.70 12000 0.22
2.3工程区水文地质特征
坝区勘探期间地下水位埋深：河床漫滩0.2～1.0m，基岩山坡地下水位埋深大于20.0m，地下水位位于1125m高程以下，含水层主要为河床漫滩圆砾层孔隙水，其次为强～弱风化的石英砂岩裂隙水。地下水主要补给来源为大气降水，两岸补给河床。
3 工程地质分析评价
3.1坝基
坝基宽18～30m，主要由河床、漫滩组成，河床漫滩表层堆积的圆砾②和坡脚下堆积的碎石土③，层厚1.5～2.5m，土质杂乱，疏松-稍密，应进行工程清理。坝基岩面高程1124.2～1127.1m，岩体表面强风化带仅10～30cm，很薄。岩体表面弱风化带垂直厚度6.0～7.0m，强～弱风化岩体透水率q=10.36Lu，弱透水;岩面7.0m以下微风化岩体透水率q<5Lu;弱风化岩体的基本质量级别为Ⅲ级抗剪断强度指标f`=0.80，C`=1.5MPa，变形模量E=5000MPa。弱风化层可选做建基面，坝基应采取注浆等防渗处理措施，防渗深度应深入相对隔水层下不小于5m。
3.2坝肩
两岸坝肩基岩山坡高度约50m，坡面倾角50～70°，坡面陡峻，岩层倾向与边坡倾向呈斜交，坝肩边坡基本稳定。岩体表面强～弱风化岩体垂直厚度10m左右，透水率q=5.23～40.1Lu，微风化岩体透水率q<5.0Lu，为相对隔水层。坝肩存在的主要工程地質问题是强～弱风化岩体属中～强透水，存在绕坝渗漏问题，应采用帷幕灌浆等防渗处理措施，建议坝肩防渗帷幕下限进入地下常水位线以下不小于5.0m，并进入相对隔水层以下5.0m。
4 结束语
基岩坝肩由于风化及节理裂隙的发育，相对隔水层埋深较大，一般均存在绕坝渗漏问题，根据工程经验防渗帷幕应深入隔水层以下，且要低于地下常水位。工程勘察中对岩层渗透性、相对隔水层及钻孔地下水位的勘测与掌握很重要，是水库工程勘察与建设中的关键环节。
【关键词】 工程地质分析;相对隔水层;防渗帷幕;渗透稳定
1 前言
拟建洛南县台峪水库，位于洛南县麻坪镇陈兴村境内，距刮长沟沟口上游200m处，距离县城约20km。工程区地处洛南县东秦岭山脉南麓，属洛河上游水系。台峪水库大坝位于沟口一带，拟采用浆砌石重力坝，坝高32.2m，坝顶长78m，设计洪水位1126.46m，死库容17万m3。
我院于2013年11月承担了该水库工程工程地质勘察工作任务，对坝址、溢洪道、库区等方案進行工程地质论证，解决了坝基整治、坝肩防渗处理等问题，提供本阶段设计所需工程地质资料。本文主要突出对基岩坝肩防渗处理问题的阐述。
2 勘察成果
2.1地形地貌、区域构造
工程区位于东秦岭南麓低中山区，由深断裂复活和近代新构造断裂掀升而形成，地势总体呈北高南低，高度变化介于1090～1500m之间，沟谷深切约100～300m。
工程区属于低中山区河谷地貌。山体突兀深厚，北高南低，山坡陡峻，基岩多裸露，坡残积土披覆很少，植被较发育。沟谷幽深，河曲发育。台峪河属于尹洛河三级支流，自北向南穿越工程区，工程区段河流比降约4%，太峪河出山谷后汇入东麻坪河，在孤山村汇入麻坪河;工程区河谷属“U”型沟，沟底宽度一般30～50m，最大宽度约100m，河谷内较平缓，多未形成阶地，以薄层圆砾及坡洪积土为主;沟谷两侧基岩裸露，岸坡一般50～70°，稳定性良好。
工程区位于中朝准地台的西南边缘，豫西元台拗褶断带南端石门背斜北翼上，工程区基岩岩层产状受该背斜控制，多北倾，倾角15～40°。工程区及附近无区域性断裂发育。
石门背斜：为向四周倾伏的短轴穹窿背斜，轴部出露下远古界熊耳群，翼部为震旦系。地层产状倾向四周，倾角15～40°。
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）分析，工程地震动峰加速度a=0.10g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2.2岩土层工程特性
（1）岩土层结构
勘探测绘范围内地层主要为第四系松散堆积。其埋藏与组合关系见剖面图。按由新至老依次为：①填土/②圆砾/③粉质粘土（含碎石）/④强风化石英砂岩/⑤中风化石英砂岩。
（2）粗粒土颗粒粒组分析
颗粒分析统计表见表2-1。
表2-1 颗粒分析试验结果统计表
岩土名称 颗粒组成（%） 限制
粒径 平均
粒径 有效
粒径 均匀
系数 最大干密度 最优含水量
卵石 砾石 砂土 粘粒 d60 d30 d10 d60/d10 g/cm3 %
>60 60-2 2-0.075 <0.075 mm mm mm
圆粒② 25 56.73 16.92 1.35 31.2 7.00 0.84 37.1 1.74 8.10
（3）砾卵石层密实度
为了评价砾卵石层密实度，本次勘察在各层分别进行了重型动力触探试验，统计结果和密实度评价见表2-2。
表2-2 重型动力触探试验成果统计表
序号 勘探点编号 试验段深度
（m） N63.5
（击） 探杆长度
（m） 探杆修正系数 修正击数 岩土编号 岩土名称
1 ZK5 0.5-0.6 8 2.1 1.00 8 ② 圆砾
2 ZK5 0.6-0.7 11 2.1 1.00 11 ② 圆砾
3 ZK5 0.7-0.8 13 2.1 1.00 13 ② 圆砾
4 ZK6 0.5-0.6 7 2.1 1.00 7 ② 圆砾
5 ZK6 0.6-0.7 12 2.1 1.00 12 ② 圆砾
6 ZK6 0.7-0.8 13 2.1 1.00 13 ② 圆砾
7 ZK7 0.5-0.6 9 2.1 1.00 9 ② 圆砾
8 ZK7 0.6-0.7 11 2.1 1.00 11 ② 圆砾
9 ZK7 0.7-0.8 12 2.1 1.00 12 ② 圆砾
平均值 10.7 10.7
标准差 2.18 2.18
变异系数 0.20 0.20
（4）岩土层渗透性
堤基附近的粉土水平渗透系数试验值约为1.2×10-4～9.6×10-5cm/s。
根据工程地质勘探、试验结果以及收集附近场地资料，结合地区经验，主要岩土层渗透系数可按表2-3采用。
表2-3 岩土层渗透试验成果统计表
序号 地貌单元 岩土名称及编号 统计项目 渗透试验及工程类比
渗透系数（cm/s）/吕荣值（Lu）
② 河床 圆砾 范围值 >1.00×10-2
④ 山体 强风化石英砂岩 范围值 >1.00×10-3
⑤ 山体 弱风化石英砂岩 范围值 10.36<q<35.4
⑥ 山体 微风化石英砂岩 范围值 q<5.0
（5）岩体物理力学指标建议值
根据勘探测试及试验成果，结合地区经验提出岩体物理力学建议值见表2-4。 表2-4 岩体物理力学指标建议值
工程地质单元 地层
岩性 风化
程度 重力密度
ρ（KN/m3） 抗剪断强度 抗剪 变形模量
E（MPa） 泊松比
μ/
f` C`（Mpa） f
⑤ 石英砂岩（Z1g） 弱 27.0 0.80 1.5 0.60 5000 0.25
⑥ 石英砂岩（Z1g） 微 26.7 0.94 2.0 0.70 12000 0.22
2.3工程区水文地质特征
坝区勘探期间地下水位埋深：河床漫滩0.2～1.0m，基岩山坡地下水位埋深大于20.0m，地下水位位于1125m高程以下，含水层主要为河床漫滩圆砾层孔隙水，其次为强～弱风化的石英砂岩裂隙水。地下水主要补给来源为大气降水，两岸补给河床。
3 工程地质分析评价
3.1坝基
坝基宽18～30m，主要由河床、漫滩组成，河床漫滩表层堆积的圆砾②和坡脚下堆积的碎石土③，层厚1.5～2.5m，土质杂乱，疏松-稍密，应进行工程清理。坝基岩面高程1124.2～1127.1m，岩体表面强风化带仅10～30cm，很薄。岩体表面弱风化带垂直厚度6.0～7.0m，强～弱风化岩体透水率q=10.36Lu，弱透水;岩面7.0m以下微风化岩体透水率q<5Lu;弱风化岩体的基本质量级别为Ⅲ级抗剪断强度指标f`=0.80，C`=1.5MPa，变形模量E=5000MPa。弱风化层可选做建基面，坝基应采取注浆等防渗处理措施，防渗深度应深入相对隔水层下不小于5m。
3.2坝肩
两岸坝肩基岩山坡高度约50m，坡面倾角50～70°，坡面陡峻，岩层倾向与边坡倾向呈斜交，坝肩边坡基本稳定。岩体表面强～弱风化岩体垂直厚度10m左右，透水率q=5.23～40.1Lu，微风化岩体透水率q<5.0Lu，为相对隔水层。坝肩存在的主要工程地質问题是强～弱风化岩体属中～强透水，存在绕坝渗漏问题，应采用帷幕灌浆等防渗处理措施，建议坝肩防渗帷幕下限进入地下常水位线以下不小于5.0m，并进入相对隔水层以下5.0m。
4 结束语
基岩坝肩由于风化及节理裂隙的发育，相对隔水层埋深较大，一般均存在绕坝渗漏问题，根据工程经验防渗帷幕应深入隔水层以下，且要低于地下常水位。工程勘察中对岩层渗透性、相对隔水层及钻孔地下水位的勘测与掌握很重要，是水库工程勘察与建设中的关键环节。