重力坝玄武岩坝基的地质评价及处理建议探讨

重力坝玄武岩坝基的地质评价及处理建议探讨

刘宽

身份证号码：3623211985****XXXX中国水利水电第十四工程局有限公司云南省昆明市650051

摘要：在水利水电工程中重力坝较土石坝数量更少，在重力坝地质勘察中，坝基的地质评价和处理建议与土石坝差别甚大，从某种程度上而言，重力坝对坝基地质条件的要求远比土石坝高。本文着重探讨玄武岩作为重力坝坝基的地质条件评价及相应的坝基处理建议。

关键词：重力坝；玄武岩；坝基地质评价；坝基处理建议

1.工程基本概况

拟建水库位于云南省玉溪市，坝址区左、右两岸边坡坡度45°～55°，属陡坡，地形基本对称，两岸地表残坡积覆盖层（Qedl）厚约0.5m，河床宽约4m，为“V”型河谷，出露的地层为二迭系上统玄武岩组（P2β）灰黑色细粒、致密玄武岩，块状构造。由于坝址区河床过于狭窄，若修建土石坝，则施工难度太大，此外，土石坝较重力坝更侵占库容，因此，推荐坝型为埋石混凝土重力坝，其坝基为P2β灰黑色致密玄武岩。

2.坝基工程地质条件及评价

2.1地质构造

坝址区无断裂构造通过，地质构造以节理为主，对坝址下游河谷右侧基岩露头进行节理裂隙统计，根据其产状分为以下三组：（1）48°∠40°，面平直粗糙，延伸长大于2m，局部泥质充填，10～15条/m；（2）130°∠70°，面起伏粗糙，起伏差1～3mm，泥质充填，3～5条/m；（3）325°∠85°，面平直粗糙，泥质充填，3～5条/m。可见坝址区主要发育陡倾卸荷裂隙，裂隙走向与河流走向斜交。

根据钻孔揭露及钻孔声波试验成果，枢纽区各风化层厚度见下表：

备注：1.厚度为垂直于风化级别顶、底界之间的距离；2.（J）标记表示局部存在。

坝址两岸地形坡度陡，覆盖层薄，局部基岩裸露，岩性为灰黑色致密玄武岩，岩质坚硬，多发育陡倾卸荷裂隙，岩体完整性一般，无不利结构

面或软弱夹层，自然边坡基本稳定。

2.2岩体透水性

根据《砌石坝设计规范》（SL25-2006），砌石重力坝的坝基处理设计，参照《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005），拟建坝高＜50m，所以本工程相对隔水层透水率确定为5Lu。根据钻孔压水试验成果统计，（1）左坝肩地下水位埋深17.7m，相对隔水顶板埋深17.0m。单位透水率为1.83～12.84Lu，平均值6.17Lu；岩体透水性以弱透水为主，局部分布中等透水层。（2）河床部位地下水位平河水位，相对隔水顶板埋深6.0～7.0m，单位透水率为1.92～17.24Lu，岩体透水性以弱透水为主，上部存在中等透水层。（3）右坝肩地下水位埋深18.2m，相对隔水顶板埋深22.0m。单位透水率为0.98～15.2Lu，平均值6.48Lu；岩体透水性以微透水和弱透水为主，局部分布中等透水层。

河床坝基渗漏量根据卡明斯基公式计算，两坝肩绕坝渗漏量根据维里金公式计算，估算总渗漏量为57.8m3/d，即2.11万m3/年，水库总库容15.62万m3，约占其13.5%。因此，有必要对坝基进行防渗处理。

2.3坝基开挖深度

根据《水利水电工程地质手册》和《砌石坝设计规范》（SL25-2006），本工程建基面为弱风化上部基岩。拟建坝址基岩为P2β灰黑色致密玄武岩，岩质坚硬，弱风化岩体强度较高，节理裂隙较发育，岩体完整性较好。根据《水利水电工程地质手册》，对裂隙较发育的弱风化岩体，岩体纵波波速为3000～4000m/s，采取加固措施后如能提高可以作为基础。因此，本工程坝基开挖深度以纵波波速3000m/s来控制。根据现场钻孔声波测试成果统计表，建议坝基开挖深度为：左肩9～10m，河床8～10m，右肩12～13m。还需对河床部位坝基进行固结灌浆，以提高坝基岩体整体性；同时对两岸坝基进行锚杆加固处理，以提高大坝抗滑稳定性。

2.4大坝主要物理力学指标

根据室内试验成果结合以往相似工程类比，大坝主要物理力学指标建议值见下表：

3.坝基处理建议

3.1防渗处理

本工程防渗标准为q≤5Lu。拟建坝址相对隔水层顶板埋深为左肩17.0m，右肩22.0m，河床6.0～7.0m。坝基开挖后，还需对其进行防渗帷幕灌浆处理。

帷幕灌浆轴线：坝体范围内为距上游混凝土防渗面板外边线1.5m，坝体范围外沿坝轴线布置。帷幕底界按左右肩入深相对隔水层5m，河床部位入深坝基5～8m计，帷幕深度9.5～39.9m；帷幕两肩延伸长度，左肩为正常蓄水位与相对隔水层交点，右肩以正常蓄水位与地下水位交点，左肩延伸长22.8m，右肩延伸长28.2m。布孔型式考虑单排，孔距2.0m；灌浆材料用纯水泥浆，灌浆方法采用由上往下循环式灌浆法。按Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ序孔分序加密施工。最终孔距、孔深、浆液配比、灌浆压力等灌浆参数，要进行生产性灌浆试验再确定。

3.2固结灌浆处理

为提高坝基整体性以及加强基础浅部防渗能力、降低建基面扬压力，需对坝基进行固结灌浆处理。

处理范围：度汛坝体坝顶高程1860.0m以下坝基范围内。在主帷幕上下游共布置14排灌浆孔，排距2.5m，孔距3.0m，梅花形布孔，孔深为5.0m，每排分两序施工，不分排序。其中第2排固结灌浆孔与坝轴线重合。

4.结论

1）重力坝的稳定主要是靠坝体与坝基的摩擦力，所以其抗滑稳定问题比较突出，对坝基岩体的完整性要求较高，基本上要处于弱风化的中上部。

2）通过钻孔岩芯地质编录，结合钻孔声波测试成果，根据以往相似工程的经验，综合判定坝基岩体各风化界线，尤其是强风化底界线埋深。

3）坝基岩体的地下水位和透水性，可以影响一个方案成立与否，必须严格进行钻孔压水试验，结合地表水系、泉点的分布和观察，最后估算坝基渗漏量，为防渗处理提供依据。

4）坝基防渗处理的范围和深度以及依据，来自钻孔压水试验及其分析结果。固结灌浆则是为了提高坝基岩体整体性，加强大坝抗滑稳定。

参考文献：

[1]贵州省水利厅《砌石坝设计规范》（SL25-2006）；

[2]水利部长江水利委员会长江勘测规划设计研究院《混凝土重力坝设计规范》（SL319-2005）;