东风水库工程地质条件分析及评价

摘要：东风水库投入运行30多年来，在防洪、灌溉方面发挥了一定作用，目前，水库渗漏是影响水库发挥其功效的最主要工程地质问题。本文通过对水库工程地质条件的研究、分析，确定了水库存在的主要工程地质问题，对工程地质问题进行了工程地质评价，并对处理措施提出建议，对工程的除险加固施工具有重要作用。

关键词：东风水库；地质条件；地质评价

1 工程概况

东风水库位于秦皇岛卢龙县境内青龙河的支流上，坝址位于刘家营乡东风村东北，紧靠山体而建，水库以上控制流域面积5.5km2，水库总库容100万m3，兴利库容86.4万m3，死库容6.6万m3。是一座以防洪、农田灌溉为主结合养殖等综合利用的小（一）型水库。水库由拦河坝、放水洞、泄洪洞及溢洪道组成。坝型为粘土斜墙式，坝顶高程107.4m，坝顶宽4m，坝长277m，最大坝高16.4m。拦河坝迎水面均为干砌石护坡。

东风水库于1975年10月竣工，工程经过多年运行，水库渗漏问题严重，尤其高水位运行时，水库渗漏导致上下游水头差加大，在长时间作用下沿渗漏带形成贯通上下游的渗漏通道，水库容易发生险情；严重影响水库的防洪功效，存在较大的安全隐患。渗漏问题成为影响水库发挥其功效的主要工程地质问题。

2 地质条件

2.1 地形地貌

库区地貌为低山丘陵区，沟谷发育，水库紧靠山体而建。坝址区地面高程91.5～110.0m。

现代河床高程88.0～91.5m，河流两岸为太古界三屯营组片麻岩。

2.2 地层岩性

根据1：1000地质测绘成果和勘探资料，工程区地表出露及钻孔揭露的地层岩性主要有第四系全新统人工堆积（rQ）填土；第四系全新统冲洪积（al+plQ4）含壤土碎石、粗砂及冲积（alQ4）含壤土碎石；太古界迁西群三屯营组（Ars）片麻岩等。

2.3 地质构造与地震

近场区未发现大的地质构造。该区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期0.40s，相当于地震基本烈度Ⅶ度区。

2.4 水文地质条件

本区有季节性冻土，冻土期为11月～次年3月份，标准冻土深度0.88m。

库区地下水位埋藏较深，主要是靠大气降水补给。2010年勘探期间地下水埋深7.9～11.5m，地下水位87.02～92.28m。以第四系地层孔隙潜水和基岩裂隙水两种形式存在。

库水、地下水均属重碳酸硫酸钙镁型水，呈弱碱性，水质较好。工程区地表水、地下水对混凝土不具腐蚀性；地表水、地下水在干湿交替情况下对混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

3坝址区工程地质条件及评价

3.1 地质条件

根据钻孔资料，坝址区地质结构属土岩多层结构，按地层时代、岩性及空间分布特征，将坝址区地层划分为3个工程地质层，由上至下分述如下。

第①工程地质层：壤土（rQ），红褐色，稍湿～湿，硬塑～可塑，含约5～15%的砾石，块径0.5～1.5cm，成分主要为片麻岩。层厚5.3～7.8m，底板高程90.88～100.14m。粘土斜墙及坝体填筑土，分布普遍。

第②工程地质层：含壤土碎石（al+plQ4），灰黄～灰褐色，湿，可塑，中密，碎石含量约65～80%，块径一般3～8cm，最大14cm，成分为片麻岩，含约20～35%的壤土，局部夹壤土、粗砂透镜体。层厚2.6～3.5m，底板高程87.58～89.41m。主要分布于坝体填土底部及库区。

第③工程地质层：片麻岩（Ars），灰黄色、青灰色，中粒变晶结构，片麻状构造，矿物成分主要为石英、长石及角闪石等，岩石混合岩化强烈，多有石英岩脉侵入。全风化岩芯多呈块状夹泥状，碎块手可掰碎，厚 3.5～7.2m，底板高程84.38～94.04m；强风化岩芯多呈块状，局部呈短柱状，一般块径1～5cm，一般厚2.0～6.0m，局部大于8m，未揭穿；弱風化岩芯多呈柱状，局部呈短柱状，一般柱长4～10cm，最大达21cm，勘探深度内未揭穿。坝址区分布普遍。

3.2地质评价

3.2.1坝体粘土斜墙

（1）室内试验成果表明，粘土斜墙岩性为中、重粉质壤土，粘粒含量22.2%，天然含水率19.3%，干密度1.63g/cm3，液性指数0.12，呈硬塑状，压缩系数0.34Mpa-1，具有中等压缩性，最优含水量18.0%，渗透系数建议值为6.0×10-5cm/s，具弱透水性，以上数据表明坝体土质量较好。

（2）根据本次勘察结果分析，粘土斜墙填筑土料上部成分较杂，多含有角砾，局部含有碎石和风化砂粒，斜墙填筑土料质量不均。

3.2.2坝体土

①下游坝坡探坑资料显示，坝体填筑土岩性主要为壤土，成分较杂，均含有碎石及风化砂粒，为壤土夹全风化岩混合料碾压而成。

②下游坝坡排水棱体多处破损。

3.2.3库岸

水库库岸山体宽厚，无大的贯通性构造发育，节理裂隙轻～中度发育，岩体较为完整，不存库岸渗漏问题。

3.2.4坝基

通过对大坝坝体粘土斜墙、坝体土、库岸的详细的地质调查与勘察工作，坝体粘土斜墙、坝体土、库岸岩土体工程地质性质较好，均不存在渗漏问题；据此说明东风水库渗漏问题的根源为坝基及坝肩渗漏。

钻孔压水试验成果表明，坝基全风化片麻岩透水率16.37Lu，属中等透水；强风化片麻岩透水率9.62Lu，局部达17Lu，属弱～中透水；弱风化片麻岩透水率2.2Lu，属弱透水。坝基岩体节理裂隙发育，尤其是全风化片麻岩，透水率大，钻进过程中漏水严重；综合分析，全、强风化片麻岩是渗漏的主要通道。

坝基基岩顶部以上分布厚度2.6～3.5m的含壤土碎石层，层底高程87.58～89.41m；粗砂层层底高程90.22m。渗透系数建议值分别为3.0×10-3 cm/s、2.5×10-2 cm/s，透水性较强，是坝基渗漏的主要通道之一。

综上所述，坝基含碎石壤土层、粗砂层及全、强风化片麻岩是坝基渗漏的主要通道，坝基渗漏范围广，渗漏层厚度大，建议对坝基进行防渗处理。

3.2.5坝肩

左坝肩岩顶部以上分布厚3m的粗砂透镜体，层顶高程约93.22m，渗透系数为2.5×10-2 cm/s，透水性强，左坝肩坝基全风化片麻岩透水率15Lu，属中等透水。根据现场勘察，左坝肩基岩裸露，地表多为全风化片麻岩，多呈砂状。综上分析，左坝肩部位全风化片麻岩及粗砂透镜体为绕坝渗漏的主要通道。

4结语

（1）大坝粘土斜墙填筑土料上部成分较杂，多含有角砾，局部含有碎石和风化砂粒，斜墙填筑土料质量不均。坝体填筑土岩性主要为壤土，成分较杂，均含有碎石及风化砂粒，为壤土夹全风化岩混合料碾压而成，总体坝体填筑质量较好。

（2）坝基全、强风化岩体是渗漏的主要通道，左坝肩部位全、强风化岩体及粗砂透镜体为绕坝渗漏的主要通道。建议坝基进行防渗处理。建议采用防渗墙处理方案，能够较为安全、可靠的防渗措施。

（3）作为中、小型水库除险加固的工程地质勘察工作，应当全面察明坝体、坝基、库区的工程地质、水文地质条件，并应结合工程运行期的地质调查作出明确结论，以便为除险加固的设计工作和设计方案提供可靠依据。

参考文献：

[1] GB50487-2008，水利水电工程地质勘察规范[S].

[2] SL31-2003，《水利水电工程钻孔压水试验规程》[S].

[3] 河北省水利水电勘测设计研究院.秦皇岛市卢龙县东风水库除险加固工程初步设计工程地质勘察报告[R].2010.

作者简介：张磊（1981-），男（汉族），河北保定人，工程师，主要从事水利水电工程地质勘察及研究工作