２０１４年第９期 西部探矿工程 ７ 某水库库岸绕坝渗漏分析计算及研究 李泽发 （水利水电勘测设计研究院地质勘察研究所，乌鲁木齐８３００９１） 摘要：绕坝渗漏对于水库工程而言是比较常见的问题，其根本原因不外乎水库大坝两岸坝肩岩体 透水率较大，但透水率大却有很多原因，如地层岩性、地质构造、岩溶现象等等，根据造成透水率大的 原因的不同，设计方案及施工时选择的施工方法和施工工艺也不尽相同。为准确、全面地为设计及 施工提供可靠的施工地质依据，针对某水库库岸绕坝渗漏工程地质问题进行了渗漏分析及计算。 关键词：库坝区；绕坝渗漏；工程地质 中图分类号：ＴＶ２２３．４文献标识码：Ａ文章编号：１Ｏ０４—５７１６（２０１４）０９一（）（）０７—０３ １概述 ３００￣３５０ｍ，河谷主要有现代河床及工级阶地组成，河 水库绕坝渗漏的分析计算主要关乎水库能否达到 设计预期的库容及建成后的正常运行，渗漏问题对水 库工程而言并不少见，但对于中小型水库来说，水库渗 漏会严重影响水库的死库容和兴利库容，对合理确定 床底部高程一般１２９０￣１２９５ｍ，工级阶地主要分布于 河谷右岸，阶面地形平坦，河拔高度１～２ｍ，阶面宽度 一般１００￣１５０ｍ，河谷两岸岸坡高度一般ｌＯ０－－２００ｍ， 两岸岸坡较陡，坡度一般４５。－－５５。，局部６５。～７５。，河谷 工程方案有重要影响。本工程水库两岸绕坝渗漏的主 要原因为两岸灰岩的岩溶现象造成。本论文针对库区 两岸灰岩中岩溶现象产生的绕坝渗漏问题进行分析计 算与研究。 ２库区基本地质概况 ２．１研究区地形地貌 左岸冲沟不发育，右岸顺岸坡发育小型冲沟，规模不 大。 库区中上游处于山间盆地南侧，库区现代河床宽 Ｏ．４～１．Ｏｋｍ，河床左岸为山前洪积扇，宽阔、较平坦，海 拔高度为１３１０￣１３６０ｍ。河谷右岸为低中山构造剥蚀 山脊，岸坡相对较陡，坡度一般３５。－４５。，局部６０。～７０。， 海拔高度为１６００－－１７００ｍ，相对高差３００￣４００ｍ。库区 中上游冲沟较发育，切深一般３～５ｍ，仅库尾右岸发育 一研究区北部受构造影响，沿依木干塔乌山形成狭 长的山间盆地。盆地呈北东展布，北东长度２０ｋｍ左 右，盆地两端窄，中部较宽，两端底部宽度一般０．５～ １．Ｏｋｍ，中部底部宽度一般１．５～２．５ｋｍ，盆地底部高程 由中部向两端逐步抬高，底部高程１３００￣１６００ｍ。盆 地北侧山脊底部宽度一般２￣３ｋｍ，顶部高程１８００￣ 大冲沟，切深６０￣１００ｍ，沟口多形成小规模洪积扇， 坡脚多发育厚度不等呈椎体形态分布的坡积物。 ２．２研究区地层岩性及地质构造 ２．２．１地层岩性 １９００ｍ。南侧山脊苏巴什河以西较宽且高，山脊底部宽 度一般２．５￣３ｋｍ，顶部高程１７００￣１８００ｍ，苏巴什河以 东较窄，宽度一般１．２～２．Ｏｋｍ，顶部高程向东逐渐升 高，高程一般１６００￣１８００ｍ，盆地底部基本被第四系冲 洪松散堆积物覆盖。 水库区出露地层主要有寒武系上统一奥陶系下统 丘里塔格组（∈。一ｏ ），泥盆系塔塔埃尔塔格组（Ｄｔ）及 第四系（Ｑ）地层。 （１）寒武系上统一奥陶系下统丘里塔格组（∈。一 ｏ 主要分布于库区右岸近坝段及库区南侧依木干 该水库坝址位于山间盆地北侧苏巴什河穿过依木 干塔乌山山口下游约３００ｍ处，库区回水长度约２ｋｍ。 水库库区近坝段处于低山“Ｕ”型河谷段，河床宽度 收稿日期：２０１４一Ｏ卜１５修回日期：２０１４—０卜１７ 塔乌山山脊及其南坡，岩性为含燧石夹层及透镜体或 结核的灰岩和白云岩互层，以灰岩为主，是组成库盘的 主要地层之一。 作者简介：李泽发（１９８５一），男（汉族），玛纳斯人，助理１ 程师，现从事Ｔ程地质水文地质勘察工作。 ８ 西部探矿工程 ２０１４年第９，Ｒ￣Ｊ （２）奥陶系中统萨尔干组（ｏ ｒ）：主要分布于库区 中部右岸的依木干塔乌山山脊，沿山脉呈东西向带状 分布，分布于奥陶系下统丘里塔格组与志留系柯坪塔 格组之间，岩性主要为灰绿色砂质页岩、砂质灰岩、褐 灰色泥质岩、土红色石灰岩、硅质岩互层。 （３）志留系柯坪塔格组（Ｓ劫）：主要分布于库区尾 部右岸的依木干塔乌山山脊，沿山脉呈东西向带状 分布，岩性主要为灰绿色砂岩、泥板岩，大部分为砂 岩。 （４）泥盆系塔塔埃尔塔格组（Ｄｒ）：零星分布于库区 左岸上游依木干塔乌山北侧及低矮丘陵，岩性主要为 中厚层状红色的石英质砂岩。 （５）第四系地层（Ｑ）：下更新统冰水沉积砾岩 （Ｑ＿『ｇＪ）：主要分布于库区河床及盆地底部，岩性主要为 灰色钙质弱胶结砾岩，是组成库盘的主要地层之一。 库区第四系堆积物：主要为分布于山间盆地及山 前倾斜平原区的上更新一全新统冲洪积砂卵砾石层及 风积粉土；分布于现代河床的全新统冲洪积砂卵砾石 层等。 ２．２．２地质构造 该工程水库在区域构造单元上处于四级构造单元 柯坪断隆内，区内地质构造相对简单。库区发育ｆ 、ｆ。、 ｆ）、 、ｆＩ等小规模断层。 ｆ 、ｆ２均位于坝址上游约２．５ｋｍ处库区右岸，产状 ５０。ＮＥ／７０。４８５。，断层破碎带宽０．２４０．５ｍ，带内均以 压碎岩为主，属压扭性。 ｆ２位于坝址上游２ｋｍ处库区右岸，产状５０。ＳＷ ／８０。～８５。，破碎带宽Ｏ．２～０．４ｍ，带内以压碎岩为主，属 压扭性。 ｆ４位于坝址上游ｌｋｍ处库区右岸，产状４０。～５０。 ＮＷ ３５。，破碎带宽０．２ｍ左右，带内以压碎岩为主，属 压扭性。 ｆ｜位于库区北侧左岸山梁，距坝址上游山口约 ５３０ｍ处，产状８０。～８５。ＮＷ ８０。，破碎带宽０．１ｍ左右， 带内以压碎岩为主，属压扭性。 规模均较小，沿断裂未见错断第四系地层迹象。 ２．３研究区水文地质概况 库区地下水类型主要有三种：基岩裂隙水、砾岩孔 隙水和第四系堆积物孑Ｌ隙潜水。库区地处低中山区， 降雨少，大气降水多形成沟谷洪流，仅有极少量的降水 渗入基岩中形成裂隙水，并通过沟谷以潜流形式排泄 向河谷。砾岩孔隙水在接受第四系堆积物孑Ｌ隙潜水补 给后通过砾岩的砾石孔隙向下游排泄。第四系堆积物 孔隙潜水主要埋藏于河床及右岸Ｉ级阶地的砂砾石层 中，在接受河流、沟谷的地表径流补给后向河谷两岸基 岩裂隙侧向潜流及沿河谷向下游排泄，其动态变化主 要受河水控制。据水质分析试验成果，地下水及河水 水质基本相同且均较差。 ３水库绕坝渗漏分析计算及评价 库区基本处于狭长的山间盆地，两岸山体较高且 较宽厚，山体高程在１５００ｍ以上，基岩出露高程均高于 正常蓄水位，正常蓄水位时，库区南侧山体宽度一般 １．４４１．９ｋｍ，库区北侧山体宽度ｌｋｍ左右。两岸主要 以寒武系上统一奥陶系下统薄一中厚层状灰岩和白云 岩互层、奥陶系中统砂质页岩、砂质灰岩、褐灰色泥质 岩、土红色石灰岩互层及志留系砂岩、泥板岩不均匀互 层为主，岩层产状稳定，走向３５。～４５。，与岸坡呈４０。～ ５０。大角度相交，裂隙不发育，岩体较完整，结构较密 实。据坝址两岸钻孔资料，两岸弱风化以下岩体一般 透水率９．７～３９．２Ｉ ｕ，为中等透水岩体。库区内断裂、裂 隙不发育，岩体较完整，邻区无低于库水位的沟谷，不 存在邻谷渗漏问题。 两岸灰岩中的岩溶在地表和地下均有发育。地表 以溶穴、溶洞、溶孑Ｌ的形态为主，据地面调查，一般在层 面较发育，多为小溶孑Ｌ，规模均较小，一般ｌ￣５ｃｍ，除此 之外，在库 右岸的部分地段灰岩表层溶蚀现象相对 严重，多为溶穴或溶洞，溶洞直径一般５－－２０ｃｍ，溶蚀发 育深度一般３－－１５ｃｍ，最深可达６０ｃｍ，未见贯通。地下 以溶隙、溶孑Ｌ的形态为主，据库区及坝址区钻孔、平硐 揭示，在层面、裂隙、构造影响带各处较发育，月．深度、 规模差异较大，但总体上向深部逐渐减弱，规模均较 小，溶孑Ｌ孔径一般０．２￣ｌｃｍ，最大约２ｃｍ，溶隙主要表 现为细微缝隙，一般长０．１～０．４ｍ，宽０．１～（）．５ｃｍ，局 部地段宽］￣２ＣＩＴＩ，在岩芯表面可见贯通。另外据上 坝线左坝肩近河谷段的ＺＫ５钻孔资料，左岸透水率 局部段较小，呈现时大时小的不稳定趋势，小时为 ０Ｉ Ｕ，大时可达１６．６Ｉ ｕ，而在已勘探的深度范同内无 相对隔水层存在，结合ＺＫ５钻孔岩芯分析认为透水 率大及不稳定与灰岩的岩溶及构造裂隙有关。由此 看来库区蓄水后可能存在沿溶隙、溶孔及构造裂隙 产生绕坝渗漏，渗漏量可依据绕坝渗漏计算公式之 一进行粗略计算： ２０１４年第９期 西部探矿工程 ９ Ｑ＝ｏ．３６６ＫＨ（ ＋ ｚ）ｌｇ（Ｂ／ｒ） 漏断面宽度（Ｂ）可以在坝址轴线工程地质剖面图上量 式中：Ｑ一库区绕坝渗漏总量，１ＴＩ。／ｓ； Ｋ一－－一渗漏层渗透系数，ｍ／ｓ； Ｈ－一坝上、下游水位差，ｍ； ｈ 、ｈ２——坝上、下游透水层厚度，１ＴＩ； 得；根据坝址的设计坝高和坝后边坡，可量出坝上、下 游的水位差值（Ｈ）；根据坝址坝轴线工程地质剖面图可 得出坝上、下游透水层的平均厚度（ｈ 、ｈ。），因坝前坝后 均为基岩山体，故取ｈ ＝ 。据坝址两岸钻孑Ｌ压水试验 Ｂ——渗流断面宽度，ＩＴＩ； ｒ坝肩防渗墙末端绕坝渗漏流线圆轨迹半径， ｍ，根据防渗墙的设计宽度一般可取 １ｍ。 资料，并根据ｃ・库兹纳尔提出的渗透系数（Ｋ）与吕荣 值（Ｌ ）关系曲线图，对两岸灰岩地层渗透系数取平均 值Ｋ－１．ＯｘｌＯ ｃｒｉ１／ｓ分别对库区两岸进行渗漏量的粗略 计算，计算结果见表ｌ。 坝址正常蓄水位设计高程为１３１６．５ｍ，坝址绕坝渗 表１库区两岸绕坝渗漏量计算表 由表１可知：坝址库区左岸绕坝渗漏总量约为 取防渗处理，另外应加强观测及分析。 参考文献： ［１］ＧＢ５０４８７－２００８水利水电工程地质勘察规范【Ｓ］． ［２］水利水电部水利水电规划设计院．水利水电工程地质手册 ［Ｍ】．北京：水利电力出版社，１９８５． ０．０２４ｍ。／ｓ，即２０７３．６ｍ。／ｄ，年渗漏量约为７５．６９ｘ１０ ｍ。， 右岸绕坝渗漏总量约为０．０ｌ５８ｍ。／ｓ，即１３６５．１２ｍ。／ｄ， 年渗漏量约为４９．８３ｘ１０ ＩＴ１。。由此可知，坝址库区两岸 年渗漏总量约为１２５．５２ｘ１０ ｍ。。 ４小结 根据本文分析计算与研究，水库蓄水后库坝区两 岸年渗漏总量约为１２５．５２ｘ１０ １ＴＩ。，对于库容１７７３ｘ１０ ｍ。 的水库来说，水库蓄水后会产生一定的绕坝渗漏，需采 ［３］陆兆溱，等．工程地质学［Ｍ］．２版．北京：中国水利水电出版 社，２００２． 【４］苏巴什河某水库初步设计工程地质勘察报告［Ｒ］．２０１２． （上接第６页） （５）斜坡面的非饱和区压力水头和逸出面的涌水 贵州人民出版社，１９８５． ［５］荣冠．岩土介质非饱和渗流分析及工程应用研究［Ｄ］．武汉大 学博士学位论文，２００５． 量受大气降雨和人渗强度控制，做好边坡保护，设计排 洪沟，有效疏导坡面流水，有效抑制降雨入渗引起的非 饱和带的压力水头升高和暂态饱和区的出现。 参考文献： ［６】哈秋黔，李建林，等．节理岩体卸荷非线性岩体力学［Ｍ］．北 京：中国建筑工业出版社，１９９８． ［７】黄润秋．中国西部岩石高边坡应力场特征及其卸荷破坏机 理［Ｊ］．工程地质学报，２００４，１２（ｓ）：７－１３． ［８］刘燕锋．岩体水力劈裂基本理论与方法初步研究［Ｄ］．河海大 学硕士论文，２００５． ［１】周创兵，熊文林．论岩体的渗透特性【ＪＪ．岩土工程学报，１９９８，４ （２）：６９—７４． ［９］刘涛影，曹平，范祥，等．高渗压条件下裂隙岩体的劈裂破坏 特征ｆＪ１＿中南大学学报：自然科学版，２０１２，４３（６）：２２８１— ２２８７． ［２】张有天，王镭，陈平．有地表人渗的岩体渗流分析 岩土力 学与工程学报，１９９１，１０（２）：１０３—１０８． ［３】胡云进．裂隙非饱和试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗 流数值分析【Ｄ］．河海大学博士论文，２００１． ［１０］黄润秋，王贤能，陈龙生，等．深埋隧道涌水过程的水力劈裂 作用分析［Ｊ】．岩石力学与工程学报，２０００，１９（５）：５７３—５７６． ［４】张英骏，缪钟灵，毛健全，等．应用岩溶学及洞穴学【Ｍ１．贵阳：
