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[摘要] 寒武系地层在凤凰县分布面积广,而大多数水利工程均分布在该地层之上,尤其是枢纽工程,病险问题特别多,学术界对寒武系地层相对隔水层还没有理想定论,根据该地区寒武系地层厚、岩组多、岩溶发育程度不一致的特点,凭着对病险水库治理经验,从中掌握了些寒武系地层、岩溶发育规律、渗漏特点和成库的基本条件,针对每座水库存在的相对基准面,进行有效整治,采取具体处理措施,收到一定成效。
[关键词] 寒武系地层 水库渗漏 治理技术
一、水库座落的地层
寒武系地层在该地区内分布面积达1300km2,占总面积70%,复盖面广,发育齐全,总厚度为2193m,划分为三统八组。水库主要座落在寒武系地层的下统牛蹄塘组(∈1a)、杷榔组(∈1βb)、清虚洞组(∈1ac);中统敖溪组(∈2a)、花桥组(∈2b);上统车夫组(∈3a)、比条组(∈3b)和追屯组(∈3c)。而90%水库均分布在上述地层之上。
现有水利工程设施严重存在着工程地质问题,归纳起来主要是岩溶水库的渗漏和岩溶塌陷,最突出的水文地质、工程地质问题,坝基坝肩及库盆渗漏和邻谷渗漏以及岩溶塌陷问题。致使部分水库蓄水达不到设计能力。由于岩溶地质影响蓄水,甚至报废。
二、水库渗漏受岩溶发育条件控制
1、岩溶垂直发育深度限制
座落在寒武系地层之上的水库,均有自己的最低基准面,该基准面限制了垂直岩容发育。例如说:锡皮水库岩溶发育深度为50m,在这基准面上有一组薄层泥质灰岩组存在,阻止了岩石溶蚀。樱桃坳水库,最低基准面80m,雷公洞水库最低基准面为60m左右,大小坪水库最低基准面28m。也就是说最低基准面存在是确定成库的基本条件。并不是说有了成库基本条件就等于没有问题,例如地质构造存在,浅层岩溶发育程度和节理裂隙的分布密集性等,都是制约成库因素。
2、地质构造影响
该地区境内断裂构造十分发育,大小不一,性质各异。主要有与褶皱轴线接近一致北北东至北东向的压扭性,张扭性的主导断裂和后期小规模的北东东向,近东西向,北西向的小断裂,而后期的小断裂往往切割北北东向的前期古老主导断裂。例如说:凤凰——茶店主干断裂横穿过樱桃坳水库大坝附近,区内长95km,导致了断裂两侧岩溶发育,水库产生渗漏;乌都大断裂顺穿大小坪水库库盆,埋藏型岩溶十分发育,断裂两侧破碎角砾岩带很发育;腊尔山——禾库张扭性断裂带,发育于禾库向斜轴部,该断裂带从尾到头贯穿雷公洞地下水库,而大规模地下溶洞群十分发育,形成了完整岩溶通道,有利于地下水的运移与赋存。
三、岩溶水库渗漏特点
岩溶地区修建水库,最突出的水文地质和工程地质问题,最大的特点就是渗漏,现将这方面较典型的几个渗漏问题简述如下:
锡皮水库:库区地层为中寒武系花桥组深灰色中厚层灰岩。库盆由二个溶蚀洼地组成,其下有管道式暗河连通,采取封堵库底溶洞的办法蓄水,由于没有采用排气减压装置,地下空间产生大气压,当堵体被破坏时发生巨响,而后不能蓄水。第二次在落水洞上建一个Φ1.8m的竖井,兼作放水塔,与其暗河相通,起到通气减压作用,收到较好效果,但库内塌陷仍有发生,一、库水漏往较远邻谷;二、坝基渗漏。
樱桃坳水库:库区地层为中寒武系花桥组深灰色中厚层泥质灰岩,岩溶十分发育,有完整的暗河系统。库区为一溶蚀洼地,内有大小溶洞八处,与暗河交错相通。水库是截堵暗河进口,利用溶蚀洼地蓄水成库的。由于有纵横向构造通过,裂隙发育,层面溶蚀明显,沿裂隙渗漏较严重,溶洞出口一般渗漏流量300L/s,最大可达500L/s,流量随着库水位增高而增大。
大小坪水库:由两个溶洼组成,截堵地下河进口成库,设计蓄水1020万m3,由于库区处于地下河发育沿头,区域构造带旁倾位置,节理密集,层面溶蚀严重,当水蓄到280万m3时,库水位停止上升。
万溶江水库:坝区分布寒武系娄山关群比条组,岩性为灰色——中厚层纹层状白云岩薄层灰岩,坝两端断层节理裂隙发育,库水沿陡倾角溶蚀通道转变为层面漏水,渗漏面积达400多㎡,导致坝端岩层K值下降,造成坝端不稳定,水库采取长期控制蓄水。www.tmgc8.com
四、治理技术
根据国家对病险水库的重视,陆续投入大量的资金进行除险和加固,针对水库的不同病症,采取相应的治理技术,效果很明显,例如说:
大小坪水库:经过大量电探、物探和相应地探资料表明,主坝坝基存在三层溶蚀漏水,在坝轴线上揭露大小溶洞13个,溶洞总断面面积达380㎡,其中主溶洞高12m,宽14.6m,洞内大部分被泥砂充填,但不密实,透水好。库盆北部存在一个漏水区,面积达32000㎡,库水直接渗漏库外。查明漏水位置,了解渗漏特点后,针对症状制定了处理措施:主坝坝基采取多排孔灌浆、充填灌浆,主溶洞进行了水下深孔爆扩挤压回填砼和速凝技术处理,收到良好效果。库盆北部渗漏面积大的特点,采用了防渗柔毡铺盖,防渗层下增设通气管网进行通气,经过水库蓄水运行,采取铺盖加通气孔技术是成功的。大小坪水库将要作为报废的病库,经过精心勘探,有效治理技术和认真施工态度,水库起死回生。
锡皮水库:座落在溶洞发育完整地段,一库、二库直线距离1.3km,由地下暗河连通成为该水库,漏水特点是:二库坝基漏水,存在一组高倾角构造带横穿坝基,连接暗河,渗漏量达60 L/s库水沿构造带直通库外,无法蓄水。另一方面,两库之间暗河漏水,导致为干库。经过钻探,洞内追 查,制定有效处理措施:一是对二库坝基采取灌浆处理;二是对邻谷漏水用截堵技术处理,经过全面除险加固蓄水一直运行正常。
万溶江水库:坝端不稳定,受一组高角度张性裂隙切割,然后转变为层面散浸,造成岩层层面K值只达到0.7,结构上不稳定,多年来控制蓄水,工程不能发挥正常运行。针对存在的问题进行大面积固结处理,收到好的效果。
五、实践中的总结
寒武系地层修建的水利设施,病态特别多,而且相当复杂,地质条件千变万化,只要掌握好岩溶发育规律,认识它的特点,在实践过程中去解决。该地区控制岩溶发育的主要因素是岩性、构造、地貌及地下水的运移和发育基准面起主导作用。了解和掌握基本资料,相应针对每一个具体问题进行有效的处理,才能达到满意效果。