北镇市石佛水库工程地质分析与评价袁莹 ３７ 【设计与施工】 北镇市石佛水库工程地质分析与评价 袁 莹 （北镇市水务局，辽宁北镇１２１３００） ［摘要］ 文章论述了石佛水库地质概况、坝址区工程地质条件，并对主要建筑物质量及坝基渗漏 原因进行了分析评价，提出了建议。 ［关键词］石佛水库；工程地质；地质评价；建筑材料评价 中图分类号：Ｐ ６４２ 文章标识码：Ｂ 文章编号：１００９—００８８（２０１５）０１—００３７—０２ １ 工程概况 石佛水库位于北镇市富屯乡石佛村，西沙河支流 上，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、渔业的小（２）型水 库。该水库始建于１９５６年３月，１９５８年３月基本完 工。原设计防洪标准２０年一遇，原校核洪水标准３００ ２．２地层和岩性 库区地层主要由第四系地层和中侏罗世燕山期侵 入岩（＂ｑｒ５ ’）组成，分砂砾石层、强风化岩层、弱风化 岩层、微风化岩层，其中，强风化岩层、弱风化岩层厚为 ４～６ ｍ。第四系沉积物层位齐全，其沉积物的形成与 分布、岩性、岩相特征等，受新构造运动、基底构造、地 貌条件、物质来源以及沉积环境等因素控制，具有较明 显的规律性，以第四系上更新统坡一洪积亚粘土、亚砂 土为主，呈黑灰色、灰色，亚粘土具水平层理，含半钙化 植物残体。呈不连续分布。该区域内浸入岩较发育， 约占基岩分布面积的２／３，以中侏罗世浸入岩１１ｒ 年一遇。设计洪水位１０４．１４ ｍ，相应库容２１．１７万 ｍ ；校核洪水位１０５．９５ ｍ，相应库容３３．４ｌ万ｍ ；正常 蓄水位高程１０２．１ ｍ，相应库容１１．３８万ｍ ；堰顶高程 １０２．１ ｍ，相应库容１１．３８万ｍ 。大坝为粘土心墙坝， 最大坝高１Ｏ．７ ｍ，坝顶宽２．５ｍ，坝顶高程１０６．６ ｍ。 多年平均降雨量５５０．０ ｍｍ。输水洞为正虹吸管，洞径 ０．３０ ｍ，最大泄量０．２９７ ｍ ／ｓ。溢洪道最大泄量 １１１．８ ｍ ／ｓ。坝址以上流域面积２．９３ ｋｍ ，主河道长 为主，该库区岩层由中侏罗世浸入岩组成，其岩性为黑 云母花岗岩，中粗粒花岗结构。库区附近分布有太古 界混合岩（Ｍ ），岩性为均质混合岩、条带状、眼球状混 合岩，颜色变化较大，有肉红色、灰白色、灰红色，粒度 不均，片麻状构造，花岗变晶结构。 ２．３地质构造 ３．０５ ｋｍ。水库经过多年的运行存在着病险，急需除险 加固。 ２地质概况 ２．１地形地貌 库区从大的构造体系来讲，居于阴山东西向复杂 构造带与新华夏松沉降带和大兴安岭隆起带的交接地 段，具体说就是华夏系第二沉降带一松辽沉降带的范 围，称东部沉降区，既有断裂构造又有褶皱变动，裂隙 较发达。 ２．４库区地震烈度 石佛水库所在区域位于医巫阊山隆起与下辽河拗 陷的相间部位，自新生代以来受新构造运动的控制，西 北部缓慢上升，遭受风化剥蚀，东南部缓慢下降接受沉 积，处于构造剥蚀地形的剥蚀丘陵区，区内山峰连绵不 断，高低起伏，最高山峰８２９．１ ｍ，相对高差２０～５０ ｍ， 石佛水库位于北镇市大寺镇石佛村，查《中国地 山坡坡角５。～ｌ０。，山顶多为浑园状或馒头状，脊线波 状起伏。表面风化破碎，多被残坡积的亚粘土含砾覆 盖，其上冲沟发育，呈“Ｖ”字型。地层主要由火山侵入 岩组成，大坝及溢洪道基础为花岗岩，上层风化严重， 层次分明，裂隙发达明显，裂隙充填物主要由泥沙、石 英质、粘土组成。坝基处有２ ｍ一３ ｍ深砂砾石。大坝 震动峰值加速度区划》（ＧＢ１８３０６—２００１），本地区地震 动峰值加速度为０．０５ ｇ，坝址区场地地震烈度为６度。 根据规范《水库大坝安全评价导则》（ＳＬ２５８—２０００）第 ７．１．３条的规定，对地震烈度在６。（含６。）以下的工程 可不进行抗震复核，所以，石佛水库不进行抗震复核。 ２．５水文地质条件 下游为冲积平原，河道开阔。 区内地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水和 ３８ 内蒙古水利 ２０１５年第１期（总第１５５期） 基岩裂隙水。 第四系孑Ｌ隙水主要接受大气降水、河流人渗和基 岩裂隙水补给，水田区灌溉水的渗入也是一种补给来 源。山前坡洪积扇裙地带，含水层发育不均匀，连通性 差，地下水径流微弱；中部山前倾斜平原区的河流扇地 的轴部，含水层导水性极强，形成强径流带；东南部冲 积平原区，地面低平，水力坡度小，地下水径流微弱。 以人工开采、河流及地下径流和潜水蒸发方式排泄。 基岩裂隙水赋存于花岗岩风化裂隙及局部断裂带 内。因其地势较高，基岩裂隙主要受构造作用控制，发 育极不均匀；加之地面坡度很大，不利于地下水储存， 致使其富水性差，且分布不均。沿谷底或谷坡有大量 的下降泉出露，泉水流量多小于０．５ Ｌ／ｓ，仅个别泉水 流量大于２ Ｌ／ｓ。水化学类型主要为Ｈ—Ｃ型，局部为 ＳＨ—ＣＮ、Ｓ—ＣＭ型，矿化度０．０７～０．１４ ｇ／Ｌ。基岩区 的花岗岩所赋存的风化裂隙水，雨季接受大气降水垂 直渗入补给，其成岩裂隙及构造裂隙为该类型水的径 流通道，大部分以泉的形式溢出或以地下径流方式排 泄至其它类型含水层中。 ３坝址区工程地质条件评价 ３．１ 拦河坝工程地质条件评价 ３．１．１ 坝体条件 查石佛水库原始设计资料，水库大坝坝壳迎水面 为砂壤土，背水面坝壳料为砂砾石，心墙为当地粘土填 筑而成，心墙嵌入坝基岩体内一定深度。参考临近工 程，详细土料物理力学指标取值，见表１。 表１ 坝体土料物理力学指标 ３．１．２坝基条件 石佛水库始建于１９５６年，建库前没有进行详细的 地质勘探工作，建库时一边开挖基坑一边勘探，建库后 也没进行认真勘探，故存档的工程地质资料非常少。 经查当年施工记录和少量钻孔资料，土坝坝基为未清 除的第四纪覆盖层，其下部为花岗岩，岩石表面风化严 重，坝体的粘土心墙底部深入岩石，并进行了处理。经 过多年运行观察，该水库坝体、坝基无渗漏现象。 ３．１．３坝肩条件 库区为丘陵区，北面副坝岸坡由花岗岩组成，岩质 坚硬、块状致密，大部分山体厚度较大。东面为主坝， 北坝肩位于北岸突出山脊的前缘，主坝的南岸为河谷 高地，坝肩稳定，西面为副坝，北岸接突出山脊的前缘， 南岸为一个进水口，非常不稳定，如果一旦出现滑坡等 问题，将严重影响该水库的行洪安全。 根据多年观测结果，在左、右岸坝肩不存在绕坝渗 漏的可能性。 ３．２溢洪道工程地质条件评价 溢洪道从水库的西北角，山体开挖形成。地层岩 性以侏罗纪火山侵入岩为主，岩石表面风化严重，易于 崩解。溢洪道两岸山体陡峭，近于直立，岩石裸露，风 化严重，结构破碎，节理裂隙发育，经常有岩石滑落到 溢洪道中，影响了溢洪道的正常泄洪的安全。 ３．３输水洞工程地质评价 输水洞为虹吸管形式，浆砌石支墩已损坏，虹吸管 严重锈蚀。 ４天然建筑材料评价 石佛水库除险加固工程需要大量的石材，附近有 石厂，石料为花岗岩，质地坚硬，运距７．５ ｋｍ。建筑用 碎石、砂等建筑材料可就近购买。 工程土料场位于水库东南的富屯乡石佛村，占地 面积约２ ｈｍ ，为山坡荒地，平均运距５ ｋｍ，运输条件 较好。土料为粉质粘土，表层需清除０．５ ｍ厚，有用层 平均厚度为３．０ ｍ，面积约２．０万ｍ ，料场有用层储量 ６．０万ｍ 。粘土料场主要指标平均值为：含水量 ２２．５６５％，湿密度１．７８ ｇ／ｅｍ ，干密度１．４３ ｇ／ｅｍ ，渗 透系数５．１０×１０～ｃｍ／ｓ，塑限２０．５％，塑性指数１１．６。 ５结论和建议 北镇市石佛水库坝址处的地质条件较好，能够满 足坝体、溢洪道稳定需要。坝体粘土心墙与岩石相接， 从目前运行状况来看，水库主坝与副坝衔接处存在散 渗现象，需进行防渗处理。溢洪道两岸山体岩石裸露， 风化严重，需要进行处理。输水洞虹吸管已锈蚀严重， 需拆除重建。 （编校：陆玲） 收稿日期：２０１４—１２～２５ 作者简介：袁莹（１９７６一），工程师，主要从事水利工程施工 工作。