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摘要:不同的地质构造、地质特征将会对水库修建产生不同的影响。本文以佛子岭水库为例,分析地形地貌、地层岩性对水库建造的影响,重点探讨水文地址条件对坝址的选择的影响。针对各种地质条件综合论述,分析适合建造水库的地形条件,并对水库不同地质条件下可能形成的滑坡进行分析,探索合理的工程防护措施。
关键词:地质构造;地质地貌;水库坝址;滑坡
Abstract: Different geological structures and geological characteristics will have different effects. This paper analyzes how to construct different landforms, the influence of lithology on reservoir construction, and the effect of hydrological location on dam site selection. We will comprehensively discuss the above conditions, analyze the terrain conditions most suitable for the construction of the reservoir, and analyze the different geological types of landslide mass of the reservoir, so as to find out the reasonable protection measures.
Key words: Geological structure; Reservoir dam sit; Geological landformse; Landslide
0 引言
佛子岭水库始建设于二十世纪五十年代。水库兴建于1952年1月,1954年11月竣工,历时2年10个月,集水面积1840 平方公里,总库容4.96亿立方米,相应洪水位 130 米,汛 期兴利库容 1.2 亿立方米。水库位于淠河上游,在虎山县城西南方17公里处。白霞洞处,经横排头正阳关进入淮河。工程区构造活动相对稳定,地震活动弱,库区没有诱发较强地震的地质构造背景[1]。佛子岭水库储存大量水资源于淠河内,既起到了防洪标准,也存储的主流淠河的水资源。在淠河流域灌溉发展迅速,沿河大量的灌溉项目已建成。
1水库工程地质条件
1.1地质构造
大别山地区的地质构造为一种断裂构造,区域内断裂构造及发育规模都比较大,区域主体构造程北西西走向。山地中陡坡较多,地形复杂,由于不断的断层运动,坡的方向经常发生改变。大别山地势高,南北水系比较发达,各自注入长江和准河,故在山地的南北侧建造了很多水库。
1.2地层岩性
水库坝址主要地层为三叠系第四系,局部岩体存在钙化现象,岩体的结构不够完整,抗滑、抗变形性能力受结构面和岩块间嵌合力控制。三叠系主要为薄层粉砂质泥岩。在河左侧,坝基河床覆盖层由粉砂砾和漂砾组成。第四系(Q4)松散覆盖层主要为河流沉积和人工沉积。河流沉积层厚0~5米,由砾石和块石组成。局部河床可见基岩,不密实,分布于坝址以上岸坡宽缓地带。[2][3]
1.3水文地质条件
大坝地区的地下水主要是孔隙水和裂缝水,这个流域的水位远远高于正常水位。根据钻孔观测,该区域的水位比通常的蓄水位置高约20米。经过对于水质分析,该处水和浅层地下水不会腐蚀混凝土,对结构有一定的影响。通过注水和水压测试,强、弱的风化的岩体的渗透性中等,弱的风化的岩体弱以微小透水为主。总的来说,岩体的渗透性随着深度的增加而降低。坝址右岸岩体风化较深,渗透性强,下游侧发育一条小冲沟,因此可能存在绕坝渗漏问题。
2地质条件对水库的建造的影响
2.1坝基地质条件分析
水库坝址右岸覆盖层较厚,边坡为下坡。边坡坡度与岩层大致相同,基坑边坡高,结构中存在边坡稳定性问题。软弱结构面在坝基右坝肩上发育,延伸至坝基。坝址左岸山脊较薄,坝体周围有渗漏。坝址右岸岩体风化较深,透水性较好。下游有一個小冲沟,大坝周围有渗漏。下坝址有两层薄砂岩和粉砂质泥岩互层,岩体强度较低。右坝肩是软弱的结构面,坝址左岸为凸脊,顺层渗漏。
2.2潜在滑坡体的边界条件
水库溢洪道右岸可能发生滑坡,断层把滑坡分成两部分,滑塌体前缘可分为南北两部分。
北段前缘位于溢洪道右翼墙顶部。通过数据分析,翼墙无移动趋势,南段前缘位于溢洪道进口平台东坡坡脚,滑坡后缘为陡坡。根据调查资料,滑坡滑动面为弱强风化安山岩斑岩,为浅层滑动。
2.3潜在滑坡体的现状分析 水库潜在滑坡体位于溢洪道右侧,安山岩斑岩风化严重,地质条件复杂,地质灾害风险大,导致破坏程度大,目前部分塌方情况已基本稳定,但在连续降雨的情况下,可能发生塌方等地质灾害,严重时将阻止塌方溢洪道等溢洪道的影响,威胁水库安全运行。
2.4防护措施
安徽省在地质环境监管与测量方面积记录了大量数据,特别是安徽省淮北平原地下水动态监测始于1983年,时至今日约已记录了上百万组的地下水动态监测的数据、3000多个地质灾害隐患点调查资料等,由于这些数据分散在全省各单位的多个职能部门中,职责管理较为混乱,并且职能机构缺少联合机制,造成数据无序分散,难以发挥出其在山体防护等自然灾害防护中的借鉴、预防的使用价值。[5]
根据对以往滑坡地质灾害的分析,70%左右的滑坡灾害是由地表水过多所引起的。在处理地表水的过程中,合理的拦截、引导地表水是十分必要的。根据滑坡处附近地质情况和水的流动方向来阻拦地表水,以免水体再次流入,又造成滑坡。建截水盲沟,可以封堵滑坡区周围的地下水。另外,通过设置盲沟,可以将地下水从滑坡区域分离出来。建造坚固的挡土墙工程。滑坡区陡坡坡脚宜设置抗滑桩和抗滑挡土墙。施工应遵循防滑结构的施工要求,规范施工,减轻斜坡的重量。观察滑坡区边坡情况,通过改善边坡形状,降低缺乏抗滑性能的边坡重心,提高边坡稳定性。[4]
滑坡的厚度不同。在工程处理过程中,可在溢洪道右墙上搭设平台,清除塌方泥沙。它能切割断层上盘基岩,减轻荷载,清理危岩体,整平边坡,保护边坡不受水侵蚀。潜在滑坡下伏岩体主要为弱风化安山岩斑岩岩体。通过设置挡土墙,来防止潜在的滑坡滑动。为了达到一定的生态和经济效益,可以巧妙地将将高边坡滑坡防治与坡面柔性防护有机结合在一起,既达到防治边坡滑动的目的,又可美化环境,同时可抵抗边坡体的外力变形和构件破坏。对边坡体表层岩土起框箍作用,科学有效地避免潜在的滑坡危害。[6]
3结论
通过对选取水库的坝址工程地质条件的分析,可以看出坝基工程地质条件良好,两侧河流宽阔,河床表层土层和岸坡不厚,风化岩体不深。软弱围岩作为坝基的承重层,可以满足设计荷载要求。坝址的主要优点是渠道顺直,岩石强度高。其缺点是右岸坝周渗漏,岩体风化深,地下水位线较深,岩体渗透能力强,边坡向下,施工开挖量大,软弱结构面发育,抗滑稳定潜力大。下坝址的优点是覆盖层薄,岩石风化弱,地下水位浅,岩石渗透性弱。其缺点是河道弯曲,坝体周围有渗漏,右岸下坡,工程量大,结构面薄弱,存在抗滑稳定问题。
参考文献
[1]陈凯.某水库坝址区工程地质条件分析与坝址[J].广西水利水电,2020,(4):17-19,23
[2]熊灿娟,唐瑶,陶先智.某水库工程地质条件评价[J].科技经济导刊,2019,(25):103,102.
[3]唐瑶, 熊灿娟, 陈丽,等. 董柏材某水库坝址区工程地质条件及评价[J].河南科技,2020,(19):67-69
[4]水利水电工程地质勘察规范[S].GB50487-2008
[5]蒋金柱 ,蒋艳娇. 安徽省地质环境信息化建设探讨[J].安徽地质,2020,30(3):230-232
[6]吴伟民.水库近坝库岸滑坡段治理工程设计与优化[J].小水电,2020,(6):38-41
作者简介:杨晨,1999.10,女,汉族,安徽阜阳,在读本科学士,皖西学院建筑与土木工程学院,研究方向:工程地质问题及地质灾害分析,安徽省六安市月亮岛皖西学院.
项目基金:省级创新训练项目(S202010376028);省级课程思政示范课程(2020szsfkc0953);省級重大教研项目2020jyxm2153);省级教学团队(2018jxtd140,2020jyxm2153,2020kcszjxtd83);省级重点教研项目(2020jyxm2144);安徽高校自然科学研究项目(KJ2018A0412,KJ2019A0623).
(皖西学院 建筑与土木工程学院 安徽 六安 237000)
关键词:地质构造;地质地貌;水库坝址;滑坡
Abstract: Different geological structures and geological characteristics will have different effects. This paper analyzes how to construct different landforms, the influence of lithology on reservoir construction, and the effect of hydrological location on dam site selection. We will comprehensively discuss the above conditions, analyze the terrain conditions most suitable for the construction of the reservoir, and analyze the different geological types of landslide mass of the reservoir, so as to find out the reasonable protection measures.
Key words: Geological structure; Reservoir dam sit; Geological landformse; Landslide
0 引言
佛子岭水库始建设于二十世纪五十年代。水库兴建于1952年1月,1954年11月竣工,历时2年10个月,集水面积1840 平方公里,总库容4.96亿立方米,相应洪水位 130 米,汛 期兴利库容 1.2 亿立方米。水库位于淠河上游,在虎山县城西南方17公里处。白霞洞处,经横排头正阳关进入淮河。工程区构造活动相对稳定,地震活动弱,库区没有诱发较强地震的地质构造背景[1]。佛子岭水库储存大量水资源于淠河内,既起到了防洪标准,也存储的主流淠河的水资源。在淠河流域灌溉发展迅速,沿河大量的灌溉项目已建成。
1水库工程地质条件
1.1地质构造
大别山地区的地质构造为一种断裂构造,区域内断裂构造及发育规模都比较大,区域主体构造程北西西走向。山地中陡坡较多,地形复杂,由于不断的断层运动,坡的方向经常发生改变。大别山地势高,南北水系比较发达,各自注入长江和准河,故在山地的南北侧建造了很多水库。
1.2地层岩性
水库坝址主要地层为三叠系第四系,局部岩体存在钙化现象,岩体的结构不够完整,抗滑、抗变形性能力受结构面和岩块间嵌合力控制。三叠系主要为薄层粉砂质泥岩。在河左侧,坝基河床覆盖层由粉砂砾和漂砾组成。第四系(Q4)松散覆盖层主要为河流沉积和人工沉积。河流沉积层厚0~5米,由砾石和块石组成。局部河床可见基岩,不密实,分布于坝址以上岸坡宽缓地带。[2][3]
1.3水文地质条件
大坝地区的地下水主要是孔隙水和裂缝水,这个流域的水位远远高于正常水位。根据钻孔观测,该区域的水位比通常的蓄水位置高约20米。经过对于水质分析,该处水和浅层地下水不会腐蚀混凝土,对结构有一定的影响。通过注水和水压测试,强、弱的风化的岩体的渗透性中等,弱的风化的岩体弱以微小透水为主。总的来说,岩体的渗透性随着深度的增加而降低。坝址右岸岩体风化较深,渗透性强,下游侧发育一条小冲沟,因此可能存在绕坝渗漏问题。
2地质条件对水库的建造的影响
2.1坝基地质条件分析
水库坝址右岸覆盖层较厚,边坡为下坡。边坡坡度与岩层大致相同,基坑边坡高,结构中存在边坡稳定性问题。软弱结构面在坝基右坝肩上发育,延伸至坝基。坝址左岸山脊较薄,坝体周围有渗漏。坝址右岸岩体风化较深,透水性较好。下游有一個小冲沟,大坝周围有渗漏。下坝址有两层薄砂岩和粉砂质泥岩互层,岩体强度较低。右坝肩是软弱的结构面,坝址左岸为凸脊,顺层渗漏。
2.2潜在滑坡体的边界条件
水库溢洪道右岸可能发生滑坡,断层把滑坡分成两部分,滑塌体前缘可分为南北两部分。
北段前缘位于溢洪道右翼墙顶部。通过数据分析,翼墙无移动趋势,南段前缘位于溢洪道进口平台东坡坡脚,滑坡后缘为陡坡。根据调查资料,滑坡滑动面为弱强风化安山岩斑岩,为浅层滑动。
2.3潜在滑坡体的现状分析 水库潜在滑坡体位于溢洪道右侧,安山岩斑岩风化严重,地质条件复杂,地质灾害风险大,导致破坏程度大,目前部分塌方情况已基本稳定,但在连续降雨的情况下,可能发生塌方等地质灾害,严重时将阻止塌方溢洪道等溢洪道的影响,威胁水库安全运行。
2.4防护措施
安徽省在地质环境监管与测量方面积记录了大量数据,特别是安徽省淮北平原地下水动态监测始于1983年,时至今日约已记录了上百万组的地下水动态监测的数据、3000多个地质灾害隐患点调查资料等,由于这些数据分散在全省各单位的多个职能部门中,职责管理较为混乱,并且职能机构缺少联合机制,造成数据无序分散,难以发挥出其在山体防护等自然灾害防护中的借鉴、预防的使用价值。[5]
根据对以往滑坡地质灾害的分析,70%左右的滑坡灾害是由地表水过多所引起的。在处理地表水的过程中,合理的拦截、引导地表水是十分必要的。根据滑坡处附近地质情况和水的流动方向来阻拦地表水,以免水体再次流入,又造成滑坡。建截水盲沟,可以封堵滑坡区周围的地下水。另外,通过设置盲沟,可以将地下水从滑坡区域分离出来。建造坚固的挡土墙工程。滑坡区陡坡坡脚宜设置抗滑桩和抗滑挡土墙。施工应遵循防滑结构的施工要求,规范施工,减轻斜坡的重量。观察滑坡区边坡情况,通过改善边坡形状,降低缺乏抗滑性能的边坡重心,提高边坡稳定性。[4]
滑坡的厚度不同。在工程处理过程中,可在溢洪道右墙上搭设平台,清除塌方泥沙。它能切割断层上盘基岩,减轻荷载,清理危岩体,整平边坡,保护边坡不受水侵蚀。潜在滑坡下伏岩体主要为弱风化安山岩斑岩岩体。通过设置挡土墙,来防止潜在的滑坡滑动。为了达到一定的生态和经济效益,可以巧妙地将将高边坡滑坡防治与坡面柔性防护有机结合在一起,既达到防治边坡滑动的目的,又可美化环境,同时可抵抗边坡体的外力变形和构件破坏。对边坡体表层岩土起框箍作用,科学有效地避免潜在的滑坡危害。[6]
3结论
通过对选取水库的坝址工程地质条件的分析,可以看出坝基工程地质条件良好,两侧河流宽阔,河床表层土层和岸坡不厚,风化岩体不深。软弱围岩作为坝基的承重层,可以满足设计荷载要求。坝址的主要优点是渠道顺直,岩石强度高。其缺点是右岸坝周渗漏,岩体风化深,地下水位线较深,岩体渗透能力强,边坡向下,施工开挖量大,软弱结构面发育,抗滑稳定潜力大。下坝址的优点是覆盖层薄,岩石风化弱,地下水位浅,岩石渗透性弱。其缺点是河道弯曲,坝体周围有渗漏,右岸下坡,工程量大,结构面薄弱,存在抗滑稳定问题。
参考文献
[1]陈凯.某水库坝址区工程地质条件分析与坝址[J].广西水利水电,2020,(4):17-19,23
[2]熊灿娟,唐瑶,陶先智.某水库工程地质条件评价[J].科技经济导刊,2019,(25):103,102.
[3]唐瑶, 熊灿娟, 陈丽,等. 董柏材某水库坝址区工程地质条件及评价[J].河南科技,2020,(19):67-69
[4]水利水电工程地质勘察规范[S].GB50487-2008
[5]蒋金柱 ,蒋艳娇. 安徽省地质环境信息化建设探讨[J].安徽地质,2020,30(3):230-232
[6]吴伟民.水库近坝库岸滑坡段治理工程设计与优化[J].小水电,2020,(6):38-41
作者简介:杨晨,1999.10,女,汉族,安徽阜阳,在读本科学士,皖西学院建筑与土木工程学院,研究方向:工程地质问题及地质灾害分析,安徽省六安市月亮岛皖西学院.
项目基金:省级创新训练项目(S202010376028);省级课程思政示范课程(2020szsfkc0953);省級重大教研项目2020jyxm2153);省级教学团队(2018jxtd140,2020jyxm2153,2020kcszjxtd83);省级重点教研项目(2020jyxm2144);安徽高校自然科学研究项目(KJ2018A0412,KJ2019A0623).
(皖西学院 建筑与土木工程学院 安徽 六安 237000)