阿贡田水库坝址区坝址优选及工程地质条件分析

云南水力发电

YUNNAN WATER POWER第35卷第5期

阿贡田水库坝址区坝址优选及工程地质条件分析

韩艳伟，苏东院

(云南省水利水电勘测设计研究院，云南昆明650021)

摘要：拟建阿贡田水库库区及坝址区地形地质条件较复杂，岩溶发育，岩体风化强烈，岩体完整性差，存在坝基渗漏和绕坝渗漏等

问题。从地形地貌、地层岩性、地质构造、岩溶水文地质条件、库区渗漏和岩溶塌陷等方面，对上、下坝址方案进行对比分析，结果 表明：下琐址方案粘土心墙坝坝型方案工程地质条件适应性较高，且经济可行。同时，对下坝址方案存在的工程地质问题的详细论证 分析，为水库枢纽布置及坝基、坝肩和两岸防渗加固处理提供了详细地质资料及结论。关键词：工程地质条件；坝址优选；阿贡田；防渗处理中图分类号：P64

文献标识码：A

文章编号：1006-3951(2019)05-0036-04

DOI ： 10.3969/j .issn. 1006-3951.2019.05.010

Dam Site Optimization and Engineering Geological Condition Analysis in

the Dam Site Area of Agongtian Reservoir

HAN Yan-wei, SU Dong-yuan

(Yunnan Institute of Water & Hydropower Engineering Investigation, Design and Research, Kunming 650021, China)

Abstract: The proposed reservoir area and dam site area of Agongtian Reservoir have complex topographic and geological conditions, karst development, strong weathering of rock mass, poor integrity of rock mass, leakage of dam foundation and around dam, etc. From the aspects of topography and landform, stratum lithology, geological structure, karst hydrogeological conditions, reservoir leakage and karst collapse, the comparison and analysis of the upper and lower dam site schemes show that the lower dam site scheme has higher adaptability to engineering geological conditions and is economical and feasible. At the same time, the detailed argumentation and analysis of the engineering geological problems existing in the lower dam site scheme provide the detailed geological data and conclusions for the layout of the reservoir hub and the treatment of seepage control and reinforcement of the dam foundation, dam abutment and both banks.

Key words: engineering geological conditions, dam site optimization, Agongtian, seepage prevention treatment

〇引言

拟建阿贡田水库位于滇西保山市隆阳区杨柳 乡河湾村境内，距保山市中心城区66km，为罗 明坝河流域水资源利用的主干水源。下埂址方案 坝高60.2m,正常蓄水位高程1 354.2m,总库容 1 764.4 x 104m3,正常库容 1 636.7 x 104m3,输水渠 道全长34.49km。工程主要目的为解决农村生活供 水、农业灌溉供水。通过对拟建阿贡田水库上、 下坝址区工程地质条件进行详细的地质勘察，同 *

时，结合对本区建坝条件及各坝型适应性进行分 析、论证，优选坝址及适应坝型，使工程具有较 好匹配性能[1’2]。

1区域地质概况

工程区位于云贵高原南西缘，属怒江流域。 怒江水系山脉主要呈南-北走向，地势东高西 低，山高谷深，地形复杂，最高海拔2 864m,最 低海拔670m,海拔1800 ~ 3 000m的中山和海拔 1 500 ~ 1 800m的低中山分布较广。从成因上讲，

* 收稿日期：2019—03—28

作者简介：韩艳伟（1982_)，男，河南新野人，工程师，主要从事水利水电勘察设计工作。

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区内地貌类型：①侵蚀堆积地貌，分布于各山间 盆地、沟谷溪流两侧，表现为阶地、洪积扇、漫滩、 堆积，区内各地堆积地貌高程分布不一，规模各异； ②构造侵蚀地貌，海拔一般1400 ~ 2 800m, — 般山顶浑圆，山脊较宽阔，水系发育；③溶蚀地貌， 工程区碳酸盐岩分布地区，此类地貌岩溶发育， 岩溶形态以洼地、漏斗、落水洞为主，谷底常有 岩溶大泉出露。工程区分布中生界（侏罗系、三 叠系）、古生界（二叠系、石炭系、泥盆系、志 留系、奧陶系、寒武系）地层等。地层岩性主要 为玄武岩、灰岩、白云岩、砂岩及各类变质岩等。 工程区挟持于怒江断裂与澜沧江断裂之间，处于 怒江南北向构造带中，库区位于柳湾断裂-栗柴 坝断裂构造带之石头寨向斜-烈马山背斜构造亚 带中，构造行迹以南北向为主，北西向次之。区 内地下水类型齐全，各类含水层（组）均有分布。 松散岩类孔隙水主要赋存于各山间盆地及河流两 岸，基岩裂隙水在区内有零散条带状分布，大多 出露在盆地边缘及河流两岸丘陵地带，碳酸盐岩 类岩溶水广泛分布于区内石灰岩地区。各含水层 向流域内各干流或低洼盆地为排泄基准面，一般 地下水分水岭与地表分水岭相一致。

2水库坝址区工程地质条件分析

拟建阿贡田水库位于罗明河上游，河道由北

向南呈“S”型弯转，河谷呈“U”型。库盆地形 总体左缓右陡，左岸地形坡度10° ~ 20° ,右 岸地形坡度20° ~ 30°。左岸地形分水岭高程 1430 ~ 2 750m,地形起伏大，右岸地形分水岭高 程1438 ~ 1 680m。河床宽度40 ~ 200m，高程 1 295 ~ 1 399m，平均纵比降2.4%,无陡坎或深 潭发育。经现场地质勘察，在相距1.3km范围内， 初选上、下两个坝址方案进行同精度勘察比较。 7JC库地形地貌及上、下坝址位置示意图见图1。2.1坝址选择

1)地形地貌条件。上坝址枢纽区河谷 呈“U”字形，河床宽度约190m，河床高程 1 323 ~ 1 338m;正常蓄水位高程以下，左、右 岸坡地形坡度基本一致，约30° ~ 35° ;坝轴 线方向两端200 ~ 300m延长线范围内，左岸正

图1

水库地形地貌及上、下坝址位置示意图

常蓄水位以上地形坡度5° ~ 10。，在坝肩段 形成了马鞍型地形，上、下游冲沟发育，形成 了蜿蜒起伏、正负地形交替的地貌特征，地形 整体不完整。下坝址枢纽区河谷呈“U”字形， 河床宽度约140 ~ 150m，坝体范围内河床髙程 1 300 ~ 1 308m,河床比降约0.8% ~ 1%。坝轴线 两端200 ~ 300m延长线范围内，两岸地形基本对 称。故在地形地貌条件上，下坝址更利有布置枢 纽建筑物。

2)地层岩性条件。上坝址枢纽区河床冲洪 积（Q—)覆盖层厚10 ~ 15m，下伏地层为上石 炭统卧牛寺组（C3w)玄武岩，左岸坝轴线沿长线 100m下伏地层为丁家寨组（C3rf)，岩性自上而 下依次为生物碎屑灰岩、泥岩、粉砂岩及含砾岩 屑砂岩，库尾部出露下石炭统铺门前组（C^)灰 岩，整体上可溶岩岩溶发育，连通性较好。下坝 址方案枢纽区及库区河床冲洪积（Q—)覆盖层 厚8 ~ 10m,下伏地层均为卧牛寺组（C3w)玄 武岩。从地层岩性条件上，下坝址方案略优于上 坝址方案。

3 )地质构造条件。上坝址方案左岸坝肩段发 育断层F2逆断层，断层宽度3 ~ 4m，断层物质为 角砾岩、糜棱岩、断层泥，断层带中等透水，在 枢纽区其破坏了卧牛寺组（C3w)和丁家寨组（C3rf) 的整合接触关系；库区中部发育^逆断层、^正 断层，两断层共同作用，将丁家寨组（C3rf)、铺 门前组（C^)可溶岩地层推移至库区，Xtt坝方 案库区渗漏产生一定影响。下坝址方案仅发育F2 逆断层，透水性弱~中等；枢纽区卧牛寺组（C3w)

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云南水力发电2019年第5期

玄武岩岩体卸荷作用不明显，结构面以中等倾角 流面为主。从地质构造复杂程度以及对库区渗漏 可能造成影响方面，下坝址方案明显优于上顼址方案。

4)岩溶水文地质条件。上顼址方案烈马山分 水岭一带地表岩体呈强烈溶蚀风化，岩溶形态以 垂直型溶沟、溶槽发育为主，库尾河床附近ZK01 钻孔揭露表明，深部铺门前组（C\")灰岩溶孔、 溶隙发育，全孔为干孔，更表明河谷属悬托型， 无可靠和连续的相对隔水层边界。下坝址方案勘 探结果表明，卧牛寺组（C3w)玄武岩组出露至地 形分水岭，具有数百米厚度的玄武岩含水层及相 对隔水层，两岸地下水位和相对隔水层顶板均高 于河床水位，两岸坡地下水补给河床。故上坝址 方案水文地质条件优于下坝址方案。

5 )库区渗漏。上坝址方案库尾铺门前组（C屮） 灰岩区河谷悬托，库区北部左库岸坡存在断层构 造通道，不存在高于水库正常蓄水位的相对隔水 层和地下水位，总体向铺门前组（C^)灰岩区渗 漏并沿着烈马山背斜构造向南排泄。下坝方案库 区段两岸地下水补给河水，存在高于水库正常蓄 水位的地下水位和相对隔水层的边界地质条件， 与枢纽区防渗处理边界相接后能形成相对封闭的 工程地质条件，库区不存在渗漏问题。

6)岩溶塌陷。上顼址方案库尾淹没铺门前组 (C^)灰岩区，岩溶强烈发育，水头作用后可能 存在岩溶塌陷和岩溶塌陷诱发的地震问题。下坝 址方案水体大部分处于卧牛寺组（C3w)玄武岩中， 左岸岸坡局部段淹没丁家寨组（C3c〇 ,与下伏铺 门前组（C^)灰岩区间有不小于200m的隔水层 岩组，水体水头小于60m，不存在岩溶塌陷的问题。

综上所述，从二个方案的库盆地形条件、地 层岩组特征、地质构造工程特性、水文地质条件 和存在的主要工程地质问题等方面比较。下坝库 区方案各项地质条件及存在的主要工程地质问题 均优于上坝库区方案，尤其在库区渗漏和岩溶问 题方面具有明显优势。2.2埋型选择

对下坝址工程地质条件及存在的主要工程地 质问题分析后，认为拟建阿贡田水库不适宜建刚

性坝。经技术经济综合比较，同时综合现基地质 条件及天然建筑材料的分布情况及水工建筑物布 置情况，认为土石坝方案作为当地材料坝适宜性 较好，故推荐粘土心墙堆石坝坝型[3]。2.3工程地质问理论证分析 2.3.1岸

坡及开挖边坡稳定性评价

岸坡残坡积覆盖层厚度一般小于1.5m，呈散 体结构，下部全风化岩体呈碎裂结构，强风化岩 体呈碎裂~碎裂镶嵌结构，全、强风化岩体质量差。 开挖后局部易产生小规模班塌、掉块、张裂、松 动变形现象，岸坡埂基开挖边坡稳定性差，局部 不稳定，建议采取分台开挖、坡顶设置截水槽、 坡面浆砌石护坡等综合工程处理措施，内侧设置 排水沟，坡面设置永久性排水孔，建议开挖坡比 1:0.75 ~ 1:1。

河床段第四系冲洪积层厚约5 ~ 10m，结构 松散，透水性强，自稳能力差，清基过程中基坑 涌水量大，坑壁班塌破坏严重，坝基开挖边坡不 稳定；下伏基岩为强风化，岩体完整性差，呈碎 裂~碎裂镶嵌结构，受河床地下水的影响，开挖 边坡稳定性差，强风化岩体透水性中等~强，且 存在基坑涌水问题。河床段坝基开挖须做好排水 及临时边坡支护处理措施。2.3.2坝

基稳定性

1 )坝基岩体质量分类。坝基岩体为强风化 玄武岩，据顼址区钻孔勘探及孔内声波测试成果 表明，下坝址区强风化岩体纵波速度为1 990m/s ~ 2 530m/s，岩体风化系数0.34 ~ 0.44,岩体完整 性系数0.12 ~ 0.19,岩体完整程度属破碎，RQD <50%，坝基岩体质量属。况。坝基以外岸坡地基 岩体为全风化玄武岩，河床段地基为砂卵砾石层， 均呈散体结构，坝基岩体质量属Cv[4]。

2)埂基压缩变形。两岸坝基第四系残坡积层 高~中等压缩性粘质粉土及下伏玄武岩基岩呈散 体结构全风化表层、河床坝基部位结构松散的冲 洪积砂卵砾石层均不能满足坝基变形要求，需清 除。由于坝址区强风化玄武岩岩体质量差，在清 除覆盖层和全风化层后，作为心墙顼基的强风化 玄武岩岩体需采取常规坝基固结灌浆处理措施方 可满足坝基持力层要求，建议处理深度5 ~ 10m;

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心墙以外坝基河床段，由于河床冲洪积层中下部 砂卵砾石层中等密实~密实，故采取碾压措施后 即可满足承载及变形要求；心墙以外现基左、右 岸段需进入强风化层0.5 ~ lm。

3)

程1354.2m为基准向两岸延伸。其中，顼基处理 长度353m;左岸正常蓄水位与相对隔水层顶板相 交，延伸长度138m;右岸沿正常蓄水位与地下水 位相交，延伸长度74m0坝基段建议采取双排孔，

孔距l_5m,排距lm;两岸绕渗段建议采取单排孔, 坝基抗滑稳定性。岸坡坝基段表层第四

系残坡积层结构松散清除后，坝基置于全、强 风化岩体中，流面产状中等倾角倾向右岸偏下 游，节理裂隙陡倾，不存在不利结构面及组合， 不存在坝基抗滑稳定问题。河床坝基冲洪积层 上部结构松散，清除后，顼基置于中下部中等 密实~密实的砂卵砾石层或下伏强风化玄武岩 中，无倾向下游滑动的不利结构面组合和临空 滑动条件，对土石埂而言，坝基不存在抗滑稳 定问题。

4)

埂基渗透稳定性。两岸埂肩为第四系坡积层及河床冲洪积上部砂卵砾石层，结构松 散，透水性强，允许水力坡降小，存在渗透变 形破坏，渗流不稳定，建议清除；河床冲洪积 上部砂卵砾石层结构松散，分选性差，透水性 强，存在渗透变形破坏，渗流不稳定，建议清 除；中下部砂卵砾石层结构中等密实~密实， 采取碾压措施后不存在渗透变形问题。下部全、 强风化岩体透水性中等，胶结好，不存在渗透 变形破坏，渗流稳定。2.3.3坝

基、绕坝渗漏及防渗处理

下坝址方案出露地层为上石炭统卧牛寺组 (C3w),岩性为杏仁状、致密块状玄武岩，右岸 临谷见上三叠统河湾组（T3A)白云岩出露。玄武 岩岩体全、强风化层埋深较大，完整性差，岩石 节理裂隙较发育。坝址区隔水层（q<5Lu)埋深 较大，水库蓄水后库首存在坝基及绕坝渗漏[5], 计算结果表明：左岸透水层平均厚度约16m，绕 埂渗漏段长度约138m;右岸透水层平均厚度约 18m，绕顼渗漏段长度约74m。经计算，粘土心墙 坝基及绕坝渗漏量约374 x 104m3/a,约占库区多年 平均径流量为4 093.4 x 104m3的9%,占水库总库 容 1 764.4 X 104m3 的 21%。

为保证水库正常运行，需对坝基作帷幕灌 浆防渗处理[6]，防渗帷幕深入相对隔水层（q <5Lu)顶板以下5m,长度以水库正常蓄水位高

孔距1.5m。2.3.4坝

肩永久开挖边坡处理

坝基开挖后，在两岸坝顶以上形成永久边 坡，为全风化玄武岩，开挖边坡稳定性差~不 稳定，建议采取分台开挖、坡顶设置截水槽、 坡面浆砌石护坡等综合工程处理措施，内侧 设置排水沟，坡面设置永久性排水孔，建议开 挖坡比 1:0.75 ~ 1:1 [7]。

3

结论

1)

综合对比分析表明，下顼址方案在工程水

文地质条件上，特别是库区渗漏和岩溶问题方面 具有明显优势，故推荐下顼址方案。

2)

上石炭统卧牛寺组（C3w)玄武岩岩体全、强风化层埋深较大，完整性差，岩石节理裂隙较 发育，坝址区隔水层（q<5Lu)埋深较大，水库蓄 水后库首存在坝基及绕坝渗漏，需对库首作固结 灌浆和帷幕灌浆防渗处理。

3)

综合坝基地质条件及天然建筑材料的分布

情况及水工建筑物布置情况，认为土石坝方案作 为当地材料坝适宜性较好，经分析论证推荐粘土 心墙堆石顼坝型。

参考文献：

[1 ]黄继平，杨升乾.关门岩水库成库条件分析[J ].水电与新能源， 2016, (3) ： 5-8.

[2]尤鸿.陡滩口水电站坝址工程地质条件分析[J].小水电， 2013, (3) ： 89-93.

[3 ]熊伟，韩敏，杨兰.三岔河水库坝址区工程地质问题论证分析[J ]. 水利科技与经济，2018, (8) : 1-4.

[4] 张远坤，鲁丽霞.鸭池水库坝址地质条件与坝型优选[J].水科 学与工程技术，2018，（1) : 59-62.

[5] 赵永刚，方长权.土石坝加固的防渗处理技术研究[J].水利规 划与设计，2013，（2) : 63-64.

[6 ]同博文.对复杂地质条件下坝基帷幕灌浆的探讨[J ].甘肃水利 水电技术，2015, 51 (8) : 20-23.

[7]云南省保山市隆阳区阿贡田水库工程可行性研究工程地质勘察报 告[R].昆明：云南省水利水电勘测设计研究院，2018.

残