本文是岩土工程专业在职硕士论文，主要研究超千水库工程地质研究及建坝适宜性。

第一章 前言

1.1 选题目的及意义

水资源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，无论工业、农业、人民生活都与水资源的质量与数量密切相关。随着国家经济振兴，工农业的迅速发展，水资源供应紧张的情况日益突出, 水资源不足已成为进一步发展经济的巨大障碍，并严重影响了人民生活质量，所以水资源问题在国民经济可持续发展的战略规划中具有特殊的重要性和紧迫性。修建水库能够很好地解决水在时间上和空间上的重新分配问题，满足大多数用水部门（例如灌溉、发电、供水、航运等）特殊的用水数量和用水时间，使之能够适应人们的用水需求。径流调节，蓄洪补枯，这就是水库的兴利作用。修建水库同时也是极为有效的防洪措施。将水库建在防洪区上游，利用水库控泄，拦蓄洪峰，控制进入下游河道的流量，可以尽量减免洪灾带来的危害。水库的修建过程中所能涉及的问题可归结为两类，即不可控制类型与可控制类型。不可控制类型主要是指区域地质条件和坝址区工程地质条件；而可控制类型则主要包括坝型选取、施工方法及开挖顺序等。在详细掌握了这些工程地质条件后，即可根据不同坝型对工程地质条件的要求来选择适当的坝型。一般对于特定地质条件来说，原则上适用的坝型可能不只一种，这时就要从地质条件、技术难度及经济等角度出发，选取最优方案，这就是我们通常所说的建坝适宜性问题[1]。水库的建设属于复杂的系统工程问题，它既要考虑工程结构及工程岩体的强度和变形稳定性，又要考虑在满足强度及变形稳定的前提下工程设计的经济性；而二者均与岩体的复杂性有关：（l）岩体属于非均质、非连续、各向异性介质；（2）岩体力学性质受其赋存环境影响；（3）岩体工程中三维问题占绝大多数。与水库建设系统工程问题相适应，建坝适宜性的工程地质研究同样属于复杂的系统工程问题，需要与水利工程勘测阶段相对应，通过研究不同阶段工程建设与地质条件的相互作用，从工程地质角度查明潜在的工程地质问题，以便选取最佳的建设场地；或预先对潜在问题采取适当的工程措施，尽量减免不良地质条件或灾害性地质过程带来的损失[2]。因此，加强水库建设的工程地质适宜性分析，对国民经济建设及水资源开发利用有着重大意义。拟建超千水库位于贵州省黔西南布依族苗族自治州贞丰县北盘江镇和者相镇交界处，坝址位于白石沟与田家河沟下游，其上游为狮子沟，坝址距者相镇直线距离约 4.8km，距贞丰县城直线距离约 18.8km，坝址位置为北纬 25°33′19.4″，东经 105°40′7.4″。从贞丰县城经由 S210 公路可到达者相镇，再由一段乡间公路到达狮子坡，有坎坷山路直达坝址所在河床，交通比较方便,如图 1-1 所示。

坝址以上集雨面积约 5.62km2，坝址河床高程约 1124m，初定水库正常蓄水位 1147.4m，最大坝高约 36m，坝轴线长约 230m，水库总库容约 247 万 m3，为小⑴型水库，工程等别为Ⅳ等，水库设计洪水标准为 30 年一遇，校核洪水标准为 200 年一遇。水库下游保护 7000～8000 人口，7000 多亩耕地，水库建成后功用主要为灌溉、农业用水，下游区域基本无工业。现状库区下游新屯村洪季淹没农田严重。水库主要枢纽建筑物有拦河坝、泄水建筑物、取水建筑物等。水库主要任务是以乡村供水和灌溉为主，兼顾其它用水的综合性水库工程。水库修建以后，将承担向者相镇旗上村和北盘江镇金井村、新屯村三个行政村提供 11553 人生活饮水和约 4200 亩灌面的灌溉用水的任务。作者拟在导师的指导下，结合所参与的超千水库有关科研实践，以“超千水库工程地质研究及建坝适宜性分析”为题目撰写硕士学位论文；针对拟建的超千水库的主要工程地质问题，以水库渗漏分析及坝基稳定性分析为核心，对建坝适宜性进行系统研究。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 工程适宜性评价研究现状

对于建坝适宜性的工程地质研究而言，决策过程的本质就是对其所包涵的各子系统的研究结果进行综合和判别。其中最重要的，也是研究内容最多的子系统就是工程岩体的强度和变形稳定性评价。上个世纪 50 年代开始，我国学者将偏重于定性描述分析的苏联“地质历史分析”方法引入到滑坡研究当中[3]；60 年代初，孙玉科[4]等提出了“岩体结构”的概念，并提出了“岩体结构控制岩体稳定性”的重要观点；80 年代末，孙广忠教授[5]进一步提出“岩体结构控制论”；张悼元等人提出了分析机制、模拟过程、定量评价的研究思想[6]。现在，建坝适宜性研究已经跨入了蓬勃发展的新时期；一方面，随着计算理论的完善和计算机水平的提高，数值模拟技术在岩体稳定性研究中应用的越来越多；另一方面，不同学科的交叉也令许多与现代科学有关的新理论新方法被引入工程岩体稳定的研究，从而大大地促进了理论的创新，也使应用研究与决策水平得到全面提高。

第二章 区域地质概况

2.1 地形地貌

库区及其附近主要发育碳酸盐岩地层，受地层岩性、地质构造的影响，库区以溶蚀地貌为主。这一带区域海拔高程为 900m～1250m 左右，碳酸盐岩是区内最常见的岩性之一。图 2-1 为库区附近遥感影像，区域上地貌呈现出岩溶峰丛与岩溶洼地相间的主要特征，地形坡度较缓。图 2-2 为这一带区域上的峰丛地貌现象。三叠系下统夜郎组（T1y）：主要为一套灰岩、泥灰岩及砂泥岩，分为三段。二段和三段向南东在贞丰附近相变为安顺组白云岩。与下伏地层呈整合接触。总厚 329～630m。三叠系下统永宁镇组（T1yn）：主要为一套灰岩和白云岩，自北西向南东至云洞水库附近相变为安顺组白云岩，分为五段，总厚 461m。三叠系下统安顺组（T1a）：分布于必克和贞丰一带，主要为一套白云岩，分为三段，总厚 1229m。中统关岭组和花溪组、杨柳井组、藻灰岩、青岩组、新苑组、边阳组三叠系中统关岭组（T2g）：主要为一套灰岩和白云岩。可分为四段，至白腊一带第二、三、四段相变为花溪组白云岩。第一段底部为“绿豆岩”，与下伏地层呈整合接触。总厚 626～801m 。三叠系中统花溪组（T2h）：灰色中厚层状泥晶白云岩，顶部为含钙质白云岩。底界以关岭组一段顶部的紫红色粘土岩为分界标志。本组在上落水洞附近相变为藻灰岩。厚 92m。三叠系中统杨柳井组（T2yl）：主要为一套厚层白云岩，泥质白云岩，向南东渐变为藻灰岩。分为两段，厚 0～844m。：藻灰岩（Zh）：主要分布于工程区东部和南部地区，是一个跨越安尼克期和拉丁期的岩石地层单位。下部与安顺组、花溪组、杨柳井组相变；上部与法郎组相变；向南东与新苑组、青岩组、边阳组相变。岩石类型主要有：灰白色、灰色厚层块状藻灰岩、藻包壳灰岩、栉壳状灰岩、亮晶核形石灰岩、亮晶鲕粒灰岩、含白云质灰岩、藻纹层灰岩、藻屑灰岩。厚 149～1717m。

第三章    库区工程地质条件分析 ...... 17

3.1 库区工程地质概况 ..... 17

3.2 库岸稳定 ......... 25

3.3 水库浸没及淹没 ......... 26

3.4 水库诱发地震 ....... 27

第四章    坝址区工程地质条件分析 ........ 28

4.1 地形地貌 ......... 28

4.2 地层岩性 ......... 29

4.3 地质构造及结构面 ..... 29

4.4 岩体风化特征 ....... 31

4.5 斜坡岩体结构特征 ..... 31

4.6 岩溶水文地质条件 ..... 32

4.7 水质分析 ......... 35

4.8 岩体质量及物理力学参数 ..... 35

第五章    水库渗漏问题分析 ........ 37

5.1 右岸临谷渗漏 ....... 38

5.2 右岸坝肩绕坝渗漏 ..... 40

5.3 左岸坝肩绕坝渗漏 ..... 40

5.4 坝基渗漏 ......... 41

5.5    坝基渗漏处理方案 ...... 41

结论

① 右岸临谷渗漏：通过分析库坝区 21 个溶洞和 66 个泉的空间分布规律，得出绝大多数泉与溶洞均在正常蓄水位之上，泉和溶洞的发育受地质构造控制的结论；通过现场调查情况和库区地质条件分析判定库区内地下与地表水的水力联系良好，相互补充频繁；通过分析钻孔资料得出邻谷之间的地下分水岭远高于水库正常蓄水高程的结论。最后得出右岸临谷渗漏可能性较小的结论。

②绕坝渗漏：通过分析地表岩溶现象、钻孔资料、物探资料等，得出左右坝肩均可能出现绕坝渗漏，且左岸绕坝渗漏的可能性要大于右岸的结论。

② 坝基渗漏：地表岩溶现象、物探资料、钻孔及压水试验成果的分析结果表明，坝基断层、坝基内的基岩裂隙以及坝基内可能存在岩溶管道，有可能导致坝基渗漏问题。需要对坝基以下岩体进行防渗帷幕方式处理，同时对坝基断层及其影响带进行专门的特殊处理。

参考文献

[1] 唐胜传. 复杂场地高坝建设适宜性的工程地质研究[D].成都理工大学博士学位论文, 2002.

[2] 金沙江其宗水电站高堆石坝建设适宜性的工程地质研究[D].成都理工大学博士学位论文, 2010.

[3] 黄润秋,张悼元,王士天.高边坡稳定性的系统工程地质研究[M].成都:成都科技大学出版社,1991

[4] 孙玉科,李建国.岩质边坡稳定的工程地质研究.地质科学[J].N0.4.1965.

[5] 孙广忠,岩体结构力学[M].北京:科学出版社,1988.

[6] 张悼元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版)[M].地质出版社,1993

[7] 吴刚.完整岩体卸荷破坏的模型试验研究,实验力学[J].1997,12(4).

[8] 白世伟,任伟中.共面闭合断续节理岩体强度特性直剪试验研究[J].岩土力学1999,20(2).

[9] 重力坝的抗滑稳定及滑动面搜索研究.[D].大连理工大学硕士学位论文, 2008

[10] 张怡霞 . 坝基深层抗滑稳定分析及破裂角的计算公式 . 四川水力发电,1982,(2):57-64..