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浅析黄山前水库除险加固工程地质问题及评价
作者：陈夫鑫 田 源 来源：《硅谷》2008年第16期
[摘要]黄山前水库由于长期运行，也不同程度地存在病险问题和安全隐患，因此对黄山前水库存在的问题进行分析和综合的工程地质评价是十分必要的。提出黄山前水库运行中存在的问题，并对水库进行调查分析，做出简单工程地质评价，为水库除险加固工程设计提出个人建议。
[关键词]水库除险加固 工程地质 地质勘察
中图分类号：TV5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0820077－01
一、工程概况
黄山前水库位于枣庄市山亭区东南部约11km，紧邻付庄乡白庄村，新薛河支流上游，坝址以上控制流域面积6.9km2，总库容108万m3，兴利库容35万m3，是一座具有防洪、灌溉、养殖等综合效益的小⑴型水库。枢纽工程主要由大坝、溢洪道、放水洞等组成。水库地理位置重要，保护下游康宅村、白庄村、白庄村及下游的付庄乡等2万人口，4万亩耕地，保护下游枣木高速公路、店韩一级公路等重要交通干线。
黄山前水库建成于1966年10月，大坝为均质土坝，坝长461.8m，坝顶高程实际达到247.～248.11m，最大坝高24.8m，坝顶泥土路面，坝顶宽度2.3~3.0m。上游坝坡为干砌乱石护坡，凹凸不平，大面积散乱，上游坡比为1：2.23～1：2.96。下游坝坡无护坡措施，杂草丛生，坡比不均一，为1：2.0～1：2.44，坝面及坝脚无排水设施。溢洪道明槽宽20m左右，底高程241.35m。溢洪道下游泄槽不明显，泄槽底冲坑明显。溢洪道原设计最大泄洪为265m3/s，右侧现状挡墙不足，溢洪时洪水过溢洪道下游四溢，对下游坝脚及附近农田冲刷严重。现状放水洞为分级位于大坝桩号0+282.5处，浆砌石盖板涵洞，洞口尺寸0.6m×0.8m，洞长73m，进口底高程为233.95m。
黄山前水库由于地形、地貌、地质条件变化较大，加之当时工程未严格按基建程序建设，在工程质量上存在问题较多，由于长期运行，也不同程度地存在病险问题和安全隐患，因此对黄山前水库存在的问题进行分析和综合的工程地质评价是十分必要的。
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二、地质勘察中存在的工程地质问题、评价及结论
（一）水库库区。库区主要存在的工程地质问题及评价有：1.库区渗漏：库区上游低山环绕，靠近分水岭，库区为一相对汇流洼地，上游诸河流皆汇入水库，河流间分水岭山体高大宽厚（一般超过1km），高出河床超过80m，有石灰岩岩体组成，透水性较强，水库内石灰岩存在较大的溶隙、裂隙，造成了水库的蓄水大量的流失，在溢洪道的上游150m左右的库区内，靠近库的左岸是库区的主要渗漏点，因此黄山前水库存在较为严重的库区渗漏；2.库岸稳定：库区地处低山丘陵区，周边山体多成浑圆状，底部平缓，上部陡峭，临水坡基本为缓坡的山体，多为裸露的岩石，局部第四系含砂壤土覆盖，整体性较好，节理裂隙一般呈闭合状，延伸较短。上部陡峭部分多为灰岩，产状近水平，距库区较远；从各节理面的组合分析，未形成不利于库岸边坡稳定的组合，且水库已运行四十余年，目前库岸已基本稳定。除险加固完成后，库水位的抬高，不会产生较大规模的库岸再造；3.固体径流淤积：该水库固体径流主要来源主要是库区周围风化岩碎屑，经现场踏勘，分水岭处出露基岩分布少量岩石碎块，山坡较陡，暴雨季节风化的岩石颗粒及碎块极易被地表径流带入库内。库区山体植被稀少，冲沟较发育，基岩裸露，表层风化破碎物质，极易被雨水冲蚀流入库内，加上人工开山造田、局部小规模的库岸再造，汛期入库洪水携带大量泥沙入库，固体径流来源较丰富，易产生库区淤积问题。因此，应做好库区水土保持、植树造林、整治冲沟，以减少固体径流来源，削减水库淤积量；4.诱发地震：水库地处构造相对稳定地块，无断裂穿过坝址，岩体裂隙发育强裂，地应力容易消散，不易集中。库区地下也没有吸水矿物存在，不存在地下水深部循环的地质条件，地下应力场改变轻微，水库产生诱发地震的可能性极小。
（二）大坝坝体。大坝上部为壤土填筑，填筑质量一般，其粘粒含量为21.5～35.2%、塑性指数为12.9～15.1，基本符合均质坝土料技术要求，局部数值偏高；渗透系数为1.62×10-5～8.7×10-4cm/s，具弱～中等透水性。大值平均值6.60×10-4cm/s，大于1.00×10-4cm/s试段占75%，不符合均质坝土料技术要求。壤土击实后最大干密度为1.66g/cm3，现状干密度为1.49～1.g/cm3，平均值为1.57g/cm3，对应压实度为0.90～0.99，平均值为0.95，小于0.96压实度，压实度不满足要求；大坝坝前护坡石碎石垫层粒径大小不一，级配不良，并发现无垫层，护坡石直接放在坝体上，不符合反滤层要求；大坝后坝坡无护坡，坡面高低不平，无横向排水沟，雨水直冲坡面，对坡面产生影响；大坝无沉陷、位移、渗流、渗漏观测设施，无观测专用仪器、仪表；坝体填筑不均匀，标贯击数N63.5为3.8～7.9击，标贯击数N63.5较小，局部呈可塑状态，不利于坝体稳定。根据土工试验的细粒含量分别为62.2%和67.8%，依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）附录M，坝体壤土渗透变形的形式为流土。坝体壤土的允许水力比降为0.5。
（三）坝基。黄山前水库坝基由寒武系石灰岩组成。灰色,青灰色,厚层状,层理清晰,化学结构,块状构造,节理发育，具有针孔状溶隙，平均饱和单轴抗压强度为63.06Mpa，坚硬岩,较完
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整，坝址区没发现有断层，岩体基本质量等级为Ⅱ级。坝基下伏寒武系石灰岩，裂隙较发育，具中等～强透水性，是坝基渗漏的主要通道，经计算结果可知，大坝坝基年渗漏量约17.81万m3，占兴利库容的50.9%，渗漏非常严重，再加上库区的渗漏，渗漏量非常大，基本上造成了水库无法蓄水，建议采取必要的工程处理措施。
（四）溢洪道。溢洪道出露寒武系张夏组石灰岩，坚硬岩,较完整，岩体基本质量等级为Ⅱ级，岩性较为单一，无软弱层，抗冲刷能力强。溢洪道底部凸凹不平，溶蚀严重，对泄洪不利，并影响岸坡稳定，具中等～强透水性，抗渗稳定性差。溢洪道属岩质低陡峻边坡，无软弱结构面，现状基本稳定，一般不会发生滑坡不良地质现象。左岸裸露岩石裂隙发育，右岸挡墙不足，溢洪时洪水过溢洪道下游四溢，建议对溢洪道进行开挖治理，并采取必要护砌工程。 （五）放水洞。放水洞出露地层主要为坝身填土，由人工填筑壤土组成，分布洞身两侧及上部。放水洞洞基为石灰岩，岩性较为单一，无软弱夹层，一般不会产生较大的沉降变形，石灰岩允许承载力建议采用1500KPa。基础底面与石灰岩之间摩擦系数f建议采用0.60，抗剪断摩擦系数f`建议采用0.8，抗剪断粘聚力C`建议采用0.6Mpa，具中等～强透水性，抗渗稳定性差。建议采用工程处理措施。现放水洞各级进水口盖板缺失严重，无法正常控制放水量，造成了水资源的浪费；盖板涵洞口处淤积严重，有漏水现象，洞内有明流；放水洞结构型式不符合抗震要求；放水洞无启闭机，放水洞使用不方便，建议拆除重建放水洞。
三、结论与建议
工程地质勘察是水利工程建设的基础工作，直接关系到水库的运行安全、建设周期和工程造价。建议对小一及小二型水库都必须进行详细的、全面的工程地质勘察。小一型病险水库工程地质是一个复杂的工程地质问题，应根据工程规模、类型及地质条件，结合当地建设经验等综合分析确定。
参考文献：
[1]何佩德等，小型水库除险加固[M].水利电力出版社1987. [2]王兴域等，枣庄市水利志[M].山东省新闻出版局（1988）-051号.
[3]《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）[M].中国计划出版社，1999.
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[4]王海平等对病险小型水库除险加固有关问题的探讨[J].水利建设与管理2008年28卷1期59-60.
[5]《堤防工程地质勘察规程》，中国水利水电出版社，1997. 作者简介：
陈夫鑫，男，汉族，山东省枣庄市，枣庄市水利综合服务站助理工程师，大专，研究方向：水文地质与工程地质。
