沟口坝拦沙坝库区工程地质评价

2021-11-10王建强

地下水 2021年5期

关键词：坝址第四系壤土

王建强

(陕西省水工程勘察规划研究院，陕西西安 710003)

1 工程概况

2 沟口坝拦沙坝库区地质条件

2.1 地形地貌

沟口坝拦沙坝库区为黄土丘陵沟壑区，地势总体上呈东北高西南低的趋势。该流域属典型的黄土丘陵沟壑区，地貌由梁峁、沟坡、沟床3个单元组成，以坡为主，沟壑纵横、梁峁林立、沟谷深切、地形破碎。沟底基岩出露，覆盖较薄的壤土层，岸坡下部为新近系红粘土，梁峁被黄土覆盖。主沟道断面多呈宽“V ”形，支沟沟道断面多呈“V”字形，沟道有地表水出露。

2.2 地层岩性

库区第四系(Q)松散层广泛分布，出露的地层从新到老依次为第四系全新统人工粉质壤土、上更新统风洪积黄土、中更新统黄土状壤土及三叠系上统砂岩。

2.3 地质构造

库坝区河床下切强烈，两岸基岩出露较高，基岩上部为第四系地层，谷底基岩出露，地质调查无构造痕迹。

2.4 水文地质条件

根据含水介质特征、地下水的赋存条件和水力性质等，库区地下水类型为第四系孔隙潜水，勘察期间沟谷地表水出露。地下水的补给主要为大气降水补给，向河流沟谷排泄。

2.5 物理地质现象

库区气候干旱，昼夜温差大，物理风化作用强烈。受河流切割影响，黄土崩塌、滑坡较为发育，黄土落水洞易见，但规模较小，对坝址影响不大。

2.6 季节冻土

工程区海拔在800 m以上，为季节冻土区，一般冻结深度为1.0～1.2 m，受地形，岩性、植被和含水量影响，不同地方的冻结深度有一定差异。冻结时间一般为每年11月、12月到次年4月。

2.7 库区主要工程地质问题评价

2.7.1 库岸稳定性分析

库区岸坡地层岩性主要为风洪积黄土状壤土及新近系红粘土组成，河道冲刷较强烈，河道下切，基岩顶面出露较高，局部河床两岸基岩岸坡呈垂直状，引起上部黄土岸坡失稳，滑坡、崩塌等地质现象较常见，但规模较小，考虑拦沙坝的运行特征，不会对拦沙坝的正常运行造成影响。

2.7.2 库区渗漏

库区地形封闭，两岸塬体宽厚，不会发生邻谷渗漏。库盆周边黄土、红粘土类土属弱透水～微透水性，库区未发现有大的区域断裂通过，库盆相对完整、封闭性较好。水库淤积及蓄水后塌岸堆积物对水库区防渗有利。根据上述地质环境及水文地质条件，分析认为库区不存在永久性渗漏问题。

2.7.3 库区淹没、浸没

据调查库盆压覆范围内无可开采矿产资源及文物古迹分布，沟谷底部无耕地，水库区正常蓄水位以上无大面积的平缓台地，因此库区淹没、浸没问题可不考虑。

2.7.4 库区淤积物来源及泥石流发育情况

库区地层岩性为上、中更新统黄土及新近系红粘土，降雨冲刷的黄土红粘土是库区的淤积物主要来源。

工程区断裂构造不发育，地震烈度低，库坝区均位于支流中，流域面积较小，暴雨多发季节有一定的水土流失，但其规模一般不大。洪水下泄时虽然裹挟碎屑物质，但是总的来说沟谷未有抬高现象，河流上游碎屑物质不甚丰富，爆发泥石流的频率低。建议加强库区植被绿化，减少库区泥石流物质来源及频率。

3 坝址区工程地质条件及评价

3.1 地形地貌

沟口坝淤地坝坝址区河道由东向西汇入无定河，河水侵蚀下切强烈，河道较狭窄呈宽“V”字形态，坝轴线段谷底宽15～18 m，谷底高程859～861 m，两岸黄土梁顶高程959～993 m，河谷顺河比降约5%，沟心地表水出露。两岸岸坡不对称，左岸堆积较厚的坡积层，自然坡角25°～30°。右岸边坡上缓下陡，高程883 m以下为基岩陡坎，自然坡角大于60°。基岩上部黄土坡积45°～50°。

3.2 地层岩性

坝区基底岩性为三叠系(T)砂岩，河谷沿线及右岸岸坡大部分出露，基岩上部被第四系松散层覆盖，地层岩性由新到老简述如下：

(1)第四系全新统冲洪积堆积(Q42al+pl)砂壤土，灰黄色，不均，较湿，含零星碎石和砾石，分布于河床表部，厚度约0.3～1.2 m。

(2)第四系坡积堆积(Q4dl)，按成分可分为两层：②-1层为粉质壤土，主要分布黄土岸坡坡角处，具大孔隙，土质疏松，层厚约1～2 m。②-2层为含壤土碎石，由基岩岸坡风化、滑塌而来，堆积在河床及阶地表部。厚度1～4 m。

(3)第四系冲洪积(Q41al+pl)，按成分可分为两层：③-1砂壤土，粉粒为主，不均，主要分布在一级阶地上部，厚度一般小于1m，其下为③-2砂砾石，磨圆度较差，次棱角状，稍密-中密。

(4)第四系更新统风积层(Q3eol)黄土夹古土壤，灰黄色，以粉粒为主，土质均一，可塑，垂直节理发育，具虫孔，分布于坝区两岸丘陵沟壑区上部，厚度小于20.0 m左右。

(5)第四系中更新统风洪积堆积(Q2eol+pl)黄土状壤土夹多层古土壤，黄土状壤土呈灰黄色，成分以粉粒为主，稍湿，可塑～硬塑状；古土壤呈浅棕红色，分布于两岸中部，厚度较大。

(6)三叠系(T3h)胡家沟组砂岩，厚层状结构，水平层理发育，强风化层厚1～3 m，沟心和右岸斜坡大部分裸露。

3.3 地质构造

坝址区均以第四系松散层为主，沟心基岩出露，无断层，构造以层理和裂隙为主。

3.4 物理地质现象及水文地质条件

坝区两岸边坡极不对称，右岸基岩分布较高，中部为公路平台，岸坡整体稳定，左岸为堆积岸，坡脚分布较厚的坡积堆积层，成因主要为岸坡失稳下滑而来，且坡面冲沟发育。河谷有地表水出露，基岩岸坡可见滴状裂隙水渗出。

3.5 坝址区岩土体的物理力学性质

根据外业地质调查并参考有关工程经验，提出沟口坝坝基岩体及上覆土层的物理力学指标建议值，见表1和表2。

表1 工程区细粒土物理力学指标建议值

表2 工程区粗粒土物理力学指标建议值

表3 坝基岩体分类和物理力学指标建议值

3.6 坝址区主要工程地质问题

3.6.1 岸坡稳定性

3.6.2 砂土液化评价

坝址区基本地震动峰值加速度为0.05 g，相应的基本地震烈度为Ⅵ度，可不考虑砂土液化问题。

3.6.3 坝基渗透稳定

坝基基岩出露，⑥-2层弱风化砂岩厚层状结构，岩体完整，微透水性不存在渗透破坏。

3.6.4 黄土湿陷性问题

坝址区左岸分布④层黄土状壤土，类比同地区经验，黄土状壤土上部为自重湿陷性黄土，湿陷等级为Ⅰ～Ⅱ级(轻微-中等)，建议结合坝肩开挖，并采取翻压等方法消除湿陷性。

4 坝基(肩)工程地质评价

4.1 左、右坝肩

左岸为土质斜坡坡自然坡角30°～35°，②层坡积壤土具大孔隙，结构较疏松，抗剪强度低，岸坡稳定性差，不能作为坝基持力层，建议清除，施工开挖过程中会形成临时高边坡，建议采取工程防护措施；右岸基岩分布较高，坝坡基本位于基岩中，岸坡稳定性好，坝高883 m以上黄土岸坡较陡立，稳定较差，应采取防护措施。

4.2 坝基

坝址河谷表面覆盖有洪积①层壤土，厚度0.3～1 m左右，工程性能差，应清除；河床左岸发育一级阶地，阶面水平宽度约6～10 m，阶地呈基座形式，基岩上部③层砂砾石夹砂壤土，总厚度约5～6 m，③层地基土为强透水性，层位不均，工程性能较差，建议清除；下部为⑥-1层强风化砂岩，水平层理及裂隙较发育，弱透水性层，厚1～4 m，不宜作为大坝建基面；⑥-2层弱风化砂岩，厚层状结构，岩体完整，微透水性，为良好的大坝地基。结合槽应深入⑥-2层砂岩中。