张峰水库供水发电洞地质评价

2017-11-24孟秀玲

山西水利 2017年10期

关键词：进水塔细粒节理

孟秀玲

（山西省张峰水库建设管理局，山西晋城 048215）

张峰水库供水发电洞地质评价

孟秀玲

（山西省张峰水库建设管理局，山西晋城 048215）

通过对张峰水库供水发电洞段地表裸露基岩、隧洞中段及后段覆盖层进行实验，并对其物理力学性质做出评价。针对供水发电洞的进水塔地基、主洞段地质、支洞段施工地质进行评价，并提出施工处理措施，为工程设计、维护提供了重要依据。

供水发电洞；岩性物理力学；地质评价；张峰水库

1 工程概况

张峰水库建于山西省晋城市沁水县张峰村上游3 km的沁河干流上，是一座以城市生活和工业供水、农村人畜饮水为主，兼顾防洪、发电综合利用的大型水库。控制流域面积4 990 km2，总库容3.94亿m3，水库正常蓄水位759.0 m，工程规模为大（二）型，工程等别为Ⅱ等。枢纽工程由拦河大坝、导流泄洪洞、溢洪道、供水发电洞、渠首电站及渠首输水泵站组成。

导流泄洪洞布置于水库左岸，距左坝头430 m。溢洪道近平行布置于导流泄洪洞左侧，两者轴线距离113.5 m。供水发电洞进口在导流泄洪洞轴线左侧约48 m处，洞身从溢洪道闸室下部斜穿而过，出口接渠首电站和渠首输水泵站，输水总干渠与水电站尾水渠相接。

2 工程地质条件

供水发电洞位于左岸单薄山梁东北端部位，隧洞进口位于导流泄洪洞进口东北方向约90 m的沁河凹岸基岩陡坡处，进口洞底高程724 m，设有岸边式塔式进水塔。隧洞轴线自溢洪道引渠段底部斜穿而过，地面高程770～790 m，基岩面高程735～770 m，基岩面自上游向下游逐渐降低。

隧洞段前段地表基岩裸露，隧洞段中段及后段地段覆盖有Q2pl淡红色低液限粘土及底砾石层，厚度0～40.2 m。基岩为三叠系刘家沟组T1l-3～T1l-5岩组细粒砂岩、粉砂岩夹砾岩及泥岩。基岩各岩性物理力学性质指标见表1。

隧洞出口位于坝址左岸单薄山梁东南侧骡蹄旮旯冲沟口及东洼沟沟口洞底高程723.7 m，地面高程737.8～750 m，设有泵站和电站。

表1 供水发电洞岩石物理力学试验结果统计表

隧洞洞长564.3 m，设计洞径3 m，开挖洞径3.7 m，为有压圆形隧洞。供水发电洞桩号0+061.1之前洞轴线方向S66°E，桩号0+061.1之后洞轴线方向N88.3°E。支洞段桩号支0+000～支0+155.5洞轴线方向S66°E，桩号支0+155.5段以后洞轴线方向S。

隧洞沿线地表多被冲沟Q2pl淡红色低液限粘土层覆盖，厚度0～40.2 m，局部基岩裸露。

隧洞围岩地层岩性为T1l-2～T1l-5岩组棕红、褐黄色中厚层细粒砂岩、紫红色粉砂岩夹砾岩及泥岩。岩层产状N20°～30°E.SE∠5°～6°，呈单斜构造。隧洞围岩岩体中节理裂隙较发育，主要有两组，产状分别为：①N40°～ 60°W.SW∠50°～80°；②N20°～40°E.NW或SE∠55°～80°，裂隙发育间距0.3～0.8 m，隙宽0.1～1.2 cm，泥土充填或半充填，微张或闭合，切割较深，延伸较远，砂岩中节理裂隙较泥岩发育。基岩强风化层厚1～3 m，弱风化层厚10～15 m。

3 分段施工地质及评价

3.1 进水塔地基施工地质

进水塔开挖地基地层岩性为T1l-3岩组中厚层细粒砂岩，岩层产状N20°～30°E.SE∠5°。节理裂隙较发育，主要有一组，产状为：N36°～ 63°E.SE∠60°～85°，裂隙发育间距1～3 m，隙宽0.1～1.2 cm，泥土充填或半充填，微张或闭合，切割较深，延伸较远，砂岩中节理裂隙较泥岩发育，处于基岩弱风化状态。

进水塔开挖开挖边坡高20～46 m，地层岩性为T1l-3～T1l-5岩组细粒砂岩、粉砂岩夹砾岩及泥岩，处于基岩强～弱风化状态，节理裂隙较发育，主要有两组，产状分别为：N30°～38°E.SE∠70°～87°、N10°～35°W.NE∠68°～78°，裂隙发育间距1～3 m，隙宽0.1～1.2 cm，泥土充填或半充填，微张或闭合，切割较深，延伸较远。

进水塔开挖地基岩性为中厚层细粒砂岩，坚硬完整，处于基岩弱风化状态，承载力满足设计要求，无不良工程地质问题，与前期勘察资料一致，可以作为进口塔地基。进水塔开挖边坡岩性坚硬，地层向山体内倾斜，处于稳定状态。

3.2 主洞段施工地质

主洞段桩号0+015～0+452地层岩性为T1l-3岩组中厚层细粒砂岩、粉砂岩夹砾岩及泥岩，岩层产状N20°～30°E.SE∠5°。节理裂隙主要有两组，产状分别为为：N5°～ 35°E.NW∠55°～70°、N30°～ 70°W.NE∠70°～89°，裂隙发育间距一般3～10 m，隙宽0.1～1.2 cm，泥土充填或半充填，微张或闭合，切割较深，延伸较远，砂岩中节理裂隙较泥岩发育，大部分处于基岩弱风化状态。

分别在桩号0+030、0+040、0+065、0+070、0+155、0+180、0+188处洞顶有滴水现象，多呈点滴状渗流，流量不大。

在桩号0+030、0+040处洞顶出现契形塌落现象，塌落高度0.3～1.5 m，塌落原因是由于节理裂隙切割、层间发育薄层泥岩夹层及上部溢洪道地基开挖震动所致，已经根据设计要求进行了洞顶钢圈支撑，处于稳定状态。

主洞段主要在中厚层细粒砂岩层中通过，岩性坚硬完整，局部在粉砂岩、砾岩及泥岩中通过，基岩处于弱风化状态，成洞条件良好，隧洞上覆岩石围岩厚度10～43 m，隧洞围岩分类为Ⅲ类，与前期勘察资料一致。

3.3 支洞段施工地质

支洞段桩号支0+000（主洞桩号0+452）～支0+186，地层岩性为T1l-3岩组中厚层细粒砂岩夹粉砂岩，岩层产状N20°～30°E.SE∠5°。节理裂隙主要有两组，产状分别为为：N40°～ 85°E.NW或SE∠75°～85°、N75°～85°W.NW∠65°～80°，裂隙发育间距一般3～15 m，隙宽0.1～0.5 cm，泥土充填或半充填，微张或闭合，切割较深，延伸较远，砂岩中节理裂隙较泥岩发育，大部分处于基岩弱风化状态。

分别在桩号支0+088、支0+0133、支0+135、支0+158和支0+168处洞顶有滴水现象，多呈点滴状渗流，流量不大。

支洞段洞身大部分在中厚层细粒砂岩层中通过，岩性坚硬完整，局部在粉砂岩中通过，基岩处于基岩弱风化状态，成洞条件良好，洞顶上覆基岩厚度12～37 m，隧洞围岩分类为Ⅲ类，与前期勘察资料一致。