常 强，刘祥刚，李剑武，严 浩

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081）

1 概述

某拟建水库位于四川省广安市，水库正常蓄水位时库容约96万m3，总库容约111万m3，属小（1）型水库工程。水库开发任务主要为满足片区旅游综合开发建设，特色文旅小镇开发建设，旅游开发建设，以及景区供水，改善水生态环境等，促进片区旅游经济发展。

2 水库区基本地质条件

水库位于河谷源头段，地形上整体呈三周高、下游低地形，属“V”形河谷，谷底常年有流水，河流走向N10°—W13°，谷底高程932～985m；河谷两岸植被茂盛，以树林、灌木林及竹林为主。

库区左岸覆盖层广布，基岩出露少，下伏为二叠系上统长兴组（P3c）灰色、灰白色中厚层至厚层灰岩，中上部含燧石结核，厚170～190m，主要分布于库首左岸及河谷段，长兴组下部为含煤地层龙潭组（P3l）。右岸及库尾基岩出露多，为三叠系下统飞仙关组第一段（T1f1）紫红色、青灰色泥岩、钙质泥岩，厚125～151m，呈条带状出露于库区中部至库尾段及右岸山坡。

库区位于华蓥山复式背斜带次级向斜天池向斜西翼，库区未见较大断层发育，仅左岸发育一小断层，受断层影响小，整体属单斜构造，产状较稳定，岩层产状N15°～20°E/SE∠25°～40°。

3 库区渗漏条件研究

3.1 岩溶渗漏

（1）岩溶水文地质条件。工程区位于华蓥山复式背斜中部水文地质单元内，工程区及周边出露地层长兴组属强岩溶含水透水层，飞仙关组第一段及龙潭组属相对隔水层。天池向斜轴线位于水库右岸，根据区域地质构造特征，工程区岩溶水文地质单元主要位于天池向斜之严家河水文地质单元。该单元内地下水主要受大气降水补给，向斜南端仰起，呈“碗状”，北端倾覆，东西侧耸立。在飞仙关一段及龙潭组相对隔水层的作用下，形成封闭式岩溶汇水区，地下水系统主要藏于长兴组可溶岩内，横向上整体为一封闭地下水系统，沟谷局部切割形成排泄；纵向上主要受地层岩性和构造因素的控制，沿岩层走向方向向北侧低矮沟谷排泄。

受地质构造及地下水作用影响，工程区岩溶形态主要有溶洞、落水洞、岩溶管道等。根据现场地质测绘、钻孔及物探测试成果，溶洞及落水洞均发育于长兴组灰岩内。结合物探测试成果，库区可溶岩区存在多处溶蚀破碎区及溶洞分布异常区，岩层走向方向上，岩溶发育区整体高程相差不大；在岩层倾向方向上，溶洞区、溶蚀破碎区及钻孔揭露溶洞区，方向上整体与倾角相近。根据岩溶发育现象及可溶岩分布规律，水库区岩溶发育特征整体以沿层面发育为主，沿裂隙发育为次，沿结构面发育有岩溶管道。

为查明岩体透水性能，进行压水试验。根据压水试验数据，长兴组灰岩、燧石灰岩上部弱风化岩体以中等透水岩体为主，局部为微至弱透水岩体；下部微新岩体以弱透水岩体为主，少量为中等透水岩体；钻孔揭露的局部溶洞段为管道性渗漏。

（2）岩溶渗漏分析。水库区整体位于华蓥山山脉一级台地上，河谷常年有水流，地下水主要沿纵向通道向北侧低矮沟谷排泄，局部低矮区出现岩溶泉，向河谷排泄。水库可溶岩区地表覆盖层分布广，地表未见溶洞、落水洞分布，河谷内基岩溶缝发育，钻孔及物探测试揭露岩溶发育，风化岩体透水率高，岩体内分布有沿结构面发育的岩溶管道。

综上分析，水库蓄水后，可通过地表溶缝、风化裂隙及未揭露的其他溶蚀现象向岩溶管道渗漏，进一步沿纵向通道向下游低矮地区渗漏，导致库区存在岩溶渗漏问题[1]。

3.2 受煤矿采空区影响渗漏

（1）采空区与水库位置关系。水库区域及周边分布大量煤矿，主要有李子垭煤矿和严家河煤矿。目前，煤矿均已关停，封闭井口。水库与周边煤矿采空区及巷道位置关系图如图1所示。

李家沟煤矿：+590m岩石巷道位于库区正底下，离地表高差约370m；+658m巷道位于库区外围西侧，离水库边缘距离约70m，离地表高差约350m；煤矿采空区位于水库左岸外围，离水库边缘最近距离约90m，采空区高程约717～900m，采空区埋深约180～336m，采空区离水库最近处，高差约213m。

严家河煤矿：进出口巷道位于库内，底板高程约939m；风井巷道位于库区左岸外围，与库区边界距离约10m，煤矿采空区位于库区外围西侧，位于李家沟煤矿采空区西侧，离库区距离大于400m，开采高程部分低于库底，部分高于库底。

图1 水库与周边煤矿采空区及巷道位置关系图

（2）采空区渗漏分析。水库左岸及河谷整体离采空区及巷道较近，库内分布有煤矿进出口巷道。左岸沿线各煤矿边界交叉，有巷道贯通。严家河煤矿所采K6煤层位于P3l相对隔水层顶部，与库区间仅分布有P3c强岩溶透水层；李家沟煤矿主采K1煤层位于P3l隔水层底部。根据钻孔揭露，左岸及河谷可溶岩区地下水低平，山体一定范围内地下水已受煤矿采空区影响，地下水动力特征转变为河水补给地下水。根据现场访问调查，受煤矿开采影响，左岸原冲沟顶部泉水点消失，河水水量变小。

水库区含煤地层P3l主要为泥岩、粉砂岩夹灰岩，所含煤层为K1及K6煤层，K1煤层位于底部上方约11m处，包括K11和K12两层，K11层纯煤厚0.22～2.95m，K12层纯煤厚0.58～1.74m，两层间隔0.96～5.5m，间隔岩体为泥岩及砂质泥岩。根据《煤矿采空区岩土工程勘察规范》（GB 51044—2014）[2]，当煤层倾角小于55°时，结合煤层分布位置及覆岩情况，采空区垮落带高度Hm及裂隙带高度Hli计算公式如下：

式中：M为煤层厚度，取累计开采厚度为2.95+1.74+0.96=5.65m，计算垮落带高度Hm为14.6m，裂隙带高度Hli为73.3m，合计87.9m。

P3l内上部弯曲带厚度为17～25m，厚度整体较薄，且局部影响裂隙已基本发育至长兴组灰岩底部，存在库水通过可溶区向下部采空区渗漏通道，作为相对隔水层防渗依托可靠性差。综上分析，水库蓄水后，存在库水透过可溶岩地层向煤矿采空区及巷道渗漏[3]，煤矿进出口巷道及风井巷道向采空区渗漏问题。

4 防治研究

针对水库渗漏问题，在主要渗漏区选择以下两种防渗方案进行比较。

方案一：于库首左岸及河谷可溶岩区采取地表铺盖防渗，防渗区向泥岩区延伸一定范围，并对后期开挖发现岩溶管道及强溶蚀带进行专门开挖换填加固防渗处理。在水平防渗边界处采取一定的垂直防渗处理措施，垂直防渗采用平行层面的斜孔灌浆防渗，防渗底界按岩体透水率q＜3Lu考虑。铺盖防渗水平投影面积约25401m2，垂直防渗面积约7550m2。采用该防渗方式，右岸可防止库水通过强风化及弱风化泥岩裂隙、卸荷岩体经可溶岩区向采空区、巷道及下游渗漏，左岸及河谷区可基本隔断库水通过可溶岩区向采空区、巷道及下游渗漏，防渗效果好，风险小，但需考虑河谷及左岸区域地下水对防渗底板的顶托作用[4]。

方案二：沿坝轴线方向，于左岸及谷底采用悬挂帷幕防渗，以物探测试岩溶异常区下边界为底界，底界高程约864m；左岸进入相对隔水层龙潭组（P3l）内10m；防渗面积约37363m2。水库区左岸分布有严家河煤矿进出巷道及风井，底部存在煤矿采空区及巷道，上部为长兴组灰岩、燧石灰岩区，岩溶发育，局部岩体透水率高。采用该防渗方式，可基本隔断库水向下游渗漏，但库首左岸及河谷可溶岩分布广，受岩溶及采空区影响，蓄水后，存在库水向采空区及巷道渗漏的风险。

综合分析比较，推荐采用方式一防渗方案。根据方案一布置，左岸及河谷铺盖防渗区可基本隔断库水通过可溶岩区向采空区、巷道及下游渗漏，防渗效果好。坝基及左坝肩接水库左岸区铺盖防渗后，可有效解决大坝左岸渗漏问题。右坝肩泥岩区，采用垂直悬挂帷幕防渗，可解决右岸库水绕坝渗漏问题[5]。

5 结论

文章通过对该拟建水库库区地质条件分析，查明了水库渗漏条件边界，并对渗漏条件进行了系统分析，提出了两种防渗治理方案。通过比选两种防渗方案，推荐方案一，该方案防渗效果好、风险小。