砾岩岩溶与水库渗漏

PAGEPAGE4砾岩岩溶与水库渗漏研究摘要：在岩溶地区建坝，岩溶水库的渗漏是首要的水库工程地质问题；而砾岩岩溶相对研究广泛的碳酸盐岩溶来讲具有其本身的特殊性。本文以铜头水电站水库为例，分析研究了砾岩岩溶的特点、发育规律以及水库渗漏评价。关键词铜头电站砾岩岩溶水库渗漏1.基本条件铜头水电站位于四川省芦山县境内。装机容量4×20MW，坝高75m，水库正常蓄水位760m，库容0.225亿m3。水库所在河谷（宝兴河）自北西向南东流经工区，枯水期河水位为700m。如图1所示，水库左右两侧分别有双石河及老厂河两条低邻谷存在，距水库的最短距离分别为7.0Km及6.0～8.0Km。图1工区水系及岩溶水流向分析示意图2.与岩溶相关的地质条件概况工区位于龙门山前山褶断带内，主要构造有芦山向斜及双石断层（龙门山主边界断裂西南段分支断裂）。芦山向斜走向N25°E，延伸长度87Km，两以基本对称，岩层倾角21～30°，水库位于该向斜的北西翼。双石断层总体产状N25°E／NW<45°，属压扭性断裂在库尾朱砂溪处横穿水库。水库区库尾～库区中部出露三叠系、侏罗系及白垩系天马山组（K1t）为一套河湖相沉积的粘土岩、砂岩等非可溶岩石。库区中部～库首依次出露白垩系夹关组（K1j）、关口组（K2g）及下第三系名山群（E1-2mn）为一套巨厚古洪积扇堆积的砾岩。组成砾岩的砾石与胶结物含量分别60～70％及40～30％，孔隙式胶结；砾石成分以灰岩～白云岩类岩石为主，胶结物成分以钙质或钙泥质为主，为一套可溶性岩石。3.砾岩岩溶发育的物质基础：工区白垩系及下第三系砾岩之砾石成分以可溶性的灰岩～白云岩为主，具粗粒结构的明显特征。其岩石化学分析成果见表1。工区砾岩化学成分表表1舍层位榨岩石名称总化学成分及含凯量（％）森CaO/M吐gO惯SiO2牵Fe2O3斜Al2O3里CaO遣MgO嘱K净2镰j季砾岩编14.8件3图～姨3.70膀1.罢5央～遇1.0鞋2.2帖8稿～乌1.27项35.糕5中～鹅41.55授7.6验7塌～繁8.90老4.6扛3驶～蓬4.67躬K之2g课11.1座4弟～铲16.72粱1.激0势～细0.55记2.2挖3炒～咽1.15辫32.9惹4识～眼38.87渴9.0椒0捞～纽7.56销9.渠0练～翠7.56邪E腥1-2mn偏11.82岛1.08狱1.40老42.68呀4.38牛9.74浩据有关资料，胖灰岩需的帽C壁a包O/稼MgO>2盼2举，虫白云岩的菠CaO/Mg园O<2.疲由每表等1墓可知，本区砾且岩伙CaO/Mg谷O君为宰4.63-9丘.7值4息，其可溶性介洒于灰岩与白云弦岩之间，由此淘本区岩溶发育滚规模亦应小于赚灰岩地区岩溶零。库蕉匙禽诵刻也4.务岩溶形态及发屡育规律投4.盾1犬形态岩溶辆本区气候温热党多雨，多年平擦均降雨量香1311.2订mm靠。在地表水及芽地下作用下，榆砾岩中发育了猪以下主要岩溶湾形态。热夺吹溶蚀洼地：主阴要分布于水库储两珍岸必130睁0猪～赵1000拳m蜜高程的分水岭茶地带，形状多择为椭圆，长轴百方向以北西居秀多，大都柱达并10完0哥余米。其底部怎有落水洞或溶吼蚀裂隙与水平加溶洞相通。绵特搏溶洞：工区共难计调查溶雕洞带4育3后个，其中可测户深度小于撤10乱0保米建的计史有韵3博1争个，意占绳72站%宾。其余者大深帖度为蜻150驾0陡米输（育k罗3钩2乏号洞，洞口高代程廊110飞0散米炸）。溶洞底板磨倾向现代河流疼。昆垫央溶隙：主要沿督构造裂隙溶蚀券加宽而成，一盯般宽拜度柔10乒-50龙cm池，大迎者亦100捐-200围cm耻，充填土夹砾德石。溶隙构成序了岩溶垂直循仅环与水平循环阀（以溶洞为主挠）的水力联系泊通道。销意肆漏斗：主要分还布好于针Ⅳ晃、纺Ⅴ恐级阶地阶面上跳，系阶地基座解岩石溶蚀塌陷横而成；多呈不德规则椭圆状，拥长轴数米～数鞭十米劣不等，漏斗为思地表径流入渗姿汇集口。澡4.2抽缎岩溶发育规慨律表采促她胆砾岩岩溶本身钳发育强度，与博砾岩砾石成分未及胶物中钙质胆含量的变化有兔关。例呜如易:谨名山冒群跨(爽E际1-2捷mn社)笔砾岩沿走向在站工区南西和北快东方向厚度有溜变薄的趋势，爪砾石含量亦减裳少，且胶结物文中泥质物成分拢也逐渐增多，送其岩溶发育强缴度也相应较弱岛。工区第四层竟砾岩胶结物的箱钙质较第五层裤为少，第四层川岩溶发育强度避也明显较第五续层为弱。类劲科坡岩溶发育方向弃，受构造线发迹育方向控制。祝库区位于芦山售向斜北西翼，祖水库河谷在本崭段表现为横向蛋河谷，易于接酸受大气降水和超地表径流渗入垄，利于岩溶发崖育罚.穴如灵鹫山以东胖，大坪山分水毁岭地段，水平忘岩溶主要沿岩卫层走向发育便全是证明。本区穿发育北东，北虚西向两组构造自裂隙，为地表罢水下渗刨造了橡条件。区内裂迅隙与水平溶洞冷发育方向也基她本一致。就岩间溶发育的优势厦方向与河谷关顾系而言，区内晕岩溶乔以糠“扣横向岩溶环”乞为主。并画末岩溶的垂向分扒布与新构造运滚动具有一定对誉应关系。工区挎溶洞分布高程户的频率统计曲业线如匙图军2禾所示，表明区宁内岩溶分布具雀垂直分带性。抵经综合分析研驻究，与区内新烛构造运动间歇绘性抬升相对应浸，本区岩溶可捆分为三匹期能(滑见剩图库3脊)远，各期主要特信点如修下贡:雾聋普Ⅰ蒙期刊:荷相当于下更新口世以前时期，油主要发育于河度谷两岸高乏程倘1300-9丑0艰0零分水岭地带。第以灵鹫山，大历坪山一带岩溶勤为代表。其特丝点植是丰:若溶蚀洼地规模浑大，水平溶洞纪延伸长度一般益在萌50女-300感m嫁之间，最长达浮1500油m炒(拔k践32庄，洞口高程现110剖0束米形)惰。搁Ⅱ滤期筛:炎相当于下更新脆世时期，驴即晒Ⅴ拍级阶地形成时牢期。其岩溶形调态主要为小规盆模的溶蚀漏斗焦，溶隙，水平道溶洞等，分布暴于灿900滔-810足m腹高程，水平溶昆洞主要袭有盖Ⅴ情级阶地前缘的挥k算8弄与肯k偶2宪号溶洞及堰头怖沟右岸的坦k云7带号溶洞，主要僚特点是各岩溶画形态悄较劈Ⅰ塞期为小，水平般溶洞延伸长度芦一般在几十至锅百余米之间闯。雪气萍工区溶洞频率偶统计曲线较图丘3秋工区三期岩溶监分布示意图孕Ⅲ呼期于:男相当于中期更痕新统至全新世尽时期，拍即氧Ⅳ足级阶地妖至休Ⅱ郊级阶地形成时婚期，分布巾于丰780篮-700既m奶高程的水库河赔谷两岸。其主船要特点是水平沾溶洞除骡k白2不号洞延伸长度昌约缩150记m狮外，其余均不睁足掏100寸m征，且发育方向枕大都垂直于河茧流，洞内流哪量箱0宋。建0-握0躬。勉571/奋s毛.惩厦漏综上所述，各甩期岩溶在发育俊规模上具双有列Ⅰ浴期桐>远Ⅱ去期址>剩Ⅲ木期之特怀点楚.贵5蜜.责岩溶水动力特鄙征窄:培5.1货左岩溶水的补、依径、洽排展:刚大气降水及地赌表径流通过溶乐蚀洼地、漏斗作、溶隙组成的宁垂直岩溶带向弦以溶洞为代表等的水平岩溶带缝运移，以管道杯流形式集中排际泄于当地河谷董中。经综合分驼析，区内岩溶祖水径流，排泄善如毫图厅1讯所示。据调查抚访问，本区内暮各主要溶洞大守雨后均有洪水令泄出，表明其封延伸长度短，戚补给途径较近抗，其含水介质翠以管道系统为菠主。筹5.2比允岩溶水的垂直杜分带性：如前容所述，本区岩敢溶发育分为三敞期，故岩溶水竭的分布与三期绕岩溶的发育完军全一致。每期醒岩溶的上中部叫位，其岩溶形的态以溶隙，溶安蚀洼地及漏斗纽为主，属岩溶刺水的垂直循环痕带，地下水以轨脉状为主，具恰分散流的特点流；每期岩溶的弦下部，其岩溶泛形态以水平岩煎溶为主，属岩扫溶水水平循环排带，地下水以逗管道流形式为文主，具集中渗朴流的特征，在沿富水性方面，浓与三期岩溶相固对应，亦化具旺Ⅰ变期坐>煮Ⅱ冈期区>括Ⅲ谅期的明显特征马。据地质测绘器调查：水库河散谷两岸的地下辽水出露高程均销高于转760兆m疼水库正常蓄水询位。般妹贪上述分析研术究表明，库区默岩溶牢属诞“遇补给峰型开”刊（即两岸地下粮水补给河水）陕河谷水动力类级型。其特点如冒下：同a炊.概刊河谷（水库河巷谷或邻谷）为僚当地排泄基准词面；松b.映两岸均存在地雕下水分水杀岭世(含由于水库两岸卫地下水出露点业高于正常库水柳位梢760初m附，因而地下分再水岭高程亦高图于昼760缸m攻)掩。被c.晋本区河谷之间核的岩溶（特别宋是水平溶洞）亩延伸长度不超割过梨1500m林，未贯穿库盆决与邻谷间的河状间地块。都6知.漆水库岩溶渗漏明评价闹罩僚如触图炊1另所示，水库左贤右两侧分别有倚双石及老场河攻两条主要低邻浮谷存在，距水沈库最短距离分瞎别是赔7.0楚km祖及近6.0摔-8.0伯km锋。买6.1师规Ⅰ功期伯与瓦Ⅱ锡期岩溶分布于寨商骆程催1300柴-900忧m副及蚀900赶-810陵m撇，高于正常水们位嫁760访m葡，与水库渗漏骗无关，而坑仅哄Ⅲ玻期岩溶与水库脑渗漏有关。登6.2低网受构造控制及箭地下水运动牵雕制，库区岩溶白主要表现为近蹄于垂直河凭流永“蜡横向岩埋溶汇”料，因而水平溶且洞可能构成水传库集中渗漏的刮通道。而对岩季溶形态规律，牧岩溶垂向分带蠢的研究表明，穗第若Ⅲ哀期岩溶之水平矩溶洞延伸长度玉不足裳10匙0兄米债，远不及邻谷反到水库的最短银距离。另外，影岩溶水动力特虏征的分析亦表钟明，河谷两岸玉均存在高于正升常库水位林760死m竟的底下分水岭洲，虾故聋Ⅲ济期岩溶除与近澡坝渗漏有关外霜，不构成水库臭向邻谷集中渗娘漏的通道。炼7.茫促结论及体会：兆7蚂.铜１本区砾岩纪的耍C竿aO/MgO绒值介于灰岩与祸白云岩之间，皇从而决定了其尺岩溶规模小于辅灰岩地区岩溶元，这是本区砾垦岩岩溶的突出归特点。湖7谅.芳２经综合分截析研究，与水靠库渗漏相关的彩第警Ⅲ部期岩溶之水平剥溶洞延伸长度唤不足瓦10棒0乳米衬，远不及邻谷稼到水库的最短亦距离，不构成揭水库向邻谷渗钓漏的通道。乳7毙.毯３岩溶渗漏秧在水库工程地你质勘察中往往众是一个重要且瓶较复杂问题，妹但通过对岩溶广系统（岩性、到构造、地貌、虫岩溶形态及