礫巖巖溶與水庫滲漏

礫巖巖溶與水庫滲漏研究摘要：在巖溶地區(qū)建壩，巖溶水庫的滲漏是首要的水庫工程地質(zhì)問題；而礫巖巖溶相對(duì)研究廣泛的碳酸鹽巖溶來講具有其本身的特殊性。本文以銅頭水電站水庫為例，分析研究了礫巖巖溶的特點(diǎn)、發(fā)育規(guī)律以及水庫滲漏評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞銅頭電站礫巖巖溶水庫滲漏1.基本條件銅頭水電站位于四川省蘆山縣境內(nèi)。裝機(jī)容量4×20MW，壩高75m，水庫正常蓄水位760m，庫容0.225億m3。水庫所在河谷（寶興河）自北西向南東流經(jīng)工區(qū)，枯水期河水位為700m。如圖1所示，水庫左右兩側(cè)分別有雙石河及老廠河兩條低鄰谷存在，距水庫的最短距離分別為7.0Km及6.0～8.0Km。圖1工區(qū)水系及巖溶水流向分析示意圖2.與巖溶相關(guān)的地質(zhì)條件概況工區(qū)位于龍門山前山褶斷帶內(nèi)，主要構(gòu)造有蘆山向斜及雙石斷層（龍門山主邊界斷裂西南段分支斷裂）。蘆山向斜走向N25°E，延伸長度87Km，兩以基本對(duì)稱，巖層傾角21～30°，水庫位于該向斜的北西翼。雙石斷層總體產(chǎn)狀N25°E／NW<45°，屬壓扭性斷裂在庫尾朱砂溪處橫穿水庫。水庫區(qū)庫尾～庫區(qū)中部出露三疊系、侏羅系及白堊系天馬山組（K1t）為一套河湖相沉積的粘土巖、砂巖等非可溶巖石。庫區(qū)中部～庫首依次出露白堊系夾關(guān)組（K1j）、關(guān)口組（K2g）及下第三系名山群（E1-2mn）為一套巨厚古洪積扇堆積的礫巖。組成礫巖的礫石與膠結(jié)物含量分別60～70％及40～30％，孔隙式膠結(jié)；礫石成分以灰?guī)r～白云巖類巖石為主，膠結(jié)物成分以鈣質(zhì)或鈣泥質(zhì)為主，為一套可溶性巖石。3.礫巖巖溶發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)：工區(qū)白堊系及下第三系礫巖之礫石成分以可溶性的灰?guī)r～白云巖為主，具粗粒結(jié)構(gòu)的明顯特征。其巖石化學(xué)分析成果見表1。工區(qū)礫巖化學(xué)成分表表1異層位襲巖石名稱寒化學(xué)成分攀及含量（窮％）進(jìn)CaO/夫MgO疾SiO2廟Fe2O清3令A(yù)l2O恭3妥CaO安MgO紐K報(bào)2妥j似礫巖輩14.8抖3攔～戚3.70群1.聾5璃～銹1.0艦2.2榆8暫～罪1.27鹽35.若5假～符41.5揪5豪7.6備7獻(xiàn)～致8.90蝦4.6層3廉～盈4.67雖K隔2g畝11.1燦4誰～舊16.7筐2航1.份0困～寸0.55采2.2觸3沫～洲1.15揉32.9誠4師～竭38.8評(píng)7例9.0楚0艦～母7.56幟9.劇0倘～漂7.56師E杏1-2m需n嗽11.8細(xì)2紐1.08稻1.40舅42.6艱8就4.38壞9.74據(jù)有關(guān)資料，灰?guī)r的CaO/MgO>22，白云巖的CaO/MgO<2.由表1可知，本區(qū)礫巖CaO/MgO為4.63-9.74，其可溶性介于灰?guī)r與白云巖之間，由此本區(qū)巖溶發(fā)育規(guī)模亦應(yīng)小于灰?guī)r地區(qū)巖溶。4.巖溶形態(tài)及發(fā)育規(guī)律4.1形態(tài)巖溶本區(qū)氣候溫?zé)岫嘤?，多年平均降雨?311.2mm。在地表水及地下作用下，礫巖中發(fā)育了以下主要巖溶形態(tài)。4.1.1溶蝕洼地：主要分布于水庫兩岸1300～1000m高程的分水嶺地帶，形狀多為橢圓，長軸方向以北西居多，大都達(dá)100余米。其底部有落水洞或溶蝕裂隙與水平溶洞相通。坡4晨.1.姑2劉溶洞：工潤區(qū)共計(jì)調(diào)蚊查溶障洞稈4騾3扇個(gè)，其中襲可測(cè)深度湖小贊于尤10條0夸米的計(jì)藥有失3同1擊個(gè)，壯占贈(zèng)72衛(wèi)%留。其余者遮大深度景為校150振0既米（諸k亮3壟2谷號(hào)洞，洞燃口高炸程行110貨0芝米）。溶師洞底板傾勉向現(xiàn)代河妻流。次4.您1.肆3粉溶隙：主貫要沿構(gòu)造與裂隙溶蝕俘加寬而成觸，一般寬步度屑10-5為0帖cm辛，大步者瑞100-虛200乖cm蝦，充填土叮夾礫石。陶溶隙構(gòu)成眾了巖溶垂擇直循環(huán)與汁水平循環(huán)怪（以溶洞嗽為主）的協(xié)水力聯(lián)系啦通道。殲4.艙1.權(quán)4斥漏斗：主僵要分布蘋于具Ⅳ韻、味Ⅴ頭級(jí)階地階鋤面上，系些階地基座陶巖石溶蝕聲塌陷而成辣；多呈不臨規(guī)則橢圓烘狀，長軸驢數(shù)米～數(shù)約十米不等謀，漏斗為塵地表徑流避入滲匯集宰口。輛4.2蠻程巖溶發(fā)育池規(guī)劍律暈遙4.損2.1會(huì)膠礫巖巖溶影本身發(fā)育扇強(qiáng)度，與監(jiān)礫巖礫石悟成分及膠潛物中鈣質(zhì)尼含量的變?cè)龌嘘P(guān)。否例超如艇:泉名山女群困(覺E漸1-2牛mn丹)爹礫巖沿走躲向在工區(qū)青南西和北甲東方向厚永度有變薄吐的趨勢(shì)，確礫石含量駐亦減少，拐且膠結(jié)物舍中泥質(zhì)物夾成分也逐轟漸增多，插其巖溶發(fā)歡育強(qiáng)度也脅相應(yīng)較弱伙。工區(qū)第斜四層礫巖演膠結(jié)物的黃鈣質(zhì)較第逃五層為少嗎，第四層采巖溶發(fā)育絕強(qiáng)度也明飲顯較第五檢層為弱。夫4.竹2.2勇您巖溶發(fā)育機(jī)方向，受繞構(gòu)造線發(fā)拒育方向控玻制。庫區(qū)穗位于蘆山躬向斜北西冰翼，水庫邪河谷在本蟻段表現(xiàn)為身橫向河谷幻，易于接抽受大氣降旅水和地表嬸徑流滲入萄，利于巖商溶發(fā)武育吊.薦如靈鷲山丟以東，大思坪山分水安嶺地段，期水平巖溶虎主要沿巖肝層走向發(fā)宅育便是證議明。本區(qū)土發(fā)育北東金，北西向催兩組構(gòu)造蟲裂隙，為昨地表水下凈滲刨造了撕條件。區(qū)戰(zhàn)內(nèi)裂隙與外水平溶洞逮發(fā)育方向陷也基本一黎致。就巖筆溶發(fā)育的礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)方向捷與河谷關(guān)無系而言，密區(qū)內(nèi)巖溶州以抗“主橫向巖溶況”典為主。怖4.歸2.改3累巖溶的垂泄向分布與刃新構(gòu)造運(yùn)忠動(dòng)具有一策定對(duì)應(yīng)關(guān)似系。工區(qū)毒溶洞分布觀高程的頻港率統(tǒng)計(jì)曲膨線如濕圖槽2嘉所示，表企明區(qū)內(nèi)巖昆溶分布具胞垂直分帶接性。減經(jīng)綜合分唇析研究，析與區(qū)內(nèi)新嚴(yán)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)頌間歇性抬揚(yáng)升相對(duì)應(yīng)評(píng)，本區(qū)巖柴溶可分為婚三勸期壩(邪見湖圖戲3賤)然，各期主時(shí)要特點(diǎn)如泡下錘:站Ⅰ勸期縮:禍相當(dāng)于下不更新世以區(qū)前時(shí)期，叨主要發(fā)育妙于河谷兩維岸高致程并1300唱-90捕0絲分水嶺地節(jié)帶。以靈裂鷲山，大餡坪山一帶掘巖溶為代齡表。其特富點(diǎn)挺是插:綿溶蝕洼地夢(mèng)規(guī)模大，幼水平溶洞唱延伸長度堆一般爛在返50-3畝00邁m獸之間，最蟻長視達(dá)詢1500先m那(舊k名32相，洞口高著程熄110粉0弟米嚴(yán))乖。邀Ⅱ恨期沿:宣相當(dāng)于下赴更新世時(shí)湯期，稅即舅Ⅴ布級(jí)階地形燭成時(shí)期。柿其巖溶形祝態(tài)主要為技小規(guī)模的身溶蝕漏斗蠻，溶隙，舍水平溶洞堂等，分布揀于銜900-蘭810機(jī)m輛高程，水悼平溶洞主羅要掉有?、跛┘?jí)階地前黎緣的餅k客8柔與堤k緩2局號(hào)溶洞及只堰頭溝右沫岸的壟k貼7樣號(hào)溶洞，漠主要特點(diǎn)種是各巖溶跨形態(tài)施較派Ⅰ吹期為小，天水平溶洞嫌延伸長度銷一般在幾箭十至百余叔米之間鞠。除母臥輪工區(qū)溶洞牲頻率統(tǒng)計(jì)臥曲線巖圖士3灣工區(qū)三期政巖溶分布蹲示意圖另Ⅲ氣期興:嗚相當(dāng)于中乓期更新統(tǒng)箱至全新世擋時(shí)期，隨即旨Ⅳ及級(jí)階地建至邁Ⅱ帳級(jí)階地形酬成時(shí)期，捏分布?jí)塾谀?80-溜700猾m襖高程的水傭庫河谷兩勢(shì)岸。其主偵要特點(diǎn)是乘水平溶洞確除斜k扶2題號(hào)洞延伸貞長度找約禿150嗎m頌外，其余覽均不縫足綱100際m仗，且發(fā)育懲方向大都挨垂直于河膛流，洞內(nèi)椅流妥量壯0兔。淡0-循0棍。鼠571/或s崗.酷寄該綜上所述帝，各期巖縮溶在發(fā)育喘規(guī)模上具蔥有蝴Ⅰ匆期都>膏Ⅱ階期升>它Ⅲ填期之特弄點(diǎn)薯.鋼5折.僅巖溶水動(dòng)旋力特樂征再:昌5.詳1剃拌巖溶水的詳補(bǔ)、徑、策排霸:蒸大氣降水場(chǎng)及地表徑償流通過溶謀蝕洼地、幣漏斗、溶遲隙組成的他垂直巖溶扛帶向以溶殲洞為代表違的水平巖天溶帶運(yùn)移豆，以管道芳流形式集違中排泄于站當(dāng)?shù)睾庸韧?。?jīng)綜喬合分析，完區(qū)內(nèi)巖溶疼水徑流，川排泄如磁圖量1薄所示。據(jù)杰調(diào)查訪問憂，本區(qū)內(nèi)勵(lì)各主要溶枝洞大雨后居均有洪水濃泄出，表素明其延伸困長度短，獄補(bǔ)給途徑貪較近，其仁含水介質(zhì)園以管道系臉統(tǒng)為主。扁5.奏2廈錯(cuò)巖溶水的觸垂直分帶完性：如前興所述，本瘦區(qū)巖溶發(fā)厘育分為三梳期，故巖獨(dú)溶水的分終布與三期支巖溶的發(fā)寸育完全一買致。每期沃巖溶的上敲中部位，扇其巖溶形興態(tài)以溶隙猴，溶蝕洼仁地及漏斗怖為主，屬菠巖溶水的憂垂直循環(huán)戲帶，地下與水以脈狀靜為主，具對(duì)分散流的始特點(diǎn)；每賽期巖溶的下下部，其施巖溶形態(tài)獸以水平巖燦溶為主，緒屬巖溶水般水平循環(huán)艘?guī)В叵掳缢怨艿姥噶餍问綖樾柚?，具集辣中滲流的疏特征，在倘富水性方濟(jì)面，與三導(dǎo)期巖溶相日對(duì)應(yīng)，亦若具誠Ⅰ坡期氣>卸Ⅱ吸期程>貝Ⅲ叫期的明顯妨特征。據(jù)予地質(zhì)測(cè)繪寇調(diào)查：水冬庫河谷兩生岸的地下壇水出露高執(zhí)程均高朝于電760杜m啦水庫正常輕蓄水位。間孕本上述分滋析研究表畝明，庫區(qū)繳巖溶室屬廈“門補(bǔ)給司型顧”羅（即兩岸壘地下水補(bǔ)旦給河水）亞河谷水動(dòng)私力類型。塌其特點(diǎn)如峰下：鴨a雪.復(fù)蹦河谷（水桑庫河谷或受鄰谷）為姿當(dāng)?shù)嘏判乖椿鶞?zhǔn)面；澆b.來兩岸均存碗在地下水兵分水鬼嶺拖(奶由于水庫倒兩岸地下僚水出露點(diǎn)重高于正常虹庫水雞位及760納m何，因而地隨下分水嶺錄高程亦高絹于沙760炮m湊)訊。鋤c.巡本區(qū)河谷遍之間的巖群溶（特別港是水平溶攔洞）延伸勝長度不超壇過特1500誦m早，未貫穿沉庫盆與鄰良谷間的河蜓間地塊。炊6狡.找水庫巖溶愈滲漏評(píng)價(jià)慚辦嫂如垂圖坑1故所示，水泄庫左右兩蛇側(cè)分別有壘雙石及老你場(chǎng)河兩條參主要低鄰于谷存在，灘距水庫最川短距離分湖別恐是頑7.0杰kmkm株。緞6.爸1睛迎Ⅰ壁期姜與株Ⅱ記期巖溶分菌布于商具程欲1300鬼-900繞m酷及岔900-戲810付m鐘，高于正峰常水蛇位絡(luò)760紐m授，與水庫倦滲漏無關(guān)說，而副僅葉Ⅲ呆期巖溶與狗水庫滲漏腳有關(guān)。捧6.夠2慚去受構(gòu)造控復(fù)制及地下付水運(yùn)動(dòng)牽慢制，庫區(qū)祝巖溶主要階表現(xiàn)為近課于垂直河流流截“碌橫向巖槐溶懇”立，因而水車平溶洞可蝕能構(gòu)成水眨庫集中滲萌漏的通道宵。而對(duì)巖膊溶形態(tài)規(guī)安律，巖溶阻垂向分帶專的研究表欺明，條第篩Ⅲ砌期巖溶之改水平溶洞悼延伸長度角不移足姻10寬0冶米，遠(yuǎn)不岡及鄰谷到店水庫的最林短距離。歐另外，巖銹溶水動(dòng)力忌特征的分關(guān)析亦表明纖，河谷兩倡岸均存在術(shù)高于正常漲庫水售位封760翅m勢(shì)的底下分技水嶺，友故霧Ⅲ兵期巖溶除或與近壩滲及漏有關(guān)外棉，不構(gòu)成厚水庫向鄰羨谷集中滲貫漏的通道梁。威7.敢舌結(jié)論及體常會(huì)：值7幅.控１本區(qū)喇礫巖乘的腐C販aO/M御gO鄙值介于灰矛巖與白云站巖之間，我從而決定門了其巖溶責(zé)規(guī)模小于乏灰?guī)r地區(qū)錫巖溶，這拼是本區(qū)礫徐巖巖溶的場(chǎng)突出特點(diǎn)天。福7熊.涂２經(jīng)綜或合分析研賴究，與水蹈庫滲漏相宜關(guān)的分第默Ⅲ千期巖溶之文水平溶洞符延伸長度洋不蝶足聽10威0姻米，遠(yuǎn)不瞎及鄰谷到序水庫的最米短距離，暖不構(gòu)成水榨庫向鄰谷匯滲漏的通號(hào)道。蹤7明.趨３巖溶傳滲漏在水荷庫工程地掀質(zhì)勘察中與往往是一孩個(gè)重要且緒較復(fù)雜問仔題，但通鴨過對(duì)巖溶低系統(tǒng)（巖懼性、構(gòu)造戒、地貌、釀巖溶形態(tài)爬及分布，軌巖溶強(qiáng)度