礫巖巖溶與水庫滲漏

PAGEPAGE4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、發(fā)育規(guī)律以及水庫滲漏評價。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舍層位榨巖石名稱總化學(xué)成分及含凱量（％）森CaO/M吐gO慣SiO2牽Fe2O3斜Al2O3里CaO遣MgO囑K凈2鐮j季礫巖編14.8件3圖～姨3.70膀1.罷5央～遇1.0鞋2.2帖8稿～烏1.27項35.糕5中～鵝41.55授7.6驗7塌～繁8.90老4.6扛3駛～蓬4.67躬K之2g課11.1座4弟～鏟16.72粱1.激0勢～細0.55記2.2挖3炒～咽1.15辮32.9惹4識～眼38.87渴9.0椒0撈～紐7.56銷9.渠0練～翠7.56邪E腥1-2mn偏11.82島1.08獄1.40老42.68呀4.38牛9.74浩據(jù)有關(guān)資料，胖灰?guī)r需的帽C壁a包O/稼MgO>2盼2舉，蟲白云巖的菠CaO/Mg園O<2.疲由每表等1墓可知，本區(qū)礫且?guī)r伙CaO/Mg谷O君為宰4.63-9丘.7值4息，其可溶性介灑于灰?guī)r與白云弦?guī)r之間，由此淘本區(qū)巖溶發(fā)育滾規(guī)模亦應(yīng)小于賺灰?guī)r地區(qū)巖溶零。庫蕉匙禽誦刻也4.務(wù)巖溶形態(tài)及發(fā)屢育規(guī)律投4.盾1犬形態(tài)巖溶輛本區(qū)氣候溫?zé)狳h多雨，多年平擦均降雨量香1311.2訂mm靠。在地表水及芽地下作用下，榆礫巖中發(fā)育了豬以下主要巖溶灣形態(tài)。熱奪吹溶蝕洼地：主陰要分布于水庫儲兩珍岸必130睜0豬～趙1000拳m蜜高程的分水嶺茶地帶，形狀多擇為橢圓，長軸百方向以北西居秀多，大都柱達并10完0哥余米。其底部怎有落水洞或溶吼蝕裂隙與水平加溶洞相通。綿特搏溶洞：工區(qū)共難計調(diào)查溶雕洞帶4育3后個，其中可測戶深度小于撤10亂0保米建的計史有韻3博1爭個，意占繩72站%賓。其余者大深帖度為蜻150駕0陡米輸（育k羅3鉤2乏號洞，洞口高代程廊110飛0散米炸）。溶洞底板磨傾向現(xiàn)代河流疼。昆墊央溶隙：主要沿督構(gòu)造裂隙溶蝕券加寬而成，一盯般寬拜度柔10乒-50龍cm池，大迎者亦100捐-200圍cm恥，充填土夾礫德石。溶隙構(gòu)成序了巖溶垂直循僅環(huán)與水平循環(huán)閥（以溶洞為主撓）的水力聯(lián)系泊通道。銷意肆漏斗：主要分還布好于針Ⅳ晃、紡Ⅴ恐級階地階面上跳，系階地基座解巖石溶蝕塌陷橫而成；多呈不德規(guī)則橢圓狀，擁長軸數(shù)米～數(shù)鞭十米劣不等，漏斗為思地表徑流入滲姿匯集口。澡4.2抽緞巖溶發(fā)育規(guī)慨律表采促她膽礫巖巖溶本身鉗發(fā)育強度，與博礫巖礫石成分未及膠物中鈣質(zhì)膽含量的變化有兔關(guān)。例嗚如易:謹名山冒群跨(爽E際1-2捷mn社)筆礫巖沿走向在站工區(qū)南西和北快東方向厚度有溜變薄的趨勢，爪礫石含量亦減裳少，且膠結(jié)物文中泥質(zhì)物成分攏也逐漸增多，送其巖溶發(fā)育強繳度也相應(yīng)較弱島。工區(qū)第四層竟礫巖膠結(jié)物的箱鈣質(zhì)較第五層褲為少，第四層川巖溶發(fā)育強度避也明顯較第五續(xù)層為弱。類勁科坡巖溶發(fā)育方向棄，受構(gòu)造線發(fā)跡育方向控制。祝庫區(qū)位于蘆山售向斜北西翼，祖水庫河谷在本嶄段表現(xiàn)為橫向蛋河谷，易于接酸受大氣降水和超地表徑流滲入壟，利于巖溶發(fā)崖育罰.穴如靈鷲山以東胖，大坪山分水毀嶺地段，水平忘巖溶主要沿巖衛(wèi)層走向發(fā)育便全是證明。本區(qū)穿發(fā)育北東，北虛西向兩組構(gòu)造自裂隙，為地表罷水下滲刨造了橡條件。區(qū)內(nèi)裂迅隙與水平溶洞冷發(fā)育方向也基她本一致。就巖間溶發(fā)育的優(yōu)勢廈方向與河谷關(guān)顧系而言，區(qū)內(nèi)暈巖溶喬以糠“扣橫向巖溶環(huán)”乞為主。并畫末巖溶的垂向分扒布與新構(gòu)造運滾動具有一定對譽應(yīng)關(guān)系。工區(qū)挎溶洞分布高程戶的頻率統(tǒng)計曲業(yè)線如匙圖軍2禾所示，表明區(qū)寧內(nèi)巖溶分布具雀垂直分帶性。抵經(jīng)綜合分析研駐究，與區(qū)內(nèi)新燭構(gòu)造運動間歇繪性抬升相對應(yīng)浸，本區(qū)巖溶可捆分為三匹期能(滑見剩圖庫3脊)遠，各期主要特信點如修下貢:霧聾普Ⅰ蒙期刊:荷相當(dāng)于下更新口世以前時期，油主要發(fā)育于河度谷兩岸高乏程倘1300-9丑0艱0零分水嶺地帶。第以靈鷲山，大歷坪山一帶巖溶勤為代表。其特絲點植是豐:若溶蝕洼地規(guī)模渾大，水平溶洞紀延伸長度一般益在萌50女-300感m嫁之間，最長達浮1500油m炒(拔k踐32莊，洞口高程現(xiàn)110剖0束米形)惰。擱Ⅱ濾期篩:炎相當(dāng)于下更新脆世時期，驢即曬Ⅴ拍級階地形成時牢期。其巖溶形調(diào)態(tài)主要為小規(guī)盆模的溶蝕漏斗焦，溶隙，水平道溶洞等，分布暴于燦900滔-810足m腹高程，水平溶昆洞主要襲有蓋Ⅴ情級階地前緣的揮k算8弄與肯k偶2憲號溶洞及堰頭怖溝右岸的坦k云7帶號溶洞，主要僚特點是各巖溶畫形態(tài)悄較劈Ⅰ塞期為小，水平般溶洞延伸長度蘆一般在幾十至鍋百余米之間闖。雪氣萍工區(qū)溶洞頻率偶統(tǒng)計曲線較圖丘3秋工區(qū)三期巖溶監(jiān)分布示意圖孕Ⅲ呼期于:男相當(dāng)于中期更痕新統(tǒng)至全新世盡時期，拍即氧Ⅳ足級階地妖至休Ⅱ郊級階地形成時婚期，分布巾于豐780籃-700既m奶高程的水庫河賠谷兩岸。其主船要特點是水平沾溶洞除騾k白2不號洞延伸長度昌約縮150記m獅外，其余均不睜足掏100寸m征，且發(fā)育方向枕大都垂直于河繭流，洞內(nèi)流哪量箱0宋。建0-握0躬。勉571/奮s毛.懲廈漏綜上所述，各甩期巖溶在發(fā)育俊規(guī)模上具雙有列Ⅰ浴期桐>遠Ⅱ去期址>剩Ⅲ木期之特懷點楚.貴5蜜.責(zé)巖溶水動力特鄙征窄:培5.1貨左巖溶水的補、依徑、洽排展:剛大氣降水及地賭表徑流通過溶樂蝕洼地、漏斗作、溶隙組成的寧垂直巖溶帶向弦以溶洞為代表等的水平巖溶帶縫運移，以管道杯流形式集中排際泄于當(dāng)?shù)睾庸榷?。?jīng)綜合分駝析，區(qū)內(nèi)巖溶祖水徑流，排泄善如毫圖廳1訊所示。據(jù)調(diào)查撫訪問，本區(qū)內(nèi)暮各主要溶洞大守雨后均有洪水令泄出，表明其封延伸長度短，戚補給途徑較近抗，其含水介質(zhì)翠以管道系統(tǒng)為菠主。籌5.2比允巖溶水的垂直杜分帶性：如前容所述，本區(qū)巖敢溶發(fā)育分為三敞期，故巖溶水竭的分布與三期繞巖溶的發(fā)育完軍全一致。每期醒巖溶的上中部叫位，其巖溶形的態(tài)以溶隙，溶安蝕洼地及漏斗紐為主，屬巖溶刺水的垂直循環(huán)痕帶，地下水以軌脈狀為主，具恰分散流的特點流；每期巖溶的弦下部，其巖溶泛形態(tài)以水平巖煎溶為主，屬巖掃溶水水平循環(huán)排帶，地下水以逗管道流形式為文主，具集中滲樸流的特征，在沿富水性方面，濃與三期巖溶相固對應(yīng)，亦化具旺Ⅰ變期坐>煮Ⅱ?qū)趨^(qū)>括Ⅲ諒期的明顯特征馬。據(jù)地質(zhì)測繪器調(diào)查：水庫河散谷兩岸的地下遼水出露高程均銷高于轉(zhuǎn)760兆m疼水庫正常蓄水詢位。般妹貪上述分析研術(shù)究表明，庫區(qū)默巖溶牢屬誕“遇補給峰型開”刊（即兩岸地下糧水補給河水）陜河谷水動力類級型。其特點如冒下：同a炊.概刊河谷（水庫河巷谷或鄰谷）為僚當(dāng)?shù)嘏判够鶞试~面；松b.映兩岸均存在地雕下水分水殺嶺世(含由于水庫兩岸衛(wèi)地下水出露點業(yè)高于正常庫水柳位梢760初m附，因而地下分再水嶺高程亦高圖于晝760缸m攻)掩。被c.晉本區(qū)河谷之間核的巖溶（特別宋是水平溶洞）畝延伸長度不超割過梨1500m林，未貫穿庫盆決與鄰谷間的河狀間地塊。都6知.漆水庫巖溶滲漏明評價鬧罩僚如觸圖炊1另所示，水庫左賢右兩側(cè)分別有倚雙石及老場河攻兩條主要低鄰浮谷存在，距水沈庫最短距離分瞎別是賠7.0楚km祖及近6.0摔-8.0伯km鋒。買6.1師規(guī)Ⅰ功期伯與瓦Ⅱ錫期巖溶分布于寨商駱程催1300柴-900憂m副及蝕900趕-810陵m撇，高于正常水們位嫁760訪m葡，與水庫滲漏騙無關(guān)，而坑僅哄Ⅲ玻期巖溶與水庫腦滲漏有關(guān)。登6.2低網(wǎng)受構(gòu)造控制及箭地下水運動牽雕制，庫區(qū)巖溶白主要表現(xiàn)為近蹄于垂直河憑流永“蠟橫向巖埋溶匯”料，因而水平溶且洞可能構(gòu)成水傳庫集中滲漏的刮通道。而對巖季溶形態(tài)規(guī)律，牧巖溶垂向分帶蠢的研究表明，穗第若Ⅲ哀期巖溶之水平矩溶洞延伸長度玉不足裳10匙0兄米債，遠不及鄰谷反到水庫的最短銀距離。另外，影巖溶水動力特虜征的分析亦表鐘明，河谷兩岸玉均存在高于正升常庫水位林760死m(xù)竟的底下分水嶺洲，蝦故聾Ⅲ濟期巖溶除與近澡壩滲漏有關(guān)外霜，不構(gòu)成水庫臭向鄰谷集中滲娘漏的通道。煉7.茫促結(jié)論及體會：兆7螞.銅１本區(qū)礫巖紀的耍C竿aO/MgO絨值介于灰?guī)r與禍白云巖之間，皇從而決定了其尺巖溶規(guī)模小于輔灰?guī)r地區(qū)巖溶元，這是本區(qū)礫墾巖巖溶的突出歸特點。湖7諒.芳２經(jīng)綜合分截析研究，與水靠庫滲漏相關(guān)的彩第警Ⅲ部期巖溶之水平剝?nèi)芏囱由扉L度喚不足瓦10棒0乳米襯，遠不及鄰谷稼到水庫的最短亦距離，不構(gòu)成揭水庫向鄰谷滲釣漏的通道。乳7斃.毯３巖溶滲漏秧在水庫工程地你質(zhì)勘察中往往眾是一個重要且瓶較復(fù)雜問題，妹但通過對巖溶廣系統(tǒng)（巖性、到構(gòu)造、地貌、蟲巖溶形態(tài)及