常 強(qiáng)，劉祥剛，李劍武，嚴(yán) 浩

（中國電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

1 概述

某擬建水庫位于四川省廣安市，水庫正常蓄水位時(shí)庫容約96萬m3，總庫容約111萬m3，屬小（1）型水庫工程。水庫開發(fā)任務(wù)主要為滿足片區(qū)旅游綜合開發(fā)建設(shè)，特色文旅小鎮(zhèn)開發(fā)建設(shè)，旅游開發(fā)建設(shè)，以及景區(qū)供水，改善水生態(tài)環(huán)境等，促進(jìn)片區(qū)旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 水庫區(qū)基本地質(zhì)條件

水庫位于河谷源頭段，地形上整體呈三周高、下游低地形，屬“V”形河谷，谷底常年有流水，河流走向N10°—W13°，谷底高程932～985m；河谷兩岸植被茂盛，以樹林、灌木林及竹林為主。

庫區(qū)左岸覆蓋層廣布，基巖出露少，下伏為二疊系上統(tǒng)長興組（P3c）灰色、灰白色中厚層至厚層灰?guī)r，中上部含燧石結(jié)核，厚170～190m，主要分布于庫首左岸及河谷段，長興組下部為含煤地層龍?zhí)督M（P3l）。右岸及庫尾基巖出露多，為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組第一段（T1f1）紫紅色、青灰色泥巖、鈣質(zhì)泥巖，厚125～151m，呈條帶狀出露于庫區(qū)中部至庫尾段及右岸山坡。

庫區(qū)位于華鎣山復(fù)式背斜帶次級(jí)向斜天池向斜西翼，庫區(qū)未見較大斷層發(fā)育，僅左岸發(fā)育一小斷層，受斷層影響小，整體屬單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，巖層產(chǎn)狀N15°～20°E/SE∠25°～40°。

3 庫區(qū)滲漏條件研究

3.1 巖溶滲漏

（1）巖溶水文地質(zhì)條件。工程區(qū)位于華鎣山復(fù)式背斜中部水文地質(zhì)單元內(nèi)，工程區(qū)及周邊出露地層長興組屬強(qiáng)巖溶含水透水層，飛仙關(guān)組第一段及龍?zhí)督M屬相對(duì)隔水層。天池向斜軸線位于水庫右岸，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征，工程區(qū)巖溶水文地質(zhì)單元主要位于天池向斜之嚴(yán)家河水文地質(zhì)單元。該單元內(nèi)地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，向斜南端仰起，呈“碗狀”，北端傾覆，東西側(cè)聳立。在飛仙關(guān)一段及龍?zhí)督M相對(duì)隔水層的作用下，形成封閉式巖溶匯水區(qū)，地下水系統(tǒng)主要藏于長興組可溶巖內(nèi)，橫向上整體為一封閉地下水系統(tǒng)，溝谷局部切割形成排泄；縱向上主要受地層巖性和構(gòu)造因素的控制，沿巖層走向方向向北側(cè)低矮溝谷排泄。

受地質(zhì)構(gòu)造及地下水作用影響，工程區(qū)巖溶形態(tài)主要有溶洞、落水洞、巖溶管道等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪、鉆孔及物探測(cè)試成果，溶洞及落水洞均發(fā)育于長興組灰?guī)r內(nèi)。結(jié)合物探測(cè)試成果，庫區(qū)可溶巖區(qū)存在多處溶蝕破碎區(qū)及溶洞分布異常區(qū)，巖層走向方向上，巖溶發(fā)育區(qū)整體高程相差不大；在巖層傾向方向上，溶洞區(qū)、溶蝕破碎區(qū)及鉆孔揭露溶洞區(qū)，方向上整體與傾角相近。根據(jù)巖溶發(fā)育現(xiàn)象及可溶巖分布規(guī)律，水庫區(qū)巖溶發(fā)育特征整體以沿層面發(fā)育為主，沿裂隙發(fā)育為次，沿結(jié)構(gòu)面發(fā)育有巖溶管道。

為查明巖體透水性能，進(jìn)行壓水試驗(yàn)。根據(jù)壓水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，長興組灰?guī)r、燧石灰?guī)r上部弱風(fēng)化巖體以中等透水巖體為主，局部為微至弱透水巖體；下部微新巖體以弱透水巖體為主，少量為中等透水巖體；鉆孔揭露的局部溶洞段為管道性滲漏。

（2）巖溶滲漏分析。水庫區(qū)整體位于華鎣山山脈一級(jí)臺(tái)地上，河谷常年有水流，地下水主要沿縱向通道向北側(cè)低矮溝谷排泄，局部低矮區(qū)出現(xiàn)巖溶泉，向河谷排泄。水庫可溶巖區(qū)地表覆蓋層分布廣，地表未見溶洞、落水洞分布，河谷內(nèi)基巖溶縫發(fā)育，鉆孔及物探測(cè)試揭露巖溶發(fā)育，風(fēng)化巖體透水率高，巖體內(nèi)分布有沿結(jié)構(gòu)面發(fā)育的巖溶管道。

綜上分析，水庫蓄水后，可通過地表溶縫、風(fēng)化裂隙及未揭露的其他溶蝕現(xiàn)象向巖溶管道滲漏，進(jìn)一步沿縱向通道向下游低矮地區(qū)滲漏，導(dǎo)致庫區(qū)存在巖溶滲漏問題[1]。

3.2 受煤礦采空區(qū)影響滲漏

（1）采空區(qū)與水庫位置關(guān)系。水庫區(qū)域及周邊分布大量煤礦，主要有李子埡煤礦和嚴(yán)家河煤礦。目前，煤礦均已關(guān)停，封閉井口。水庫與周邊煤礦采空區(qū)及巷道位置關(guān)系圖如圖1所示。

李家溝煤礦：+590m巖石巷道位于庫區(qū)正底下，離地表高差約370m；+658m巷道位于庫區(qū)外圍西側(cè)，離水庫邊緣距離約70m，離地表高差約350m；煤礦采空區(qū)位于水庫左岸外圍，離水庫邊緣最近距離約90m，采空區(qū)高程約717～900m，采空區(qū)埋深約180～336m，采空區(qū)離水庫最近處，高差約213m。

嚴(yán)家河煤礦：進(jìn)出口巷道位于庫內(nèi)，底板高程約939m；風(fēng)井巷道位于庫區(qū)左岸外圍，與庫區(qū)邊界距離約10m，煤礦采空區(qū)位于庫區(qū)外圍西側(cè)，位于李家溝煤礦采空區(qū)西側(cè)，離庫區(qū)距離大于400m，開采高程部分低于庫底，部分高于庫底。

圖1 水庫與周邊煤礦采空區(qū)及巷道位置關(guān)系圖

（2）采空區(qū)滲漏分析。水庫左岸及河谷整體離采空區(qū)及巷道較近，庫內(nèi)分布有煤礦進(jìn)出口巷道。左岸沿線各煤礦邊界交叉，有巷道貫通。嚴(yán)家河煤礦所采K6煤層位于P3l相對(duì)隔水層頂部，與庫區(qū)間僅分布有P3c強(qiáng)巖溶透水層；李家溝煤礦主采K1煤層位于P3l隔水層底部。根據(jù)鉆孔揭露，左岸及河谷可溶巖區(qū)地下水低平，山體一定范圍內(nèi)地下水已受煤礦采空區(qū)影響，地下水動(dòng)力特征轉(zhuǎn)變?yōu)楹铀a(bǔ)給地下水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)訪問調(diào)查，受煤礦開采影響，左岸原沖溝頂部泉水點(diǎn)消失，河水水量變小。

水庫區(qū)含煤地層P3l主要為泥巖、粉砂巖夾灰?guī)r，所含煤層為K1及K6煤層，K1煤層位于底部上方約11m處，包括K11和K12兩層，K11層純煤厚0.22～2.95m，K12層純煤厚0.58～1.74m，兩層間隔0.96～5.5m，間隔巖體為泥巖及砂質(zhì)泥巖。根據(jù)《煤礦采空區(qū)巖土工程勘察規(guī)范》（GB 51044—2014）[2]，當(dāng)煤層傾角小于55°時(shí)，結(jié)合煤層分布位置及覆巖情況，采空區(qū)垮落帶高度Hm及裂隙帶高度Hli計(jì)算公式如下：

式中：M為煤層厚度，取累計(jì)開采厚度為2.95+1.74+0.96=5.65m，計(jì)算垮落帶高度Hm為14.6m，裂隙帶高度Hli為73.3m，合計(jì)87.9m。

P3l內(nèi)上部彎曲帶厚度為17～25m，厚度整體較薄，且局部影響裂隙已基本發(fā)育至長興組灰?guī)r底部，存在庫水通過可溶區(qū)向下部采空區(qū)滲漏通道，作為相對(duì)隔水層防滲依托可靠性差。綜上分析，水庫蓄水后，存在庫水透過可溶巖地層向煤礦采空區(qū)及巷道滲漏[3]，煤礦進(jìn)出口巷道及風(fēng)井巷道向采空區(qū)滲漏問題。

4 防治研究

針對(duì)水庫滲漏問題，在主要滲漏區(qū)選擇以下兩種防滲方案進(jìn)行比較。

方案一：于庫首左岸及河谷可溶巖區(qū)采取地表鋪蓋防滲，防滲區(qū)向泥巖區(qū)延伸一定范圍，并對(duì)后期開挖發(fā)現(xiàn)巖溶管道及強(qiáng)溶蝕帶進(jìn)行專門開挖換填加固防滲處理。在水平防滲邊界處采取一定的垂直防滲處理措施，垂直防滲采用平行層面的斜孔灌漿防滲，防滲底界按巖體透水率q＜3Lu考慮。鋪蓋防滲水平投影面積約25401m2，垂直防滲面積約7550m2。采用該防滲方式，右岸可防止庫水通過強(qiáng)風(fēng)化及弱風(fēng)化泥巖裂隙、卸荷巖體經(jīng)可溶巖區(qū)向采空區(qū)、巷道及下游滲漏，左岸及河谷區(qū)可基本隔斷庫水通過可溶巖區(qū)向采空區(qū)、巷道及下游滲漏，防滲效果好，風(fēng)險(xiǎn)小，但需考慮河谷及左岸區(qū)域地下水對(duì)防滲底板的頂托作用[4]。

方案二：沿壩軸線方向，于左岸及谷底采用懸掛帷幕防滲，以物探測(cè)試巖溶異常區(qū)下邊界為底界，底界高程約864m；左岸進(jìn)入相對(duì)隔水層龍?zhí)督M（P3l）內(nèi)10m；防滲面積約37363m2。水庫區(qū)左岸分布有嚴(yán)家河煤礦進(jìn)出巷道及風(fēng)井，底部存在煤礦采空區(qū)及巷道，上部為長興組灰?guī)r、燧石灰?guī)r區(qū)，巖溶發(fā)育，局部巖體透水率高。采用該防滲方式，可基本隔斷庫水向下游滲漏，但庫首左岸及河谷可溶巖分布廣，受巖溶及采空區(qū)影響，蓄水后，存在庫水向采空區(qū)及巷道滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

綜合分析比較，推薦采用方式一防滲方案。根據(jù)方案一布置，左岸及河谷鋪蓋防滲區(qū)可基本隔斷庫水通過可溶巖區(qū)向采空區(qū)、巷道及下游滲漏，防滲效果好。壩基及左壩肩接水庫左岸區(qū)鋪蓋防滲后，可有效解決大壩左岸滲漏問題。右壩肩泥巖區(qū)，采用垂直懸掛帷幕防滲，可解決右岸庫水繞壩滲漏問題[5]。

5 結(jié)論

文章通過對(duì)該擬建水庫庫區(qū)地質(zhì)條件分析，查明了水庫滲漏條件邊界，并對(duì)滲漏條件進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了兩種防滲治理方案。通過比選兩種防滲方案，推薦方案一，該方案防滲效果好、風(fēng)險(xiǎn)小。