□陳振全(河南省水利勘測有限公司)
“5.12特大地震”后,四川省江油市大多水庫震損嚴重,病險水庫存在的主要工程地質問題有:一般存在的主要工程問題為:壩體、壩基(肩)及放水設施的滲漏,土壩壩體壓實度、抗滑穩(wěn)定達不到規(guī)范要求等基滲漏及滲透穩(wěn)定問題、壩體存在裂縫及滲漏問題、壩體滑動變形問題、泄水、輸水建筑物年久失修沖蝕破壞問題等。
針對震后水庫出險情況的特點,對小型水庫除險加固勘察的主要工作要點為:收集調查、地質測繪、現場勘察測試。首先收集調查水庫原有工程地質及設計資料,水庫區(qū)域地質概況,最主要的是現場通過鉆探、坑探、現場壓、注水試驗、壩體土試樣采取與試驗等,對病險水庫存在的工程地質問題進行分析評價。
通過調查、收集、地質測繪,初步查明水庫區(qū)域地質概況、庫壩區(qū)的工程水文地質條件,區(qū)域地質概況包括區(qū)域地質構造特征、地震活動特征及地震的基本烈度。庫壩區(qū)的工程水文地質條件包括壩址區(qū)地形地貌、地層巖性、地下水埋藏條件及特征。
以龍泉水庫為例:壩基(肩)地層巖性一般為泥巖、砂巖,少數為粉質粘土,部分水庫清基不徹底還存在卵石或礫質土。結合這種地層結構特征,勘察時一般對壩基(泥巖或砂巖)作了現場壓水試驗,對壩體與壩基接觸帶作了現場注水試驗。土巖滲透試驗見表1。
表1 滲透系數K(cm/s)及q(Lu)表
表2 壩體土滲透系數表
由表1可以看出:該水庫壩體與壩基接觸帶及壩基強~全風化泥質砂巖,具中等透水性,水庫震后為低水位運行,勘探期間發(fā)現水庫下游坡腳外側出現沼澤,因此可查明壩基存在滲漏及滲透穩(wěn)定問題。
壩體質量檢查主要對其壓實度、滲透性及壩坡穩(wěn)定性進行評價,還以龍泉水庫為例。
4.1 壩體壓實度檢查:取壩體土做天然干密度試驗,并取原土料區(qū)散狀樣進行擊實試驗,根據勘察試驗成果,壩體土天然干密度范圍值1.48~1.63g/cm3,平均1.56g/cm3,原土料區(qū)土料擊實試驗,最大干密度1.69~1.71g/cm3,平均1.70g/cm3,壩體填筑質量按壓實度0.96(相應于干密度1.63g/cm3)標準判別,其合格率僅為7.7%。
4.2 壩體滲透性檢查:對壩體土進行室內滲透性試驗,同時針對震后大壩可能存在裂縫位置現場注水試驗,試驗結果見表2。
由表2可以看出:該壩體土為粉質粘土,室內滲透性試驗壩體土為微透水,現場注水試驗壩體為弱~中等透水;經現場查勘,在下游壩坡二級馬道附近(高程548m左右)發(fā)現多處滲漏點。由此判斷大壩壩體存在裂縫及較嚴重滲漏問題,需進行整體防滲處理。
4.3 壩坡穩(wěn)定性:現場查勘必不可少,影響壩破穩(wěn)定的因素很多,壩體填土一般為粉質粘土,地震后多數土壩壩體出現裂縫,雖經過應急處理,壩體仍存在安全隱患,勘探期間發(fā)現多數壩坡變形,凹凸不平,局部存在塌坑,需進行相應整修加固處理。
以柏林水庫為例。溢洪道位于大壩左側,底板及邊墻地層巖性為全風化泥巖,左側翼墻已襯砌,右側翼墻在中游以下未襯砌,局部出現塌方,汛期泄洪會造成該段翼墻沖刷破壞,甚至于堵塞溢洪道,影響泄洪,建議采取適當工程措施。放水設施位于大壩右岸,為石質梯級臥管,漿砌條石襯砌。臥管經過多年運行,老化嚴重,灌區(qū)群眾采取多種措施進行過維修整治,但沒有徹底治理病險,臥管常年滲漏,據水庫管理站提供資料,滲漏量達5L/min。建議采取適當工程措施。
工程地質勘察的任務是查明工程地質條件,界定主要工程地質問題,提出對地質缺陷處理措施的建議。這對新建工程來說是完全正確的,但對于已經建成且運行數十年的小型水庫工程來說,就沒有必要全面勘察。就要做以查明“條件”到以查明“問題”的轉換,要有針對性地進行勘察。對水庫的區(qū)域地質概況及庫壩區(qū)的工程水文地質條件以收集資料為主,在勘察時附以簡單地質測繪加以驗證即可;而對于壩基的滲漏及滲透穩(wěn)定先以調查為主,再有目的進行勘探;對于壩體的檢查則需要結合壩體特征進行檢查;對于附屬建筑物一般只需調查加以現場查勘作適當的地質條件分析。