陳亞林CHEN Ya-lin

（遵義市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，遵義 563000）

0 引言

在巖溶地區(qū)修壩建庫(kù)，巖溶滲漏是巖溶區(qū)最常見(jiàn)的庫(kù)水滲漏形式，很多學(xué)者開(kāi)展了相關(guān)研究，總結(jié)了巖溶滲漏特點(diǎn)和防滲處理的方法，在實(shí)際工程實(shí)例中，針對(duì)水庫(kù)巖溶滲漏處理取得了較多的成功經(jīng)驗(yàn)[1-3]。

富強(qiáng)水庫(kù)位于道真縣上壩鄉(xiāng)新田壩村境內(nèi)的玉溪河上游河段，壩址以上流域面積10.9km2，正常蓄水位987.00m，總庫(kù)容367萬(wàn)m3。水庫(kù)大壩為堆石混凝土重力壩，壩頂高程990.50m，河床建基面高程942.50m，最大壩高48.0m，壩軸線長(zhǎng)168.0m。富強(qiáng)水庫(kù)于2021 年10 月下閘試蓄水運(yùn)行，下游標(biāo)水巖溝出水點(diǎn)發(fā)現(xiàn)出水量較蓄水前有明顯的增加，且左岸發(fā)現(xiàn)明顯滲漏點(diǎn)，蓄水最高至967.0m 高程左右滲漏量達(dá)到1.5m3/s，無(wú)較大降雨時(shí)，庫(kù)水位便會(huì)持續(xù)下降，最低水位降至河床高程左右，無(wú)法正常蓄水。如不查明滲漏途徑，處理好滲漏問(wèn)題，有效減小滲漏量，將造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

1 水庫(kù)基本地質(zhì)概況

富強(qiáng)水庫(kù)地處黔北高原北部，中山－低中山過(guò)渡的斜坡地帶，主要處于山盆期剝夷面上，庫(kù)區(qū)巖層走向與河流流向近于一致，為縱向河谷結(jié)構(gòu)。庫(kù)區(qū)河流明流與伏流發(fā)育，河流在大壩下游流經(jīng)K9 進(jìn)水溶洞后向深切河谷標(biāo)水巖溝K7 出水溶洞或S1 泉點(diǎn)排泄，標(biāo)水巖溝為左岸庫(kù)首低鄰谷；水庫(kù)左岸有上壩溝低鄰谷分布，上壩溝常年為干谷，兩溝谷之間河間地塊寬約0.6km，地表分水嶺高程在1020m～1040m，河間地塊向北東延伸受橫向深切的標(biāo)水巖溝切割而中斷。

庫(kù)壩區(qū)基巖出露，巖層呈單斜狀產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為N40～45°E/NW∠38～44°，傾左岸，地層巖性主要為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組（T1f）和三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1j），巖性主要為灰?guī)r泥巖互層，詳見(jiàn)表1。

表1 庫(kù)區(qū)地層表

庫(kù)區(qū)位于道真向斜南東冀，并靠近道真向斜南西側(cè)揚(yáng)起端之核部，庫(kù)區(qū)未見(jiàn)大的斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖層產(chǎn)狀總體穩(wěn)定，庫(kù)區(qū)主要發(fā)育有兩組裂隙：①N40～42°E/SE∠50～60°，平行岸坡發(fā)育，為張性裂隙，無(wú)充填或局部方解石充填；②N45～50°W/SW（E）∠75～85°或近于⊥，垂直于岸坡發(fā)育，為張性裂隙，無(wú)充填或少量粘土充填。

水庫(kù)區(qū)碎屑巖與可溶巖相間分布，水庫(kù)兩岸河間地塊發(fā)育的主要巖溶形態(tài)類型包括溶溝、溶槽、溶孔、溶隙、溶洞、巖溶泉、伏流、地下暗河等。與本次水庫(kù)滲漏相關(guān)的水文地質(zhì)單元為T1f6-1、T1f6-2地層出露區(qū)域，位于玉溪河左岸斜坡帶，與北側(cè)T1f7泥巖層相對(duì)隔水層相隔，南部以T1f5泥巖層相對(duì)隔水層為底板，該層巖溶發(fā)育較強(qiáng)烈，區(qū)內(nèi)以下游標(biāo)水巖溝中部的K7（及S1）出水洞（巖溶泉）為最低排泄點(diǎn)，T1f6-1、T1f6-2地層中存在低于河床高程的地下水低槽帶，河谷巖溶水動(dòng)力類型為排泄型。庫(kù)區(qū)地質(zhì)平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 庫(kù)區(qū)地質(zhì)平面圖

2 水庫(kù)左岸滲漏分析

2.1 連通試驗(yàn)

水庫(kù)試蓄水過(guò)程中在庫(kù)區(qū)左岸發(fā)現(xiàn)兩處較明顯滲漏點(diǎn)，①庫(kù)水位950.0m 左右，大壩左岸上游約80m 處河彎發(fā)現(xiàn)一滲漏進(jìn)水口（LD1）；②庫(kù)水位965.3m 左右，在大壩上游約300m 庫(kù)區(qū)左岸見(jiàn)庫(kù)水向左岸山體里面灌入，并有較大流水聲。為查清左岸庫(kù)區(qū)-標(biāo)水巖溝K7（S1）滲漏通道，在左壩肩及平硐內(nèi)布置了大量鉆孔檢查，分別在庫(kù)區(qū)、ZK8、ZK39 投入胭脂紅、熒光素等染色劑做連通試驗(yàn)（位置分布見(jiàn)圖1），結(jié)果如下：

①于2022 年10 月18 日庫(kù)區(qū)投入食用色素胭脂紅10kg 及ZK8 鉆孔中1kg，于11 月7 日共20 天，在標(biāo)水巖出水點(diǎn)K7（S1）見(jiàn)到紅色色素流出；②于2022 年11 月1日在平洞孔ZK8 投入熒光素1kg，在12 月16 日確認(rèn)從標(biāo)水巖溝出水點(diǎn)K7（S1）出來(lái)，共用時(shí)近45 天；③在鉆孔ZK39 投入熒光素200g，歷時(shí)43 小時(shí)從標(biāo)水巖溝出水點(diǎn)K7（S1）流出來(lái)。從滲漏進(jìn)出口來(lái)看本水庫(kù)具有滲漏進(jìn)口分散、出口集中的特點(diǎn)，并且從庫(kù)區(qū)向左岸平硐ZK39 離滲漏通道越來(lái)越近。

2.2 巖溶發(fā)育特征

為找到滲漏通道、圈定左岸滲漏范圍，通過(guò)大量的工程地質(zhì)測(cè)繪、物探、鉆孔、孔內(nèi)電視、水文地質(zhì)試驗(yàn)等手段，并利用已有資料，查明了左岸巖溶發(fā)育具有以下特征：

①受巖性控制：根據(jù)鉆孔及孔內(nèi)攝像揭露的溶蝕裂隙、溶洞發(fā)育位置來(lái)看，強(qiáng)巖溶主要發(fā)育于T1f6-1與T1f6-2過(guò)渡帶，具有層內(nèi)深巖溶特征，即沿強(qiáng)溶蝕性巖層與弱溶蝕性巖層界面發(fā)育的深部洞穴縫隙[4]。如鉆孔ZK8 在873.2m高程發(fā)育寬約1.5cm 的溶蝕裂隙；鉆孔ZK39 鉆進(jìn)過(guò)程中T1f6-2層內(nèi)遇溶洞有3 次掉鉆，841.9m-841.5m 高程出現(xiàn)掉鉆0.4m、在840.1m-839.4m 高程出現(xiàn)掉鉆0.7m、在838.0m-836.6m 高程出現(xiàn)掉鉆1.4m（圖2）；其它地方以小的溶孔、溶隙為主。從巖石純度來(lái)看T1f6-1巖性為泥灰?guī)r夾極薄層鈣質(zhì)泥巖，該層黏土質(zhì)不溶成分含量較高，相對(duì)溶解性較低，而T1f6-2巖性為較純灰?guī)r，溶解性好，巖溶強(qiáng)發(fā)育，故在T1f6-1與T1f6-2過(guò)渡帶形成巖溶強(qiáng)發(fā)育帶（圖3）。并且受到T1f5及T1f7泥巖層相對(duì)隔水層的阻隔，巖溶通道未向左岸低鄰谷上壩溝和右岸發(fā)育，主要發(fā)育于T1f6-2強(qiáng)巖溶層中。

圖2 ZK8、ZK39 中溶隙、溶洞

圖3 大壩左岸地質(zhì)剖面示意圖

②受構(gòu)造（層面、裂隙）控制：受道真向斜影響，庫(kù)區(qū)裂隙較發(fā)育，一組垂直于岸坡發(fā)育，產(chǎn)狀N45～50°W/SW（E）∠75～85°或近于⊥，為庫(kù)水下滲到深部巖溶管道提供了通道；另一組平行岸坡發(fā)育的反傾向裂隙，產(chǎn)狀N40～42°E/SE∠45～60°，與巖層走向近一致，傾向相反，根據(jù)連通試驗(yàn)，滲漏通道總體順巖層走向方向發(fā)育（圖1），局部受到裂隙切割與層面交接處巖溶強(qiáng)發(fā)育，如ZK39 附近發(fā)育反傾向裂隙，裂隙面與層面交界處發(fā)育多個(gè)溶洞（圖3），成為庫(kù)區(qū)滲漏的主要通道。

③受排泄基準(zhǔn)面控制：標(biāo)水巖溝河谷深切根據(jù)庫(kù)區(qū)地表及地下水補(bǔ)排關(guān)系，標(biāo)水巖溝出水點(diǎn)K7（S1）為庫(kù)區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面，而不是庫(kù)區(qū)所在的河流玉溪河。水庫(kù)滲漏勘察中，多個(gè)鉆孔（ZK10、ZK45、ZK39）底界深入到了排泄基準(zhǔn)面825.0m 高程以下，其中ZK39 鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中孔內(nèi)水位隨著孔深加深而緩慢降低，但鉆進(jìn)到850.0m 高程后孔口開(kāi)始不返水，終孔水位穩(wěn)定在848.5m 左右；通過(guò)逐漸加密鉆孔，圈定地下水低槽帶分布于樁號(hào)0+040～0+230，最低水位848.0m，與標(biāo)水巖出水點(diǎn)S1（825.0m 高程）之間的水力坡降為1.15%。鉆孔發(fā)現(xiàn)的溶隙-溶洞通道位于樁號(hào)0+050～0+090，發(fā)育高程830.0m～850.0m，比最低排泄基準(zhǔn)面（825.0m）高5.0m～25.0m；由此可見(jiàn)，地形深切的標(biāo)水巖溝排泄基準(zhǔn)面，控制了庫(kù)區(qū)左岸地下水的排泄，同時(shí)也控制了左岸巖溶的發(fā)育深度，見(jiàn)圖3。

2.3 滲漏途徑研究

經(jīng)過(guò)滲漏勘察，從地表滲漏進(jìn)、出口來(lái)看，滲漏進(jìn)口多元而出口集中，連通試驗(yàn)及鉆孔證實(shí)了T1f6-2強(qiáng)巖溶層中沿巖層走向方向發(fā)育有巖溶管道，庫(kù)水未向左岸上壩溝低鄰谷滲漏。滲漏路徑為庫(kù)水經(jīng)層面及裂隙面下滲進(jìn)入T1f6-2巖溶管道中，位于左壩肩的管道主要分布于樁號(hào)0+050～0+090，滲漏主通道發(fā)育高程位于830.0m～850.0m，再通過(guò)巖溶管道向標(biāo)水巖溝出水點(diǎn)K7（S1）排泄，為溶隙-溶洞型滲漏類型。

3 滲漏處理與效果

3.1 滲漏處理措施

本水庫(kù)的巖溶滲漏勘察與處理隨著勘察結(jié)果揭露是動(dòng)態(tài)調(diào)整的，根據(jù)滲漏勘察成果，富強(qiáng)水庫(kù)主要滲漏帶為低于河床的地下水低槽帶（樁號(hào)0+040～0+230），尤以T1f6-1與T1f6-2過(guò)渡帶形成的巖溶強(qiáng)發(fā)育帶滲漏突出，庫(kù)區(qū)左岸滲漏的主巖溶管道高程位于830.0m～850.0m，比河床高程950.0m 還低100m～120m，滲漏通道埋深較大，施工難度大，適用基巖帷幕灌漿的方式處理。

補(bǔ)強(qiáng)帷幕底界深入相對(duì)弱巖溶層（T1f6-1）以下2～3 段，邊界以原帷幕底界與地下水交點(diǎn)控制；設(shè)計(jì)補(bǔ)強(qiáng)帷幕孔與原設(shè)計(jì)主帷幕孔相間布置，設(shè)單排，孔距3m，孔深76m～181m，原帷幕以下部分灌漿處理，根據(jù)實(shí)際灌漿情況在耗灰異常大的地方再增設(shè)補(bǔ)強(qiáng)孔，補(bǔ)強(qiáng)灌漿防滲面積約1.04萬(wàn)m2，見(jiàn)圖3。根據(jù)實(shí)際灌漿情況，耗灰量大的位置基本位于T1f6-1與T1f6-2過(guò)渡帶形成的巖溶強(qiáng)發(fā)育帶上，主通道ZK39 及附近遇溶洞的帷幕灌漿孔灌濃漿及砂漿超2000m3；強(qiáng)巖溶以外地方耗灰量大部分較小，一般單位耗灰量小于20kg/m，局部裂隙、溶隙切割部位單位耗灰量200～500kg/m，總的灌漿處理量是可控的。

3.2 治理效果

經(jīng)過(guò)大量補(bǔ)強(qiáng)帷幕灌漿處理，ZK39 及附近遇溶洞孔封堵完成后，標(biāo)水巖溝出水點(diǎn)K7 在庫(kù)水位959.00m 時(shí)的80L/s 流量直接斷流，S1 的流量也減少到5L/s；經(jīng)一段時(shí)間的蓄水觀察，庫(kù)水位在持續(xù)上升，已超過(guò)前次蓄水的最高蓄水位967.0m 達(dá)到971.0m，且無(wú)降雨影響情況下，K7出水溶洞一直處于斷流狀態(tài)，只有泉點(diǎn)S1 流量保持在5L/s左右，流量不隨庫(kù)水位上升而變化，富強(qiáng)水庫(kù)左岸滲漏處理達(dá)到較好效果。

4 結(jié)語(yǔ)

①富強(qiáng)水庫(kù)左岸巖溶滲漏查處是一個(gè)勘察和治理交叉的動(dòng)態(tài)調(diào)整過(guò)程，通過(guò)大量的連通試驗(yàn)、鉆孔、水文地質(zhì)試驗(yàn)及鉆孔電視等手段，查明了庫(kù)區(qū)左岸巖溶發(fā)育規(guī)律，具有受巖性、構(gòu)造（層面、裂隙面）、排泄基準(zhǔn)面控制的特征，查清了左岸巖溶滲漏為溶隙-溶洞型滲漏類型，并查明了左岸巖溶滲漏范圍及深度。

②對(duì)滲漏范圍采取了基巖帷幕灌漿封堵處理，取得較好的效果，為巖溶地區(qū)巖溶水庫(kù)滲漏治理提供了一個(gè)典型案例。

③對(duì)于縱向河谷結(jié)構(gòu)的巖溶水庫(kù)，下游存在低于水庫(kù)河床的排泄基準(zhǔn)面，岸坡又存在明顯的地下水低槽，往往地下水低槽下發(fā)育順走向的巖溶管道，也是水庫(kù)滲漏的主要通道，對(duì)于巖溶水庫(kù)勘察、鉆孔要深入到最低排泄基準(zhǔn)面以下，并查清巖溶發(fā)育底界與邊界，為巖溶滲漏處理提供可靠的地質(zhì)資料。