丰顺县韩江葛布水利枢纽工程渗透变形问题探讨

　　摘要：本文结合丰顺县韩江葛布水利枢纽工程初步设计报告，结合当地的地形地貌，环境条件，对存在渗透变形问题进行了分析，并提出相应解决的建议。
　　关键词：葛布水利枢纽；地质分析；渗透变形；抗渗稳定；处理措施
　　0、概述
　　广东省丰顺县韩江葛布水利枢纽工程位于丰顺县的韩江下游东留、留隍镇境内，本枢纽上游接东山水利枢纽，距大埔县高陂镇约55km，下游为潮州水利枢纽，距潮州市约30km。枢纽工程区内交通较方便，坝址区右岸为小路，左岸有简易公路（高陂至潮州段），上游距丰顺县东留、留隍镇约10km。
　　工程是以发电为主，兼顾航运的综合性水利枢纽工程。枢纽由拦河闸、发电厂房、通航船闸等建筑物组成。坝址以上控制流域面积28775km2，水库正常蓄水位17.0m，校核洪水位25.84m，总库容1.56×108m3。工程初定等级为Ⅲ等中型工程，主要建筑物为3级。
　　
　　1、地形地貌
　　本区地形以低山丘陵为主，地势北高南低，地貌形态较为简单，主要以侵蚀地貌为主。区内峰岭高程多为200～500m，为燕山期花岗岩和中生代侏罗系沉积岩、火山岩地区。北部山脉走向北西，南部山脉走向北东，与本区的北东、北西两组构造线一致。
　　除侵蚀和剥蚀的中低山地貌外，第四系堆积地形主要分布在高陂、潭江、三洲、桃花、神砂、小东、东留、留隍、葛布、白莲以及各河流谷地两侧，面积很小，谷地主要为第四系砂、砾石、粉质粘土和粘土。
　　
　　1.1地层岩性
　　区内主要发育燕山三期的花岗岩（γ52(3)）、燕山二期二长花岗岩（ηγ52(2)）和侏罗系上统高基坪群火山凝灰岩地层(J3)、侏罗系下统金鸡群砂页岩地层(J1ja)，库区两岸大部分为燕山期的花岗岩，占全区面积的60以上，此外局部分布有第四系地层，由上至下由粘性土、中粗砂及含卵石砾砂组成。
　　
　　1.2水文地质条件
　　葛布水利枢纽工程位于韩江中游，河谷处于低山丘陵地区，水文地质条件属于山区类型。流域两侧分水岭雄厚，众多溪流、冲沟泉水补给河流。
　　本区地下水类型主要由裂隙性潜水和孔隙性潜水组成，储水丰富由大气水、地表水补给，流入库内。
　　
　　1.3库区渗漏
　　本区河流两岸山体高程一般100～300m。库区东侧与西侧分别为花岗岩体及侏罗系粉细砂岩、凝灰岩类地层组成的低山丘陵，岩性为非可溶岩，均属相对不透水层，分水岭厚度大于500m。库区几条断裂（如F8等）贯穿。
　　上游东山段河床高程约15～17m，留隍、东留段河床高程约12m，坝址段河床高程约10m，库区内有神砂河、小东、凤凰溪、九河和蔗溪等较大的溪流流向韩江，无低矮坳口。坝前正常蓄水位17.0m，水库尾回水位约19.68m。水库内泉水出露高程大多高于20m，库区内几个主要山间谷地高程在19～22m左右，在水库正常蓄水位以上均有常年流水的小溪流向韩江。
　　库区不存在向水库两侧渗漏问题。
　　
　　2、渗透变形问题
　　本工程存在主要的地质问题之一是渗透变形问题。具体地质条件如下：
　　第四系冲积层（Q4al）：冲积层按岩性可分为砂层和粘性土层，砂层主要分布在河床及阶地下部，粘性土分布在一级阶地上部。
　　②-1中粗砂层：分布在河床冲积层上部，为浅黄色中粗砂，较干净，含泥量少，含砾较少，<10%。坝址区中粗砂层，顶面高程4.36～15.74m，底面高程2.17～12.69m，厚度0.6～27.2m。本层进行了重型动力触探试验，最大击数44击，最小1击，除个别极端值，多数小于8击，呈松散～稍密状态。
　　②-3含卵石砾砂层：分布在阶地冲积层②-2层及河床②-1层下部，为浅黄、黄褐色含卵石砾砂，卵石含量10～30%，直径一般2～10cm，少量出现漂石，砾径大于12cm，磨圆度较好，岩性以花岗岩、砂岩为主，少量石英。坝址顶面高程-14.53～13.12m，底面高程-20.46～11.06m，厚度0.8～31.1m。现场做重型动力触探试验，本层触探击数最小的3击，最大50击，大多数为8～35击，属密实。
　　砂样室内渗透试验资料及现场注水试验，中粗砂渗透系数为0.13×10-2cm/s～6.2×10-1cm/s；含卵石砾砂渗透系数为0.39×10-2cm/s～3.75×10-1cm/s，平均值为1.88×10-1cm/s。均属强透水。
　　渗透变形判别：坝基砂层是强透水地基，根据土工试验颗分曲线，如图1，中粗砂②-1层不均匀系数平均值4.208，小于5；含卵砾石砂②-3层不均匀系数为7.17，大于5，细粒含量P=0.6%～4.7%<25%。按《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录G第G..0.5条作初步判定，中粗砂②-1层属流土，含卵石砾砂②-3层其渗透变形为管涌型。
　　
　　
　　图1
　　表层中粗砂②-1层和含卵石砾砂②-3层临界水力比降：根据取样土工试验，计算该层临界水力比降如下：
　　Jcr=（Gs－1）（1－n）=0.84～0.87（流土型）
　　Jcr=2.2（Gs－1）（1－n）2d5/d20=0.41～0.68（管涌型）
　　允许水力比降：按临界水力除以2-2.5，结合工程经验，综合考虑提出允许水力比降建议值，见表1。
　　
　　表1土的渗透变形的计算
　　
　　枢纽多个建筑物地基为砂层，本层为强透水层，渗透变形问题在此工程中为主要工程地质问题，需要进行抗渗稳定处理，根据实验及计算允许渗透坡降初步建议值见表1。
　　
　　3、结论
　　根据地勘成果，对地基要求较低建筑物建在②-1中粗砂层上，②-1层上部松散~稍密状，清表换填处理后②-1层可作一般建筑物地基持力层。对地基要求较高的建筑物建基面位于②-1层中上部，不能满足设计要求，应进行地基基础处理，建议采用振冲加密、碎石桩或钻孔桩基础，并对②-1、②-3层砂进行抗液化处理，作防渗固结处理。

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