摘要：塊澤河水電站大壩為現澆混凝土單曲高拱壩，大壩壩基巖體為二疊系下統茅口組隱晶質灰巖、白云質灰巖夾薄層炭質灰巖，壩基巖體均一性較好。巖層中溶蝕裂隙、溶洞和緩傾向下游的水平層理為滲漏的主要通道，巖體透水性不均一。針對電站壩區巖溶巖體特性及復雜的水文地質條件，在工程中采取了相應的防滲及排水處理措施。
　　關鍵詞：水文地質條件；壩基；防滲處理；排水設計
　　
　　1壩區基本地質條件
　　塊澤河水電站攔河壩為混凝土單曲拱壩，高86m（1498～1584m高程），壩區河谷狹窄，河床寬大約20m，呈U形深切，兩岸谷坡陡峻，基本對稱，平均坡度70°以上，河流以N51°W流經建筑物區。河水位1500m時，水面寬10～16m，正常蓄水位1580m時，谷寬70m。壩基開挖揭示，壩基（肩）巖體主要由二疊系下統茅口組（P1m）隱晶質灰巖、白云質灰巖及薄層炭質灰巖組成，產狀N82°E/NW∠10°，傾向下游略偏左岸。地層連續，左、右岸巖體與河床巖體為同層，巖石致密堅硬，單軸抗壓強度70～90MPa，屬堅硬巖。巨厚層、中厚層狀結構，局部互層結構，在薄層結構面充填泥質。
　　壩基巖性單一，不存在軟弱巖帶，結構面均為規模較小的節理裂隙和方解石脈；壩址區與壩肩存在F49斷層和f5、f6、f7和f8等四條較大的溶蝕裂隙。
　　F49斷層：產狀為N45～55°E/NW∠83～88°，屬高角度的壓性沖斷層，破碎帶寬5～10m，位于壩軸線上游30m右，在塊澤河邊尖滅，受該斷層的影響，斷層范圍內巖體相對破碎。該斷層經計算對大壩穩定基本沒有影響。
　　f5裂隙：距離右岸拱座26～45m，上部寬（3m）下部窄（15～40cm），產狀為N85°E/NW∠85°。內充角礫巖、鈣質、粘土及次生泥，甚至無充填物；裂隙兩壁巖體完整，堅硬，基本無破壞；并有溶洞、鐘乳石等溶蝕痕跡。f5一直發育到河床以下，推斷為溶蝕裂隙。f6裂隙距離左岸拱座150m，寬30～75cm，裂隙間基本無充填物；兩壁巖體光滑且完整、致密堅硬。下部深度與河床相平甚至在河床以下，產狀為N22°W/SW∠85～88°。f7裂隙距離左岸拱座13m，產狀變化較大，S20～70°E/SW∠72～84°，寬度不一，寬15～40cm，走向沿取水口～1584m壩上公路發展，扭曲發育，在上游取水口上部5～20cm，下游10～30cm，在距取水口40m處演變為一溶洞，直徑60～80cm，從分布范圍推測與下部引水隧洞進口處的溶洞連通。裂隙內充填角礫巖、鈣質、粘土及次生泥，裂隙兩壁巖體完整，堅硬，基本無破壞。f7下部發育到壩肩中部（1535m）基本閉合、尖滅，形成上寬下窄的現象，推斷f7為帶有溶蝕性質的卸荷張拉裂隙。f8裂隙位于右岸拱座內，為右式平推斷層，產狀為N77°W/NE∠82°，充填方解石，從上游沖溝基本順河延伸到下游，實為張開裂隙，在建基面內已基本挖除。
　　f5～f8基本與河流平行并順上下游延伸，是良好的滲水通道，對防滲極為不利。特別是f5和f7兩條裂隙距離拱座很近，仍屬拱端持力層，對拱壩壩肩穩定、變形、滲透均可能發生不利影響。在結構安全計算分析中采用拱梁分載法進行計算，工況計算安全系數成果表明：f7為K=3.5>3.0，f5為K=6.8>3.0，均大于規范要求。為加大安全系數，并考慮到兩裂隙與拱座間巖體節理帶，研究采取了傳力洞（五層）的加固措施。
　　節理裂隙主要發育有：（1）S15～30°E/SW∠65～80°，密度為2～5條/m，密集帶8～13條/m，充填黃色鈣膜、方解石，為閉合微節理，結構面大部較平滑；密集帶發育為溶蝕裂隙，巖體為薄層、鑲嵌碎裂結構。分布普遍，產狀穩定，延伸一般大于7m；（2）N30～45°E/NW∠83～88°，大部分1mm以下，閉合，1～3條/m。（3）S30～40°W/SE∠54～60°，基本傾向河床偏下游，寬度2mm左右，充填鈣膜、方解石，1～3條/m，閉合，延伸遠；（4）N13～16°W/NE∠66～69°，寬度1～3mm，間距大于3m；（5）N37～40°E/SE∠86～89°，寬2mm以上，微張～閉合，結構面粗糙；6）S20～30°E/NE∠8～13°，為巖石層面，垂直面間距50～100cm。
　　壩址區灰巖抗風化能力較強，風化作用主要沿結構面進行和擴展，巖體風化程度因巖性、巖體結構、地形地貌的不同而呈現不均一性，宏觀上具有由表至里、由強漸弱的分布規律。表層巖體即為弱風化，厚5～10m，河床部位厚3～5m。
　　在壩址區內巖體卸荷表現不強烈，屬弱卸荷，兩岸谷坡卸荷深度一般8～10m，河床部位較少分布。
　　2壩區巖體的水文地質條件
　　2.1地下水類型
　　巖體的水理特性受巖性、構造、氣候和地形等因素控制。壩區地下水類型按賦水條件可分為孔隙潛水、碳酸鹽巖巖溶水和風化裂隙水。
　　2.1.1碳酸鹽巖巖溶水
　　壩區內巖溶主要沿節理方向發育，巖溶通道在平面方向上以順河方向和垂直河流方向為主，在鉛垂面上以垂直方向為主。受塊澤河最低侵蝕基準面控制，巖溶發育較深，地下水匯集在較大的巖溶通道后以泉的形式出露在河邊陡崖腳下。
　　左岸山體地下水位由于小斷裂及溶洞的因素，距河床200m范圍內出現地下水凹槽，最低水位基本與河水位相平；右岸地下水位在距河床60m范圍內基本與河水位相平，60m以外水力坡降抬高，兩岸往山體方向水力坡度逐漸增大。地下水主要靠大氣降雨補給，其升降與降雨過程一致，無滯后現象，地下水動態屬氣象型，季節變動帶在15～30m。
　　構造裂隙有利于巖溶發育，壩基巖溶裂隙水多沿構造溶蝕裂隙涌出。壩基節理裂隙比較發育，但絕大多數膠結密實，地下水的運動條件較差，不利于發育，地下水主要在巖溶裂隙及構造裂隙中運動，其次是沿斷層破碎帶的溶蝕裂隙涌出。透水性有隨深度增加逐漸減弱的趨勢，也有透水性驟然增大的現象，說明巖層透水性由于巖溶作用及構造影響具有不均一性，在強透水帶內局部巖層完整性較好的地段，其透水性弱，而弱透水帶內因局部有斷層及巖溶分布，又出現局部的較強透水巖帶。
　　2.1.2孔隙潛水
　　主要埋藏于河床覆蓋層中，自下而上分為三層。第三層由于結構松散，孔隙大，儲水條件好，因此透水性強。此層孔隙水主要受河水、巖溶水和大氣降水補給，并與河水具有統一的水力聯系。第二層為靜水環境沉積而成的湖積物，泥質含量相當高，為相對隔水層，透水性弱，壩基開挖揭示，該層泥質土已固結成塊，基本不透水。第一層為透水性較強的卵礫石夾砂層，由于上覆相對隔水的泥質土，使第一層地下水排泄不暢，形成一定的承壓水頭。
　　2.1.3風化裂隙水
　　壩區兩岸谷坡及河床下部有一定的風化、卸荷帶，由此產生的裂隙比較密集、均勻，賦存于其中的水通常形成潛水，它主要受氣候的影響，由大氣補給，雨季水量豐富，旱季干涸。
　　2.2地下水運動特征
　　壩區基巖含水性不均一，地下水主要受大氣降水補給。因巖溶分布高程不同和巖體富水性、透水性不均一，壩區左、右兩岸地下水水力坡度差異大。
　　塊澤河為深切河流，兩岸谷坡陡峻，地下水在其滲流場中一般作層流或紊流運動。兩岸基巖巖溶水直接補給河流或以泉的形式排出，風化裂隙水含水層厚度不大，規模有限，故大多就地補給，就地排泄，徑流途徑短。
　　3壩區巖體滲透特性
　　巖體的滲透特性取決于巖溶的分布規律和裂隙的發育程度、分布情況以及裂隙的張開和閉合狀況，裂隙的特征又取決于巖性、構造、應力等環境。大壩建成蓄水后地下水的滲流條件將發生變化，86m的靜水頭產生的靜水壓力以及地下水流產生的動水壓力將在一定程度上影響應力環境和巖體的滲透性能。
　　壩區巖體的滲透性能主要是通過鉆孔壓水試驗了解的。在勘探階段有9個鉆孔共104段試驗段與正在進行的帷幕灌漿鉆孔20個共204段試驗段，分布在河床、兩岸勘探平洞和灌漿廊道中。從表1中可以初步得出巖石質量RQD值與呂榮值Lu的大致對應關系。
　　表1鉆孔RQD值與Lu值對應關系
　　

　　壩區內巖體由于受巖溶的不規則分布和巖層結構、風化卸荷的改造影響，造成透水性明顯差異。在不出現巖溶的正常狀況下，兩壩肩淺部卸荷巖體松弛，透水性強，透水率Lu均大于10Lu，弱風化帶透水率一般5～10Lu，為弱～中等透水帶；微風化～新鮮巖體內，透水性減弱，一般為1～5Lu（局部在1Lu以下）的弱透水帶，新鮮巖體透水率一般0～3Lu，在壓水試驗中甚至出現水倒流而壓不進的現象。在河谷布置的3個鉆孔（勘探深度100～128m），只有右河床1#鉆孔在第28.4～53.5m連續4段小于1Lu，左河床與中部都大于1Lu，未揭露到連續小于1Lu的相對抗水層。但因巖溶的不規則分布，使壩區巖體滲透變得更加復雜化，左壩肩在距拱座140～150m與45～55m及9～13m處因有溶蝕大裂隙和溶洞，地下水水力坡度出現凹槽現象，右壩肩在距拱座26～50m處出現f5，地下水水力坡度也出現凹槽現象。
　　由上可見，壩區巖體滲透特性具有以下四個特點：
　　（1）規律性和突變性：一般巖體透水性隨巖層垂直深度和水平厚度的增加逐漸減弱，由于巖溶不規律發育，透水性又產生突變。在強透水帶內，局部地段巖層完整性較好而透水性弱，而弱透水帶內因巖溶、斷層影響，出現強透水段。所以巖層的透水性既有一般規律，又因巖溶影響具有不均一性。
　　（2）各向異性：在節理統計中，壩區順河向的裂隙分布密度大，密集帶發育為較大溶蝕裂隙；垂直河流方向的裂隙分布密度很小，且大多為微節理。可推測壩區平行河流方向的裂隙滲透性強，垂直河流方向的裂隙滲透性弱。
　　（3）分散性：從剖面上看，可分為風化帶潛水、風化裂隙水和巖溶水；從平面上看，除卻溶洞與溶蝕裂隙的影響，巖體滲透特性能自上而下逐漸減弱，由河床至壩肩山體內逐漸減小。
　　（4）滲透性與巖體的應力有著密切的聯系。隨著深度增加，巖體自重應力增大，而裂隙開度逐漸變小，巖體滲透性能減弱。
　　4壩區巖體滲透系數的確定
　　壩區巖體滲透系數的確定主要參考鉆孔壓水試驗、巖層透水性、地下水運動條件、巖溶等性態，但由于巖體滲透性的不均一性，所取Kcp必需視強、弱、微透水、中等透水與巖溶（裂隙）等不同情況下而取相應的數值。同時可溶巖地區影響滲透系數的因素很多，地下水運行條件復雜，如只按壓水試驗成果取值，可能實際滲漏量會比理論計算值大的多。
　　5防滲處理措施
　　壩區水文地質條件復雜，巖體的富水性和透水性不僅受巖性、巖溶和構造的控制，還受氣候、地形地貌、風化和卸荷等因素的影響。壩基淺部巖體內裂隙較發育，第（1）組順河節理密集帶與第（6）組水平層面是壩基滲漏主要通道，及河床中、左岸128m內找不到小于1Lu的相對抗水層。兩壩肩最主要的滲漏問題是溶蝕裂隙f5～f8與溶洞形成的滲水通道的封堵。根據以上的工程地質和水文地質條件，在工程中采取了以下的防滲及排水措施。技施階段的設計成果為左右兩壩肩采用懸掛式防滲帷幕。
　　5.1防滲設計
　　(1)帷幕的布置。在大壩基礎范圍內，帷幕中心線基本平行拱壩軸線，左、右岸在不同高程分別伸入拱座山體內，形成防滲帷幕。帷幕中心線即為基礎廊道(灌漿平洞)的中心線，灌漿孔為傾向上游87°的斜孔，孔距為2米，孔位距壩體橫縫不小于0.5米。
　　(2)帷幕控制標準及排數。根據壩高，按照拱壩規范確定帷幕控制標準：透水率要求ω≤3Lu；帷幕采用單排孔，孔距為2m。溶蝕裂隙f5～f8與溶洞及節理密集帶做加密布孔或增加帷幕排數，如灌砂漿封堵不住，可擴大孔徑直接灌入混凝土后再進行灌漿。
　　(3)孔深確定。孔深根據滲透地質剖面并按經驗公式H/3+（8～25）確定（式中H為上游水深）。拱冠剖面帷幕在基巖內最大深度為65m。
　　(4)帷幕銜接。左、右岸帷幕均分別在1584.00、1535.00、1520.00m高程灌漿廊道內進行，上下層帷幕的連接采用在廊道上游側設置淺孔，淺孔深度11m，孔距2m；且在上層帷幕下部孔與下層帷幕上部孔重疊5m，灌漿壓力為1.5～2.0MPa。
　　(5)帷幕次序。灌漿帷幕分三序鉆孔并按次序進行灌漿：Ⅰ序孔孔距8m，Ⅱ序孔孔距4m，Ⅲ序孔孔距2m。
　　(6)灌漿壓力。根據地質情況和承受水頭的大小綜合考慮，分區設計，各次序各灌漿段的設計灌漿壓力見表2；對斷層破碎帶及結構面發育的地方如灌性不好，可采用高壓或打斜孔灌漿，灌漿壓力為5MPa左右。
　　
　　表2帷幕灌漿的灌漿壓力
　　　　
　　5.2排水設計
　　基礎排水按工程部位分為大壩基礎排水系統和抗力體排水系統兩部分組成。大壩基礎排水系統由排水幕、壩內集水井和深井泵組成；抗力體排水系統利用灌漿廊道支洞，采用自流式排水。