戴其祥 张瑞怡 付友苏
(地质总队)

(摘要)后河水库是黄河小浪底水利枢纽淹没区的移民安置工程之一，其工程地质条件十分复杂。本文从区域稳定性、库区环境地质、坝基工程地质以及天然建筑材料等四方面论述了后河水库工程长期以来所进行的工程地质勘察研究工作，并对这一复杂地质条件的勘察研究工作进行了经验总结。

(关键词)地质勘察 研究 后河水库

1 工程概况

    后河水库位于山西省垣曲县同善镇以北的允西河上游梁王脚下，距垣曲县约 54 km。该工程从1967年开始勘测设计，几上几下，至1980年停建，已建 25m 高的砌石坝(坝顶高程645 m)。1994年后，工程成为黄河小浪底水利枢纽垣曲县淹没区移民安置创造条件的一项补偿工程，以灌溉为主，兼顾人畜饮水和发电。设计坝型为浆砌石重力拱坝,坝高73.3m(坝顶高程693.3m),正常高水位690.5m，相应库容1375万m³，灌溉面积7.5万亩，属于中等水利水电工程。1996年12月开始施工续建，现已基本完成大坝的砌筑工作。

2 工程地质勘察研究

    1978年以前，后河水库从设计至施工均未进行过地质勘察研究工作；1978～1994年，一些单位先后进行了部分地质勘察研究补充工作；1994年后因工程的续建，针对后河水库存在的区域稳定性、库区环境地质、坝基工程地质以及天然建筑材料等方面的工程地质问题 我公司进行了以下系统的勘察研究工作。

2.1 区域稳定性

    收集分析了后河水库及其周边地区的区域地质与地震资料，研究了区域大地构造环境和汾渭地震带对后河水库的地震影响烈度，山西省地震局分析预报研究室(1978年5月)对后河水库及其周边地区的地震烈度进行了鉴定，并依据国家地震局(1990年)编制的《中国地震烈度区划图》(1/400万)等研究成果，确定了后河水库的地震基本烈度为Ⅶ度。

2.2 水库区的环境地质

    开展了水库区的干、支流库岸岸坡的地质条件、顺层基岩高边坡的结构类型等专门性调查研究，进行了库区黄土类土岸坡的坍岸计算和沿岸水文地质环境变化的研究，并作出了现状评价和蓄水后的变化预测。经对水库区的主要环境地质问题的综合研究，后河水库蓄水后库岸稳定，水库淤积较少，不存在永久渗漏、浸没及淹没等环境地质问题。

2.3 坝基工程地质

2.3.1 断裂构造研究
    运用地质测绘、洞探、钻探和测试等技术方法，分析研究断层及裂隙构造的分布特征、发育规律、力学特性、充填物及其工程地质特性，确定坝基断层及裂隙构造等软弱结构面的抗剪强度指标。断层抗剪强度指标：f=0.35～0.40，c=0.05～0.10MPa；裂隙及密集带抗剪强度指标：f=0.60，c=0.10MPa。
2.3.2 火山喷发间歇面研究
    采用地质测绘、硐探、钻探、测试和试验等技术手段，重点研究了对坝肩抗滑稳定性起控制作用的4#火山喷发间歇面的成因、分布规律、性状、充填物及其工程地质特性，对其抗剪强度指标专门进行了原位大型抗剪试验研究，确定其抗剪(断)强度指标为f′=0.37，c′=0.10MPa；同时提出了典型的地质概化剖面，进行坝基抗滑稳定性的评价，经抗滑稳定计算，两坝肩存在可能滑移体，需进行工程处理。
2.3.3 缓倾角结构面
    运用地质测绘、洞探等技术方法，研究缓倾角结构面的成因、分布规律、性状及其力学特性。分析研究缓倾角结构面发肓程度及其连通性，确定坝基缓倾角结构面的抗剪强度指标，抗剪强度指标：f=0.45～0.55，c=0.05～0.10MPa；提出典型的地质概化剖面，进行坝基抗滑稳定性的评价，经抗滑稳定计算，两坝肩上部存在可能滑移体，需进行工程处理。
2.3.4 岩体物理力学试验研究
    通过坝基岩石物理力学试验研究，分析了坝基岩体的物理性质指标和力学性质指标，；并重点研究了各类岩体、混凝土与坝基岩体接触面等抗剪强度指标。右坝肩660m高程以上岩体抗剪(断)强度指标：f′=0.60～0.70，c′=0.30～0.50MPa，左坝肩及右坝肩660m高程以下岩体抗剪(断)强度指标：f′=0.65～0.75，c′=0.50～0.70MPa；混凝土与坝基岩体接触面等抗剪(断)强度指标：f′=0.90～1.10，c′=0.90～1.10MPa。
2.3.5 坝基岩体水文地质特性研究
    采用地质测绘、硐探、钻探及水文地质试验等技术手段，研究坝基岩体水文地质结构、裂隙岩体的渗透性及其分区，确定坝基岩体帷幕灌浆的深度应达到4#火山喷发间歇面以下3～5m。通过地表水和地下水的水质分析，研究了水化学的特性，并进行了环境水对混凝土腐蚀性的分析评价，得知环境水水质优良，对混凝土无腐蚀性。
2.3.6 坝基可利用岩面
    通过已有的地质测绘、洞探、钻探、测试和试验等各种地质勘探试验资料的综合分析，得出不同地貌单元风化卸荷带特征、分布厚度以及风化卸荷作用对坝基岩体工程地质特性的影响。按岩体风化卸荷的程度，结合物探测试成果进行坝基岩体质量分类，并确定坝基可利用岩面。块状结构的弱风化卸荷下带的岩体为Ⅱ类岩体，纵波速度在2700 m/s以上，总体上质量良好，可以作为坝基岩体。
2.3.7 原坝体结构及质量研究
    运用钻探、测试和水文地质试验等技术方法，研究已建25 m高的砌石坝结构、施工质量、原坝体与岩基接触面等工程地质特性，对原坝体作为新坝基的条件进行了重点研究，认为原坝体透水率小(q＜5Lu)，纵波速度高(Vp＞3000 m/s)，块石与混凝土胶结好，采取补强处理后，可以满足作为新坝基的条件。

2.4 天然建筑材料

    后河水库工程所需天然建筑材料主要为混凝土骨料和块石料。混凝土骨料研究了允西河高漫滩的天然砂砾料，对针片状颗粒含量、软弱颗粒含量、云母含量、有机质和硫化物含量等进行了专门性试验研究，质量和储量均满足规范和设计要求。块石料重点研究了大坝及其上下游范围内的安山岩、石英板岩、大理岩和石英砂岩等，对其抗压强度(干、自然和饱和)、软化系数、硫酸盐和硫化物等进行了专门性试验研究，山西省运城地区水利勘察院对块石料场进行了地质调查，并分析评价了其储量和运输开采条件，质量和储量基本满足规范和设计要求，但运输和开采条件较差。

3 地质勘察研究工作几点体会

    经过组织实施后河水库工程地质勘察研究，主要有以下几点体会。
    (1)工程地质勘察研究工作只有按照先地质勘察、后设计、再施工的基本建设程序，并分规划、可研、初设和施工等设计阶段进行，才能勘察研究清楚任何复杂的地质问题。后河水库1978年以前未进行地质勘察研究工作就搞施工设计，给后来续建带来许多困难；1986年以后，才按程序分阶段进行工程地质勘察研究工作，为顺利进行施工设计提供了科学的地质依据。
    (2)注意多种地质勘察方法的综合应用，解决重大地质问题。后河水库运用了地质测绘、洞探、钻探、测试、原位抗剪试验和水文地质试验等综合技术方法，研究坝基裂隙岩体的渗透性、可利用岩面、抗滑稳定和原坝体的质量等重大地质问题，取得了明显效果。
    (3)地质勘察研究工作是为工程设计和施工服务，其成果最终要转化为工程实践，地质结论最终体现在工程的安全和经济这一对矛盾上。工程地质条件和地质工作有制约设计和工程建设的一面，但也有受工程设计和施工制约的一面；不同的设计阶段、不同的问题，地质条件的发言权是不同的。依据地质条件分析，后河水库对起抗滑稳定起控制作用的4#火山喷发间歇面采取了混凝土置换处理，置换率达到42%左右；对下游1#沟进行了回填处理；对原坝体进行了灌浆补强处理；在坝基及坝肩采用了防渗帷幕及排水措施。因此，正确处理地质勘察与施工设计的关系，是正确组织实施工程地质勘察研究工作的一个关键，也是一个工程地质——岩土工程师应该具备的素质。
    参考文献：陈德基 三峡工程地质勘察研究的理论与实践 工程地质学报 1993年9月 创刊号19～25

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