汾河二库简况.doc

汾河二库简况一 绪言汾河二库位于太原市西北30km的汾河上游峡谷区，库尾上游8km为古交市，坝下游3km 为313工程。大坝位于悬泉峙上游400m处。水库控制流域面积2348km2，总库容1.33亿m3，坝址河床高程856m，河流流向44，坝轴线方向314。大坝右岸布置导流洞、供水发电洞，右岸下游布置水电站。大坝高88m，正常高水位905.7m，校核洪水位909.92m，大坝分为5个坝段，中部为溢流坝段，向两侧依次为底孔、挡水坝段，坝型为碾压混凝土重力坝。该工程是山西省重点工程，也是省内建成的第一座砼高坝。枢纽工程具有防洪、供水、发电及旅游等综合功能，汾河二库的地理位置和它即将发挥的巨大效益对于省城太原具有十分重要的意义。汾河水库从1958年开始规划，1972-1978年进行了可行性研究阶段地质勘察，1993年完成了初步设计阶段勘察，1995-1996年进行了技施阶段地质勘察。工程于1996年10月开始建设，2000年大坝已浇至设计坝顶高程。二 区域地质区域地势北西高南东低，海拔800-1400m，地层主要有寒武奥陶系巨厚层碳酸盐岩组成，总厚度达680-910m。以太原西边山断裂为界，西部山区持续上升，遭受剥蚀，汾河不断下切形成峡谷；东部平原持续下降接受沉积。1.地层岩性区内分布的主要地层分述如下：寒武系中统张夏组（E2z）：鲕状灰岩，厚14m。寒武系上统崮山组（E2g）：泥质灰岩与页岩互层，厚度30.4m。寒武系上统长山组（E2c）：竹叶状灰岩与页岩互层，厚度18.5m。寒武系上统凤山组（E2f）：白云岩与结晶白云岩，厚度105m。奥陶系下统冶里组(O1y)：薄层至中厚层白云岩夹含泥质白云岩，厚度30.7m。奥陶系下统亮甲山组(O1l)：厚层白云岩夹薄层泥灰岩，厚度过95.1m。奥陶系下统下马家沟组(O2x)：底部为薄层白云质泥灰岩与页岩,下部为灰黄色泥灰岩与角砾状泥灰岩(厚15-23m)，上部为深灰色白云质灰岩。厚度为130m。奥陶系下统上马家沟组(O2s)：下部为角砾状泥灰岩（40-90m），中部为厚层灰岩、角砾状泥灰岩（厚23-98m），上部为厚层灰岩。厚度374m。2.地质构造(1)地质构造基本特征本区处于吕梁太行断块五台山块隆古交掀斜地块中部偏东，东部为太原断陷。地块内地层展布为南新北老，总体向SSE 缓倾，倾角2-10，属于平缓岩层地区。局部地段显示一些规模不大的断裂和平缓、短轴褶皱，构造线方向大多呈北东向，坝址附近的悬泉寺背斜即为其中之一。区内主要构造有王封地垒、边山断裂、古交断层。(边山断裂沿西边山发育，由一系列NNE向的压扭性断裂组成，长达成82km，构成太原断陷盆地的西界。断裂呈阶梯状，断距最大可达3000m。该断裂为太原西山岩溶地下水排泄边界。古交断层，断层成组出现，呈NE-SW向，断层相背倾斜，横穿汾河，断距为25-50m，属张性正断层，该断层形成汾河补给地下水的通道。)(2)区域构造稳定性及地震基本烈度区域新构造运动比较活跃，主要表现在构造的继承性，即新构造沿新华夏系断裂继续活动，边山区活动强烈，致使第四系地层发生倾斜和断裂。 区内地震活动主要与太原盆地密切相关。工程区东侧的太原盆地地震活动较为频繁。汾河二库处在一个地层平缓，地质构造不发育，地壳相对稳定的太原西山地块。该工程未进行过专门构造稳定性及地震烈度评价，按中国地震烈度区划图的划分（1990），工程区地震基本烈度为7度。三 水库区工程地质条件水库区为山势陡峻的侵蚀和溶蚀中山地貌类型，地势北西高，南东低。汾河经灰岩峡谷蜿延曲折由西南向东北流向盆地。 在水库回水范围内，除河谷地带分布第四系松散堆积物外，主要为奥陶系下统、中统地层。坝址至下槐为奥陶系下统白云岩，下槐至扫石附近为奥陶系中统下马家沟组灰岩与泥灰岩，扫石附近至库尾地层为上马家沟组下部泥灰岩、灰岩。寒武系上统凤山组地层，主要分布于坝址覆盖层之下，悬泉寺背斜轴部及313工程场地。 库区地质构造不甚发育，属新华夏系北北东向主干构造的次一级构造。褶皱形态呈平缓短轴状。断层多为小规模陡倾的压扭性断层。整个库区地层除褶皱和断层附近产状稍有变化外，整体倾向南西，倾角2-8。节理裂隙较发育，共5组节量。这些节理宽度1-5mm，多属扭性，多由钙质充填。库区大部分位于上兰村泉域，库尾有一小部分跨过扫石地下水分水岭，进入晋祠泉域。库尾一带，河水悬于地下水位之上，向上游悬差增大。四 水库主要工程地质问题1.库区渗漏(1)库岸渗漏水库左岸有一高于库水位且由古老变质岩组成的地下水分水岭阻隔，因此不会产生库水渗漏。右岸至太原西边山的地层为本区主要岩溶层-奥陶系中统下马家沟组（O2x）灰岩和上马家沟组（O2s）巨厚灰岩，分别称为第二透水岩组和第四透水岩组。这两个透水岩组岩溶发育，渗透性强，其中O2x处在库水位以下，构成库水向太原西边山渗漏的主要通道，库水通过强岩溶层，渗入边山断裂带，继而补给兰村、西张水源地和柴村一带。经勘探和专家评价，水库渗漏量将会随淤积增加而逐渐减少，不会严重影响水库效益。(2)库尾渗漏库区大部分位于兰村泉域，库尾一小部分跨过分水岭进入晋祠泉域，该库段在水库蓄水前地下水位即低于河床，河水位悬于地下水位之上，补给地下水，除雨季和汾河放水期外，该河段断流。水库正常高水位9057m，最高洪水位9099m。库尾周家山和古交一带地下水位874m，低于水库正常蓄水位。库尾至上游古交一带，属晋祠泉域，河床砂砾石层厚度20m左右，即当水库正常蓄水后，库水会通过强透水的砂砾石层产生向上游古交一带的渗漏。水库在正常蓄水条件下，该库段势必成为主要渗漏库段。2.水库对313工程的浸没影响水库下游3km左岸为313工程场地，工程为沿河岸很多垂直于河谷的平洞组成，洞深200m左右，该工程对洞内湿度要求很高。从水库至313工程一带库岸主要为奥陶系下统白云岩，本区碳酸盐岩地层中地下水力梯度平缓，水库蓄水后雍水范围很大，水库回水至位于坝上游近坝左岸的汾河支流柳林河内，从大坝左岸至柳林河回水末端，库水的绕渗可能构成对于313工程的浸没影响。水库对313工程浸没影响至今未有确切结论。采取在313工程上游布设排水洞或防渗帷幕等措施予以处理。3.库岸稳定库区峡谷两岸边坡，大部由奥陶系下统和中统白云岩、灰岩、泥灰岩组成，地层平缓。边坡坡度受岩性和河谷地貌所控制，灰岩和白云岩组成的边坡，坡度一般为40-70，局部直立或成倒坡。泥质灰岩、泥灰岩的边坡，坡度一般为30，河谷边坡凹岸陡凸岸缓。水库蓄水运行后，一方面使库岸地下水位升高，软弱岩层浸水饱和，另一方面运行期限库水位升降变化，岸坡岩体中将产生较大的动水压力，对库岸稳定造成不利影响。但岸坡岩层平缓，其倾角小于坡角，经分析，岸坡整体是稳定的。陡岸地段在卸荷、浸湿及波浪作用下将产生小规模崩塌，缓坡库岸由于卸荷和节理的切割，可能产生局部塌滑。构成库岸II、III级阶地的土质边坡结构松散，抗冲刷能力差，受水浸湿及波浪的作用，边坡将逐渐坍塌后退。五 大坝工程地质条件1.坝址选定 在悬泉寺附近选择了两个坝段，相距800m。在地质构造上，两个坝段位于近南北向悬泉寺缓背斜的各一翼上。一坝段位于上游一翼，二坝段位于下游一翼。通过对两坝段的地层岩性、构造、水文地质和施工条件以及社会效益等各方面的勘察比选，认为一坝段好于二坝段，选择一坝段为正式坝址。2.地形地貌 坝址地处碳酸盐岩中山区，两岸与河谷高差约300m。汾河在此处呈“S”形弯曲，坝址位于“S”形中部直线段。河谷呈上缓下陡的“U”型谷，河流流向NE44，河床宽125m。两岸冲沟较发育，多为悬谷。3.地层岩性汾河二库坝址两坝肩为不对称形态，右坝肩全部为基岩，左坝肩基岩面至三级阶地，阶地基座高程低于坝顶高程912m。坝基为寒武系上统凤山组白云岩；两坝肩均为奥陶系白云岩夹薄层泥质白云岩，左坝肩基座之上为第四系更新统砂卵石及壤土、砂壤土松散堆积；河床为全新统砂卵石层。在坝肩岩体中发育若干层软弱夹层（泥灰岩，泥质白云岩、白云质泥灰岩），这些层一般厚度较小，在大坝建设过程中已做了处理。4.地质构造坝基位于宽缓、短轴的悬泉寺背斜南西倾伏端，岩层总体向上游偏右岸缓倾。坝址区存在4条断层，分别为F6，F7，F9，F10，均为高角度断层，倾角在80左右，与两岸坡呈大角度斜交，对岸坡的稳定影响不大。其中，F10对坝基稳定性影响最大，此外还有7条缓倾小断层。坝址区主要发育4组节理，其中第（1）组最发育，产状为305/SW84，节理平直，延伸长，开裂宽度1-10m，最宽20mm，方解石充填，胶结良好，节理多呈束状分布。六 供水发电隧洞、导流洞、电站工程地质条件1.供水发电洞位于大坝右岸，洞穿越的地层为奥陶系下统冶里组第3岩组（O1y-3）至亮甲山组第8岩组（O1l-8）。隧洞处于悬泉寺背斜南西翼，岩层平缓，通过F9，F10两条断层，F9规模很小，方向与洞轴大角度斜交，它的存在对隧洞稳定性无影响。主要节理与洞轴近于正交或大角度过 斜交，节理裂隙对隧洞稳定的影响很小。总之，隧洞围岩岩体坚硬（III类围岩），岩层平缓，构造轻微，岩体较完整，地下水位处于洞底以下，围岩处于干燥至潮湿状态，地下水对隧洞稳定基本无影响。F10断层带局部宽度较大， 性质软弱，影响洞的稳定。2.导流洞长740m，为宽度8m的城门洞形隧洞，隧洞布置在坝右岸山体中。位于悬泉寺背斜南西翼，岩层倾向SW，倾角2-8。隧洞穿过F1、F13、F10、F12四条断层，围岩中有三组节理。3.电站位于拦河大坝下游400m的右岸，总装机容量9600KW，由三台发电